브라이언그린
◉저자소개
:브라이언그린(BrianGreene)
물리학자이자,세계적으로손꼽히는끈이론학자.5살에30자릿수의곱셈을할정도로수학의신동이었고,12살에는이미고등학교수준의수학을넘어서대학교수?들에게개인지도를받을정도였다.하버드대학교를졸업하고옥스퍼드에서로즈장학생(RhodesScholar)으로박사학위를받았다.1990년에코넬대학교수로부임하여1995년에정교수가되었고1996년에콜롬비아대학의수학과및물리학과교수로자리를옮겨지금에이르고있다.그는25개국가를넘나들면서기초물리학및고급물리학을강의해왔으며초끈이론의선두를이끄는물리학자로서명성을날리고있다.그의전작인『엘러건트유니버스』는세계적인베스트셀러로서퓰리처상최종후보에오르기도했다.현재그는안데스와뉴욕,그리고뉴욕시를오가며살고있다.
◉역자소개
:박병철
1960년서울에서태어나연세대학교와동대학원물리학과를졸업하고한국과학기술원(KAIST)에서이론물리학을전공하여박사학위를받았다.현재대진대학교물리학과초빙교수이며,과학의대중화를위해틈날때마다교양과학서적을번역하고있다.많은독자들은그의번역이자연스러워,‘마치저자를직접대하는듯하다’는이야기를한다.입자물리학자로서그의전문성과,대중성있는그의번역은이번책에서최고의결실을거두고있다.지금까지그가옮긴책으로는『엘러건트유니버스』(이하승산),『일반인을위한파인만의QED강의』,『파인만의물리학강의I』『페르마의마지막정리』(영림카디널)등20여권이있다.
목차
Ⅰ.진리의각축장
제1장진리로가는길:시간과공간은왜지금과같은모습을하고있는가?
고전적실체
상대론적실체
양자적실체
우주론적실체
통일된실체
과거와미래의실체
차세대의시간과공간
제2장회전하는물통과우주
:공간은물리적실체인가?아니면인간의상상력이만들어낸추상적개념인가?
아인슈타인이전의상대성이론
회전하는물통
스페이스잼(spacejam)
마흐(Mach)-공간의의미
마흐,운동,그리고별
마흐와뉴턴의대립
제3장상대성과절대성
:시공간은아인슈타인이만들어낸추상적개념인가?아니면실재하는물리적실체인가?
공간은정말로비어있는가?
상대적공간과상대적시간
미묘하지만해롭지는않은존재
그렇다면물통실험은어떻게되는가?
시간과공간을조각하다
시간단면도기울이기
특수상대성이론은회전하는물통을어떻게설명하는가?
오래된질문,그리고중력
중력과가속운동의등가원리
왜곡(warps)또는휘어짐,그리고중력
일반상대성이론과회전하는물통
2000년대의시공간
제4장얽혀있는공간
:양자적우주에서서로분리되어있다는것은무엇을의미하는가?
양자적세계
붉은색과푸른색
파동을쏘다
확률과물리법칙
아인슈타인과양자역학
하이젠베르크와불확정성원리
아인슈타인과불확정성,그리고진리를향한여정
양자적해답
벨(Bell)과스핀
실체를검증하다
각도를이용하여천사의수를헤아리다
연기없이타는불
양자적얽힘과특수상대성이론:표준적관점
양자적얽힘과특수상대성이론:상반된관점
어떤결론을내려야하는가?
Ⅱ.시간과경험
제5장얼어붙은강:시간은정말로흐르고있는가?
시간과경험
시간은정말로흐르고있는가?
끈질긴환영-과거,현재,미래
경험과시간의흐름
제6장우연과화살:시간은방향성을갖고있는가?
수수께끼
과거와미래-물리학의기본법칙들
시간되짚기대칭(time-reversalsymmetry)
날아가는테니스공과깨진계란
원리와실제의차이
엔트로피
엔트로피와열역학제2법칙,그리고시간의방향성
엔트로피:과거와미래
수학에순종하기
궁지에몰리다
관망하기
계란과닭,그리고빅뱅(bigbang)
엔트로피와중력
결정적인압력
아직도풀리지않은수수께끼
제7장시간과양자:양자의세계에서시간의본질을추적하다
양자적과거
오즈(Oz)로가는길
선택
과거골라내기
수정된과거
과거지우기
과거만들기
양자역학과경험의세계
양자적관측의수수께끼
양자적실체와양자적관측
결어긋남(decoherence)과양자적실체
양자역학과시간의방향
Ⅲ.시공간과우주론
제8장눈송이와시공간:우주의대칭성과진화
대칭성과물리법칙
대칭성과시간
공간늘이기
팽창하는우주속의시간
팽창우주의미묘한특성
우주론과대칭성,그리고공간의형태
우주론과시공간
다른모양의우주
우주론과대칭성
제9장증발된진공:열과무,그리고통일
열과대칭성
힘과물질,그리고힉스장
차가운우주속에존재하는장
힉스의바다와질량의근원
물리법칙의통일
대통일(grandunification)
에테르(aether)로되돌아가다
엔트로피와시간
제10장빅뱅의재구성:무엇이폭발했는가?
