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‘중력’에 빠져 있는 요즘, 도서 출판 ＜현암사＞에서 진행하는 과학도서 관련 서평 기회에 얻게 되었다. 3권 중에 무작위로 받는 도서라서 어느 책이 나에게 돌아올까? 무척 궁금했었는데, 꼭 읽기를 바라던 대로 영국의 과학 저널리스트, 마커스 초운의 ＜중력에 대한 거의 모든 것＞이 도착하였다. 우주의 탄생에서 가장 유명하지만 누구도 이해하지 못하는 힘인 ‘중력’에 대하여 세세히 설명을 이어준다.
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[1부]에서는 영국 울스 소프 장원에서 런던 전염병을 피하고 자신의 연구에 매진하는 22살의 뉴턴이 살던 시대에 달과 지구의 인력(중력이론)으로 나타나는 조수현상과 행성의 운동 및 궤도, 미지의 해왕성 예측을 소개한다.
[2부]에서는 20세기 아인슈타인이 활동했던 시대에 중력이론과 블랙홀 예측, 우주의 탄생 및 빅뱅 가설(아인슈타인은 정상 우주론을 주장했지만), 상대성 이론관련 다양한 과학 체계까지 설명한다.
[3부]에서는 양자 중력 이론을 기반으로 아인슈타인 이후 현재 아르카니-하메르의 양자 중력이론 및 북미 과학자들이 관심사인 10차원, M이론, 그리고 우주 암흑 물질까지 긴 연대기적 서술을 이끌어 오는 과학자들에 관한 저자의 정보력과 필력이 인상적이었다.
서두에 들어가기 전에 우리가 모를 수도 있는 중력에 관한 여섯 가지 진실을 언급하며 중력으로부터 ‘우주는 어디에서 왔는가? 라는 질문으로 ’보는 우주“에서 중력파 검출로 인해 ‘들을 수 있는 우주’의 확장 개념을 알려 주는 과학 교양서이다.
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우주의 사전적 정의는 무한한 시간과 만물을 포함하고 있는 끝없는 공간의 총체이다. 시.공간의 의미가 우주를 나타낸다는 사실이다. 우리 우주가 탄생했던 138억 년 전 수소핵융합 에너지와 중력 수축운동으로 우리 태양계가 형성되는데 큰 요인은 ‘중력’이었다.
덴마크 과학자 닐스 보어는 ‘...무언가 밝히는 것보다 물리학의 고민은 우리가 자연에 관해 어떤 말을 할 수 있는가?(32p)라고 말한다. 자연 현상에 다가가면 우리가 살고 있는 우리 우주에 관해 궁금증을 해소하리라. 행성에 관한 케플러의 법칙 뿐만 아니라 갈릴레오의 자유낙하운동까지 ’힘을 받지 않는 물체는 일정한 속력으로 움직인다.‘ 는 이론에서 뉴턴의 땅에 떨어지는 사과와 팽팽하게 궤도를 도는 운동은 항성 태양과 궤도 행성 지구와 위성 달의 개별 중력차이와 관련된 조수현상이 평범한 일상에서 ’진실은 단순함에 있을 뿐, 혼란스럽고 복잡하지 않다.(51p)는 질문이 당대의 획기적인 매개체가 되었다는 생각이 든다. 또한 프랑스 르 베리에의 끈질긴 탐구로 알게 된 해왕성과 특이한 궤도의 천왕성 그리고 아쉬움을 남긴 수성 주변부에 등장한 ‘볼카누스’까지 등장은 새로움을 더했다.
