[신간 산책] <천국의 문을 두드리며> 입자 물리학과 우주론을 잇는 과학의 미래
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[신간 산책] <천국의 문을 두드리며> 입자 물리학과 우주론을 잇는 과학의 미래
  • 김하연 기자
  • 승인 2015.12.17 11:17
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[베리타스알파=김하연 기자] 하버드대 교수 리사 랜들이 펴낸 <천국의 문을 두드리며>는 출간 당시 과학계에 큰 화제를 불러 모았던 그녀의 전작 <숨겨진 우주> 후속작이다. 입자 물리학과 우주론을 연결 짓는 이 책은 입자 물리학과 우주론이 중첩되는 현대 물리학의 최전선에서 어떤 일이 벌어지고 있는지, 그리고 물리학자들이 꿈꾸는 미래의 물리학이 어떤 것인지 상세히 설명한다.

<출판사 서평>
사이언스 클래식 25권. 이론 물리학자 리사 랜들은 하버드 대학교와 MIT 물리학과에서 여성으로서는 처음으로 종신 교수직을 획득한 것으로 유명하다. 입자 물리학과 우주론이 중첩되는 현대 물리학의 최전선에서 어떤 일이 벌어지고 있는지, 그리고 물리학자들이 꿈꾸는 미래의 물리학이 어떤 것인지, 바로 그 분에서 맹활약을 펼치고 있는 세계 최정상급 여성 물리학자의 육성을 통해 생생하게 들을 수 있다.

저자는 전작 <숨겨진 우주>에서 비틀린 시공간 기하를 이용해 숨겨져 있는 차원과 우리 우주의 3차원 세계를 연결했듯이, 이번에는 입자 물리학과 우주론을 연결 짓는다. 저자는 이번 책을 <숨겨진 우주>의 후속작이지만 동시에 프리퀄이라고 부른다. 우리가 일상 속에서 만나는 물체들을 이루고 있는 원자나 쿼크 같은 가장 근본적인 구성 요소들이 우리가 직관적으로 알고 있는 일상적인 물리 법칙과는 안전히 다른 법칙의 지배를 받고 있음을 강조한다.

 
입자 물리학에서 우주론까지의 현란한 도약과 융합이 어떻게 가능한가 하는 물음에 답하면서 저자는 당시 세계를 지배하던 종교와 갈등을 빚어 가면서까지 연구를 계속했던 갈릴레오를 불러 내며 물리학과 과학의 가치, 역사, 기초를 탐구하고 있다.

2015년 12월 3일, 유럽 우주국(ESA)은 우주에서 중력파를 검출하는 기술을 검증하기 위한 탐사선 ‘리사 패스파인더(LISA Pathfinder)’를 3일 발사하는 데 성공했다고 밝혔다. 리사 패스파인더는 우주 공간에서 중력파를 검출하기 위해 2034년에 발사될 예정인 ‘발전형 레이저 간섭계 우주 안테나(eLISA)’ 건조에 필요한 기술을 검증하기 위한 위성이다. 우주에 곳곳에 퍼져 있는 시공간의 파동이라고 해도 좋을 중력파는 올해로 발표 100주년을 맞이한 아인슈타인의 일반 상대성 이론을 검증할 최후의 시금석인 동시에, 앞으로 인류가 우주의 시공간 전체와 심지어 다른 우주를 탐사하고 개척할 때 사용할 막강한 관측 도구이다. 리사 패스파인더를 시작으로 한 ‘리사 프로젝트’가 중력파를 직접 검출하는 성과를 거둔다면, 우주의 기본 구조와 근본 법칙을 탐사해 온 물리학과 과학의 지적 성취는 단숨에 몇 단계를 건너뛸 수 있게 될 것이다. 실제로 리사 패스파인더는 이런 점을 고려해 아인슈타인이 일반 상대성 이론을 발표한 지 정확하게 100년이 되는 12월 2일을 기념해 발사될 예정이었다.

