우리는어디까지,어떻게알고있는가?
쉽고간결하고명료한프린스턴대학천체물리학강의
★★★“인류가알아가는우주에대한수준높은개관.천체물리학이낯선이들에게도훌륭한입문서.”_〈스페이스리뷰〉
★★★BBC〈밤하늘SkyatNight〉선정올해최고의천문학책
이복작복작한삶에서,볼수있는가장먼곳을바라본다는것은?
천문학자의가이드를통해이해하는우리의위치와천체의움직임
우리는우주에대해어디까지,어떻게알고있을까?물리학지식은우주에대해무엇을알려줄까?오늘날의천문학은무엇을연구할까?망원경과컴퓨터는어떤역할을할까?왜천문학을‘천체물리학’이라고도할까?천문학에관심있는사람이라면한번쯤궁금해해봤을만한질문들이다.이책에선미국프린스턴대학의물리학·천체물리학교수조던클리가담백하고친절한설명을통해독자들이이런문제에답할수있도록이끌어간다.그는권위있는물리학상을여러차례수상한연구자이기도하지만,복잡한천체물리현상을어떻게하면수강생에게잘설명해낼지열심히고심하는교육자이기도하다.책의맨뒤에이책에서사용한교육법들의출처를기록해놓기도한것에서도알수있듯이,이책에는그가천문학을가르치면서가장효과적으로우주적인현상을이해하게만든설명들을신경써서모아놓았다.
그는사실을과장하거나어떤느낌을강요하지않고,군더더기없이핵심을파고드는설명을통해청중을감탄하게만드는강연을하는것으로유명하다.화려한시청각자료보다일상에서볼수있는사물을들어보이면서우주가움직이는원리를이해하게만들기때문에,독자들은마치한분야에정통한대가가분필하나를잡고넓디넓은우주를상상하게만드는수업에참여하는듯한기분을느낄것이다.즉이것은권위와품위를잃지않으면서과학적발견의두근거림과공감을불러일으키는책이라하겠다.
한마디로말하면이책은‘우리우주’에대한책이다.우주는우리가알고있는공간전체에붙이는이름이다.그곳은우리가망원경으로볼수있는공간이거나,우리가볼수있는부분과물리적으로연결되어있다고생각하는공간이다.이책은지구에있는우리가어떻게더큰공간안에자리잡고있는지,지구는어떻게여기에있게되었는지,그리고더큰우리우주의미래가어떻게될것인지에대한개괄적인이야기도해준다.또이책에서는우주의팽창이가속화하는것같은복잡한현상이나우리우주가많은우주들중하나일뿐일수도있다는가능성등에관한학계최전선의논의도함께다룬다.
우주를알려면,우주만알아서는안된다!
천체를사물에비유하며물리학원리부터이해하는천문학강의
이책이다루는우주론이라는분야에서는천문학과물리학이만난다.그이유는첫째로지구밖에존재하는,우리에게드문극한의물리적조건이물리학계에풀어야할질문을던져주기도하고,둘째로우리가별빛과같은관측자료를통해우주의기원과진화를밝히려면물리학적이고수학적인계산이필요하기때문이다.이를테면태양질량의두배를불과지름몇킬로미터의공안에눌러넣어서만들어지는블랙홀을상상해보라.또현대의우주연구는망원경과컴퓨터,시뮬레이션기술의발전에힘입어이루어지고있는데,이런기술을개발하고활용하기위해서도더정확한물리학·수학지식은필수적이다.
이처럼우주를이해하기위해선소위‘천문학’이라는분야외의과학에대한이해가꼭필요하다.이책은그때필요한물리·화학·수학지식을꼭필요한요소만쏙쏙뽑아내먼저설명한다든가,천체를우리가쉽게이해할수있는휴먼스케일의사물에비유하는방식으로우주적현상을탁월하게설명해낸다.이책에는총42개의일러스트가실려있는데모두평면적인2차원의흑백일러스트로,사진처럼입체적이거나컬러풀하지는않지만복잡한현상을만들어내는하나의힘을설명해내는데에는가장효과적인이미지다.