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뉴턴의 중력이론을 넘어선 아인슈타인 시대에는 전기와 자기현상으로 설명할 수 있는 전자기력의 맥스웰 방정식이 아니었다면 새로운 이론이 세상에 빛을 볼 수 있었을까? 통합이란 과거와 현재의 아름다운 만남으로 진리를 향하는 이미 오래된 이야기지만 마주할 때 마다 신기하고 새롭다. ‘절대 공간과 절대 시간’을 부정하는 아인슈타인을 소설가 그레이엄 그린의 ‘시간에 관해서는 당신에게 할 수 있는 말이 없다. 당신의 시간과 나의 사간이 다르니깐.’(192p) 이란 말에서 영국인들에게 뉴턴의 존재가 과학의 신과 같은 존재로 생각하나? 흥미로운 소설가의 말이 인상적이었다. 어쩜, 우리는 서로 다른 시간의 가치를 받아들이는 것이 과학 이론의 합리적인 사고가 지향하는 것은 아닐런지.
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『한 사람의 시간 간격은 다른 사람의 시간 간격과 같지 않고, 한 사람의 공간 간격은 다른 사람의 공간 간격과 다르다. 시간과 공간은 움직이는 모래와 같다. 우주의 토대를 이루고 있는 바위는 빛의 속도 이다.(192p)』
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중력이 빛을 휘어지게 만든다는 결론(226p)이 물 밖과 안에서 중력의 차이가 입사가과 반사각에 영향을 미치는 것은 아닐까? 궁금해졌다. 중력이 빛을 구부리는 이유로 중력이 그저 뒤틀린 공간이(227p) 아니라 특수상대성 이론에서 한 사람의 공간은 다른 사람의 공간과 시간이며, 한 사람의 시간은 다른 사람의 시간과 공간이(220p)어서 뒤틀린 시공간이라고 한다. (230p)
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아인슈타인을 넘어서 예측 불가능한 양자 이론은 한 원자가 동시에 두 장소에 있을 수 있는 세계이다. 관찰하기 전까지 안개 같은 확률만 존재하는 슈뢰딩거의 고양이 애기로 유명한 실험이 연상된다. 중력을 양자적으로 설명하며 다른 힘들(전자기력, 강한 핵력, 약한 핵력)을 광자와 벡터 보손과 글루온의 가상입자를 언급하는데 분야 지식이 부족한지라 정신이 혼미해지지만 고통이 궁금증으로 이어진다. 4차원을 넘어서 끈이론까지 이어지는 북미 과학세계를 이끌어 가는 아르카니-하메드의 등장이 신선했고 만약 중국이 아르카니의 손을 잡고 거대한 입자가속기를 만든다면, 그 다음은 어떤 상황이 될까? 광활한 사르가소 바다의 떠다니는 해초 무리들을 연상하니 호기심이 증폭되었다. 한 권에 과학적 지식을 담아내는 저자 마커스 초운의 글이 맛깔나게 읽혀 진다.
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반면에 파동-입자의 이중성(280p)에서 ‘스핀’ 입자를 설명하는 부분에서 동시대 유럽에서 형성된 루프 양자이론(이론물리학자인 카를로 로벨리)도 두 이론을 대조하며 언급하면 어떠하였을까? 연구 분야가 다르기에 비교는 언감생심(어떤 일을 해 볼 엄두도 못내는 경우)이긴 하지만 과학에 진심인 독자로서 엄청 궁금하기도 했다.
우리곁에서 작용하지만 느끼지 못하고 존재하는 눈에 보이지 않는 힘, 중력에 관해 위트넘치는 글솜씨에 과학적 요소를 쏙쏙 빼먹을 수 있게 가지런한 정리로 읽는 내내 즐거움을 안겨 주었다. 더위에 아랑곳하지 않고 과학 수영장에 풍덩 빠져서 흠뻑 젖은 상쾌함이 덤으로 서서히 식어 가는 우주의 온도를 느끼게 해주었다.