아인슈타인의 일반 상대성 이론이 발표된 지 100년인 지금, 물리학은 혁명적인 발전을 이룩하고 있다. 10의 마이너스 수십 제곱 미터의 극미소의 물체를 다루는 입자 물리학과 우주, 은하단, 은하 같은 수백억 광년 크기의 초거대 천체들을 다루는 우주론이라는, 스케일이 극단적으로 다른 두 분야에서 괄목할 만한 발전이 이루어지고 있다. LHC(유럽 입자 물리학 연구소 CERN이 운영하는 대형 강입자 충돌기)에서 힉스 보손이 발견되고, 우주의 팽창이 날이 갈수록 빨라진다는 우주의 가속 팽창이 발견되고, 우주 마이크로파 배경 복사로부터 우주 진화의 역사를 해명되는 등, 수십 년간 물리학자들이 이론적으로 장님 코끼리 만지듯 추측만 하던 것들이 구체적으로, 정량적으로 밝혀져 물리학자들을 미래로 이끌고 있다. 게다가 입자 물리학과 우주론의 연구는 그 거대한 스케일 차이에도 불구하고 급속히 서로 중첩되며 융합되고 있어 연구하는 물리학자들 자신들도 그 미래를 짐작하기 힘들 정도다.

100년 전 아인슈타인의 상대성 이론과 그 시기에 함께 발전하고 있던 양자 역학이 만나 물리학과 과학은 물론이고 공학과 기술, 더 나아가 철학과 사상, 그리고 사회와 문명 전체를 바꿨듯이(아인슈타인의 질량-에너지 등가성과 핵물리학이 만나 원자 폭탄을 낳았고, 일반 상대성 이론과 전기 역학이 만나 GPS를 낳았다.) 21세기 초반 진행되고 있는 입자 물리학-우주론 혁명은 21세기 후반 인류 문명을 지금과는 완전히 다른 것을 바꿀 것이다.

이번에 사이언스북스에서 펴낸 리사 랜들(Lisa Randall) 하버드 대학교 교수의 <천국의 문을 두드리며(Knocking on Heaven's Door)>에서 입자 물리학과 우주론이 중첩되는 현대 물리학의 최전선에서 어떤 일이 벌어지고 있는지, 그리고 물리학자들이 꿈꾸는 미래의 물리학이 어떤 것인지, 바로 그 분에서 맹활약을 펼치고 있는 세계 최정상급 여성 물리학자의 육성을 통해 생생하게 들을 수 있다.

<저자 소개>
미국 물리학회는 물론이고 미국 과학 아카데미, 아메리카 철학회, 아메리카 예술 과학 아카데미의 정회원이기도 하다. 앨프리드 슬론 재단의 연구상, 미국 자연 과학 협회가 주는 젊은 과학자 상, 미국 물리학 교육자 협회가주는 클롭스테드 상, 미국 물리학회가 주는 ‘최다 인용 논문상’ 등을 수상했다. 다수의 물리학 학회를 기획 하고여러 물리학 학회지의 편집 위원으로 활동하며 전 세계 이론 물리학계에서 중심적인 역할을 하고 있다.

<피직스 레터스>, <네이처>, <사이언스> 같은 전문 학술지는 물론이고 <디스커버리>, <이코노미스트>, <뉴스위크>, <사이언티픽 아메리칸> 등 세계 유수의 언론에 그 업적이 거론되었고, <시드 매거진>에서 ‘2005년의 과학아이콘’으로, <뉴스위크>에서 ‘2006년의 주목할인물’로, <타임>에서 ‘세계에서 가장 영향력 있는 100명’으로,<롤링 스톤>에서 ‘변혁의 사자 100명’ 중 한 사람으로 선정하기도 했다. 첫 번째 책인 <숨겨진 우주: 비틀린 5차원 시공간과 여분 차원의 비밀을 찾아서(Warped Passages)>는 <뉴욕 타임스>가 선정한 ‘올해의 책’ 중 하나이기도했으며, 서구는 물론 일본과 우리나라 등 전 세계 과학 독서계에서 베스트셀러가 되기도 했다. 취미로 암벽 등반과 스키를 즐기며, 예술과 과학의 가교를 놓는 데 공헌하고 있다. 그녀가 각본에 참여한 오페라 「하이퍼뮤직 프롤로그(Hypermusic Prologue)」는 2009년 파리 퐁피두 센터에서 상연되기도 했다. 2007년에는 일본을 찾아 NHK방송에 출연해 일본 국민의 큰 관심을 모았다.

저서로는 <숨겨진 우주>, <이것이 힉스다(Higgs Discovery)>, <암흑 물질과 공룡(Dark Matter and the Dinosaurs)> 등이 있다.

 
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