유행 신조 그리고 공상 (우주에 관한 새로운 물리학)

유행 신조 그리고 공상 (우주에 관한 새로운 물리학)

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Description
이 책의 저자인 로저 펜로즈는 2003년 10월 프린스턴 대학교 출판부의 요청으로 세 번에 걸쳐 강의를 했다. 프린스턴 대학교는 끈 이론과 다양한 후속 이론들을 전 세계 어느 곳보다도 고도로 발전시킨 곳이다. 트위스터 이론을 연구 중인 펜로즈가 강단에 서기에는 프린스턴 대학교는 어쩌면 적합하지 않은 장소로 보인다. 그러나 펜로즈는 그 강의에서 끈 이론이 내딛고 있는 방향에 대해 의구심을 표하며 자신의 생각을 당차게 전달했다. 많은 학자들과 대학원생들에게 매력적인 이론으로 통하는 끈 이론을, 그들 앞에서 비판적으로 평가하는 것은 쉽지 않았을 것이다. 그래서 펜로즈는 더욱 신중히 강의에 임하였고, 그의 강의는 그저 허무맹랑한 이야기로 사라지지 않고 『유행, 신조 그리고 공상-우주에 관한 새로운 물리학』으로 남게 되었다.
각 장은 해당 장의 제목(주제)과 관련된 내용을 풍부하게 다룬다. 1장 “유행”은 끈 이론을, 2장은 양자역학의 “신조”를, 3장은 우주론의 “공상”을 다룬다. 그리고 4장에서 펜로즈는 양자역학에 처음 적용되었다가 이후 우주론에 적용된 자신의 트위스터 이론을 다룬다. 본문에서는 주로 이러한 분야들과 관련된 다양한 현상들을 심도 있게 분석하면서, 우주의 물리학을 제대로 설명하기 위해 진지하게 살펴야 할 내용들과 더불어 그런 시도에 깃든 문제점을 함께 짚는다.
저자

로저펜로즈

세계정상급의이론물리학자인로저펜로즈는수많은상을받았다.대표적으로는,일반상대성이론과우주론분야에서중대한업적을거두어알베르트아인슈타인상을받았다.『시간의역사』를쓴스티븐호킹과마찬가지로로저펜로즈는베스트셀러작가이기도하다.펜로즈가쓴책으로는『시간의순환:우주에대한황당할정도의새로운관점』(승산)과『실체에이르는길:우주의법칙으로인도하는완벽한안내서』(승산)등이있다.저자는옥스퍼드대학의라우스볼석자교수를맡고있으며영국의옥스퍼드에산다.

목차

감사의말씀

서문
유행,신조,내지공상이기초과학에적합한가?
1유행
1.1수학적아름다움을원동력으로삼아
1.2과거에유행했던몇가지물리학분야
1.3끈이론을위한입자물리학의배경지식
1.4QFT의중첩원리
1.5파인만도형의위력
1.6끈이론의기존핵심개념들
1.7아인슈타인의일반상대성이론에서의시간
1.8전자기현상에대한바일의게이지이론
1.9칼루자-클라인및끈모형의자유도
1.10양자론의관점에서본자유도의문제
1.11고차원끈이론의고전적불안정성
1.12유행으로자리잡은끈이론의지위
1.13M-이론
1.14초대칭
1.15AdS/CFT
1.16막세계와경관

2신조
2.1양자계시
2.2막스플랑크의E=hv
2.3파동-입자역설
2.4양자수준과고전수준들:C,U및R
2.5점입자의파동함수
2.6광자의파동함수
2.7양자선형성
2.8양자측정
2.9양자스핀의기하학
2.10양자얽힘과EPR효과
2.11양자자유도
2.12양자적실재
2.13객관적인양자상태축소-양자신조에대한한계

3공상
3.1빅뱅그리고FLRW우주론들
3.2블랙홀과국소적불규칙성
3.3열역학제2법칙
3.4빅뱅역설
3.5지평선,동행부피그리고등각다이어그램
3.6빅뱅의경이로운정확성
3.7우주론적엔트로피?
3.8진공에너지
3.9급팽창우주론
3.10인류원리
3.11더욱공상적인몇가지우주론들

4우주에관한새로운물리학?
4.1트위스터이론:끈이론의대안?
4.2양자토대를약화시킨다?
4.3등각미친우주론?
4.4사적인맺음말

A부록
A.1지수
A.2장의자유도
A.3벡터공간
A.4벡터기저,좌표
그리고쌍대
A.5다양체의수학
A.6물리학에서다양체의활용
A.7번들
A.8번들을통해살펴본자유도
A.9복소수
A.10복소기하학
A.11조화해석
참고문헌
찾아보기

출판사 서평

▼약40여년만에주목을받고있는트위스터이론
펜로즈가이책에서자신의자식이라고표현하기도한,트위스터이론은로저펜로즈가개발한양자중력접근법이다.이이론은시공간자체를이차적인개념,즉시공간이트위스터공간이라고하는더욱원시적인것으로부터구성되었다고여기며,시공간에대한비국소적인설명을제공한다.트위스터이론의체계는복소수의특별한속성을이용하여양자역학의기본개념들을(종래의4차원)현실적인시공간물리학과결합시킨다.따라서트위스터이론은기본물리개념들을수학적으로기술한다는점이주목할만하다.또한이이론은중력을포함한다른여러분야에서적용이가능하며시공간의양자기하학적속성에본질적인통찰력을줄것이다.
저명한물리학자인에드워드위튼은끈이론의일부개념들과트위스터이론의개념들을결합시킨흥미로운연구를하였고,이는새로운바람을일으켰다.위튼이수리물리학계에서다져온지위덕분에여러학자들이트위스터이론에많은관심을갖기시작한것이다.지난40여년간빛을받지못했던트위스터이론은가능성과학자들의관심을얻으며발전하고있다.

▼끈이론에대한비판적시각과앞으로나아갈길제시
끈이론은아직도많은부분이가설에의존하고있으며,이이론이예측하는우주의모습도매우많다.그래서그중어느것이우리우주를기술하는지정확히알수없다.펜로즈는이와같은끈이론을비판적인시각으로바라본다.이책에서저자는트위스터이론이끈이론의모순을없애주는가장타당한이론이라고주장하지만,트위스터이론을제외한다른이론들을배척하지는않는다.그는트위스터이론과다른이론과의적절한결합을통해서도더정확한접근이가능하다고생각한다.앞서말한위튼과의사례를통해서이를확인할수있다.실제로현재많은학자들이하나의이론으로미해결문제를해결하려하지않는다.미국의이론물리학자리스몰린의경우도고리양자중력과끈이론을통합하여양자중력에접근할수있다고주장한다.이처럼현재에는여러이론간결합을활용한연구가쉽게눈에띈다.이책또한그방식으로도물리학세계를정확히볼가능성이있다고제시한다.