#현암사
#마커스초운
#중력에대한거의모든것
#과학에진심
#theascentofgravity
#marcuschown

_.. 뉴턴의 법칙은 포탄에서 마차, 행성에 이르기까지 질량을 가진 모든 물체의 운동을 기술했다. 뉴턴의 법칙은 실재가 간작한 가장 내밀한 본질(물질과 힘과 운동의 관계)를 추정했다. 뉴턴의 세 가지 운동 법칙에 뉴턴의 중력 법칙을 추가하면 케플러의 제2법칙과 제3법칙을 설명할 수 있다. 운동 법칙에 중력에 관한 역제곱 법칙을 더하면 행성은 타원 궤도를 그리며 공전해야 한다는 케플러의 제1법칙을 설명할 수 있다._p67

 

 

물리학 관련 도서들을 종종 보는데 그 주축이 되는 기본 주제들 중 하나가 바로 중력이다.

 

중력하면 뉴턴이 떠오를 것이고, 이어서 아인슈타인, 그리고 양자이론, 최근의 초끈이론까지, 한 눈에 이해하기 쉽게 설명해 놓은 책이 ＜중력에 대한 거의 모는 것＞ 일 것 같다. 굵은 챕터도 뉴턴, 아인슈타인, 아인슈타인을 넘어서로 구성되어 있다.

 

 

어려워 보이는 내용들을 비교적 접근성 좋게 풀어놓았는데, 이것은 저자 마커스 초운 덕분이다. 그는 ‘어려운 과학 지식을 특유의 위트와 유쾌함으로 풀어내 ＜영국에서 물리학과 천문학에 대해 가장 잘 쓰는 작가＞라는 평을 받는다’ 라고 소개되어 있었다.

 

그의 위트가 빛이 났던 부분은 큰 카테고리를 구분하고 있는 문장과 내용 중 나오는 소문단들의 제목들이다고 생각한다. 각 내용을 들어가기 전에 제목을 보고 흥미가 생기고, 읽는 중에는 그 각 소제목들을 보면서 내용을 짐작할 수 있었기 때문이다. 애매하고 심하게 축약된 제목들보다 훨씬 호기심을 가지고 접근할 수 있었다.

 

예를 들어,

뉴턴 편의 경우, 달은 떨어지고 있다(뉴턴은 어떻게 모든 장소, 모든 시간, 모든 사과에 적용할 수 있는 첫 번째 보편 법칙을 찾아냈을까?), ....... 3월에는 조수를 조심하라(뉴턴의 중력 이론은 행성의 운동뿐 아니라 바다의 조수현상을 설명한다)... 등이고,

 

아인슈타인 편은, 우리의 시간은 다르게 흐른다(광선을 따라잡는다면 어떤 일이 일어날까), 떨어지는 사람을 위한 시(중력이란 환상일 뿐이며 모든 것은 시공간의 왜곡일 뿐이다), 신은 0으로 나누었다(아인슈타인의 중력 이론은 어떻게 블랙홀의 ‘특이점’이라는 엉뚱한 존재를 예측했을까?) 가 큰 카테고리들의 제목들이다.

 

마지막 3부에서는, 예측 불가능한 것을 예측하다(공간과 시간의 운명을 예측하는 양자이론), 미지의 세계(우주는 왜 존재하며, 어디에서 왔을까?) 로 정리하고 있었다.

 

 

어떤 제목들을 뽑아내고 전개하느냐에 따라 이해도가 얼마나 다를 수 있었는지 알 수 있었던 독서 시간이였고, 참 영리한 물리학 책이라는 생각이 들었다.

 

중력이란 개념과 발견에 관한 변천사, 대표 과학자들에 대한 사적인 이야기들, 천문학적인 내용들, 최근의 동향과 우주적인 사유까지, 고루 다 만날 수 있었고, 보람있는 시간이였다.

 

적극 추천하고픈 과학서이다.

 

 

_.. 아인슈타인의 E=mc² 은 두 가지 방법으로 해석할 수 있다. 질량은 에너지의 한 형태일 뿐 아니라 에너지에는 유효질량이 있다고 말이다. 다시 말해서 소리 에너지, 열 에너지, 화학 에너지, 무엇보다도 운동 에너지는 질량을 가지고 있다는 뜻이다._p205

 

_초끈 이론이라고도 하는 끈 이론은 자연의 강한 핵력을 이해하려는 시도에서 나왔다. 힘에 ‘강한’이라는 수식어를 붙인 데는 다 이유가 있다. 쿼크 입자들 사이에 공간에 생기면 저절로 쿼크-반쿼크 쌍이 생성되는데, 쿼크 쌍을 서로 떨어뜨리려면 엄청난 에너지가 필요하다._p357

 

 

 

 

1666년 처음 인지된 중력의 힘부터 2015년 중력파 발견까지 중력의 본질을 깨달아가는 인류의 흥미로운 여정으로 우리를 안내한다. 뉴턴과 아인슈타인이라는 시대의 천재들을 거쳐 현대 양자물리학에 이르는 흐름은 물리학의 발전, 우주라는 존재를 알아가는 인류의 발전 과정이라고 해도 과언이 아닐 것이다. 수많은 물리학자들의 삶과 그들의 연구, 그 연구를 뒤엎는 새로운 이론이 탄생하는 과정은 마치 인간과 우주와 물리학 그 모든 것을 담은 긴 여행서다