또한이책을통해독자들은우리가알고있던것보다더많은사람들의노력과협력으로이루어진천문학을만날수있다.조던클리는과학사와연구현장에서그동안배제되었던여성이나흑인과학자들이더평등한환경에서연구하도록하는일에관심이많은데,그런관점이이책에도녹아있다.독자들은이책에서헨리에타스완레빗이나베라루빈과같은여성과학자들의업적과,우주를알기위해연구자들이국제적으로어떻게협력했는지또한보게될것이다.
현대의천문학은무엇을어떻게연구하는가?
기본적인빛,파동,중력에서출발해크고신비로운우주끝까지가보는여행
이책은우주의처음에대한이야기부터시작하지는않는다.그곳은조금생소한곳이기때문이다.대신지금여기,이지구에서우주를보는관점에서시작한다.1장에서는지구의위치를알아보면서지구-태양계-‘태양주위’-은하수-국부은하군-초은하단-관측가능한우주로갈수록규모가커져가는천체를살펴본다.밤하늘을깊이들여다보면우리는우주에있는천체들이무작위로흩어져있지않다는것을알수있다.가장작은것에서부터가장큰것까지함께자리잡는분명한규칙성을가지고있다.우리는우주의이런규칙성속에서지구가어디에자리잡고있는지알아보고우주의규모가얼마나되는지감을잡아본다.
2장에서는별에대한이야기를다루는데,별을알기위해서먼저알아야할것이있다.바로빛과망원경이다.던클리는이장에서빛이란무엇이고거기에는어떤종류가있는지,각빛은어떤특징을지니는지,망원경은어떻게우리가빛을‘볼’수있게해주는지를먼저설명한다.그러고나서별의종류,구성성분,일생을살펴보고이것을우리가어떻게밝혀냈는지알려준다.
3장에서는우리의눈이나망원경,심지어다른종류의빛을관측하는망원경으로도볼수없는암흑물질을만난다.이것은백년도되지않은발견인데,우주가무엇이며무엇으로구성되어있는지에대한우리의이해를바꾸어놓았다.우주의구조를파악하기위해서생략할수없는그것은밝게빛나는모든것에엄청난영향을미치기도하고,자연의기본재료의일부로생각되기도한다.이런암흑물질은어떻게발견되었고,확인되었을까?이를밝히기위해필요했던‘중력렌즈’같은물리적원리를소개하고,암흑물질이무엇인지에대해현재주장되고있는이론들도소개한다.
4장에서는우주공간의성질을살펴본다.우주공간이끊임없이변한다는사실을발견하기까지의역사를소개하고,우주가팽창하거나수축한다는것이무슨의미인지,그것을어떻게알수있는지알아본다.더불어이장에서는우리는공간그자체가모양을가지고있다는아이디어와우리우주가무한히크다는사실을발견할가능성과도만난다.여러사고실험을통해팽창하는우주가어떤모습일지상상해보기도할것이다.
마지막장은우주역사의요약본이다.여기서는최초의순간부터현재까지우주의일생을살펴본다.이장에선우주가시작되던순간새겨진작은흔적들이수십억년후우리태양계의집인우리은하와같이별들로가득찬은하들로바뀌는모습을한편의드라마처럼보게된다.그리고우리근처의우주와우주전체에앞으로무슨일이일어날지,지금건설하고있는망원경으로는무엇을할수있을지알아본다.
에필로그에서던클리는지금이“호기심과가능성으로가득찬천문학의황금기”라고말한다.훌륭한새망원경들과계속발전하고있는컴퓨터성능의도움을받아,우리는조만간지금까지의놀라운발견에더해더놀랍고신비로운것들을알아낼수있을것이다.