아인슈타인과'밀어내는중력'
뛰는개구리와과냉각된우주
인플레이션
인플레이션의구조
인플레이션과지평선문제(horizonproblem)
인플레이션과평평성문제(flatnessproblem)
진보와예견
암흑물질의존재를예견하다
도망가는우주
잃어버린70%
수수께끼와진보
제11장다이아몬드를가진하늘의양자
:인플라톤과양자적요동그리고시간의일방통행
우주공간에새겨진양자적문자
우주론의전성시대
우주의창조
인플레이션,매끈함(smoothness),그리고시간의방향성
엔트로피와인플레이션
볼츠만으로되돌아가다
인플레이션과계란
끈적거리는연고속에서날아가기
Ⅳ.근원과통일
제12장끈위의세계:끈이론이말하는시공간의구조
양자적요동과텅빈공간
양자적요동과불일치
무엇이문제인가?
해답으로가는미심쩍은길
끈이론의1차혁명기
끈이론과물리법칙의통일
끈이론이들어맞는이유는무엇인가?
초미세영역에서바라본시공간의구조
점(point)보다분명한끈(string)
끈이론이말하는입자의특성
너무많은진동패턴
높은차원에서의통일
숨어있는차원
초끈이론과숨겨진차원
숨어있는차원의형태
초끈이론과여분의차원
끈이론이말하는우주의구조
제13장막(Brane)위의우주:M-이론이예견하는시간과공간
끈이론의제2차혁명기
변환의위력
11차원
브레인(brane,막膜)
브레인세계(braneworld)
끈끈한브레인과진동하는끈
우리의우주는브레인인가?
중력,그리고거대한여분차원
거대한여분차원과거대한끈
끈이론과실험의만남?
브레인세계우주론
주기적우주론
간단한평가
새로운개념의시공간
Ⅴ.실체와상상의세계
제14장이상과현실:실험을통해시간과공간의실체를규명하다
그물에걸린아인슈타인
파동따라잡기
여분의차원을찾아서
힉스장과초대칭,그리고끈이론
우주의기원
암흑물질과암흑에너지,그리고우주의미래
시간과공간
제15장순간이동과타임머신:시간과공간을마음대로넘나들수있을까?
양자세계에서의순간이동
양자적얽힘과양자적순간이동
현실적인물체의순간이동
시간여행의수수께끼
수수께끼의재고
자유의지와다중우주,그리고시간여행
과거로의시간여행은과연가능한가?
웜홀타임머신의설계도
웜홀타임머신만들기
우주적호기심
제16장암시적인미래:시간과공간의전망
시간과공간은과연근본적인개념인가?
양자적평균
번역된기하학
블랙홀엔트로피
우주는홀로그램인가?
시공간의구성요소
내부와외부의공간
후주
용어해설
역자후기
찾아보기
출판사서평
※승산북카페"이책의포럼"☞cosmos.seungsan.com
◆『엘러건트유니버스』에이은초대형베스트셀러!
2002년올해의책(《KBSTV,책을말하다》《조선일보》《동아일보》《한겨레》등)으로주목받았던『엘러건트유니버스』에이어승산이새롭게내놓는야심작.『우주의구조』는출간된이후,2005년6월현재까지줄곧뉴욕타임스베스트셀러로선정되는등세계적인인기를끌고있다.
승산에서는2005년세계물리의해에맞춰세계적인수준의다양한물리책을선보임으로써(근간예정,『천재:...
※승산북카페"이책의포럼"☞cosmos.seungsan.com
◆『엘러건트유니버스』에이은초대형베스트셀러!
2002년올해의책(《KBSTV,책을말하다》《조선일보》《동아일보》《한겨레》등)으로주목받았던『엘러건트유니버스』에이어승산이새롭게내놓는야심작.『우주의구조』는출간된이후,2005년6월현재까지줄곧뉴욕타임스베스트셀러로선정되는등세계적인인기를끌고있다.
승산에서는2005년세계물리의해에맞춰세계적인수준의다양한물리책을선보임으로써(근간예정,『천재:리처드파인만의삶과과학』,『파인만의물리학강의Ⅱ』등)학생들에게는순수자연과학에대한흥미를고취시키고,일반인들에게는첨단과학에대한고급정보를주고자한다.
◆가장친숙하면서도가장낯선물리학의영원한수수께끼―시간과공간
저자는시간과공간이라는‘오래된’테마를잡고이야기를끌어나간다.그것은그가인간의사고자체를다루겠다는뜻이기도하다.시간과공간은‘원자설(물질을이루는가장작은단위개념으로서)’과함께가장오래된과학적주제이자,철학적주제이다.물론저자는‘과학적인방식’으로접근하지만,그의이야기를가만히듣노라면,이것은일종의철학이란생각마저든다.
시간과공간은인간의사고가장깊숙이내재된관념이다.어떤것을상상하더라도그것에는마치그림의배경처럼시간과공간이자리잡고있다.칸트는그래서시간과공간을선험적(先驗的)인것으로보았다.인간의인식은시간과공간이라는배경내에서만이루어지고,이러한인식의한계는인간이‘물자체(物自體)’를파악할수없게하는한계가된다고규정한것이다.
그러나현대물리학은,그리고브라이언그린은바로그‘배경’에대해논하고자한다.시간과공간에대해물리법칙이말하고있는것.그것을쫓아가다보면,시간과공간에대한인식의변화를깨닫게된다.즉브라이언그린에따르면,‘고정적인시간과공간’이라는‘배경’이있었던것이아니라그러한과학적관점(뉴턴)이있었다고보는것이정확하다.그가따라잡고자하는것은시간과공간의진정한실체이며,그러한‘배경으로부터독립적인(backgroundindependent)’이론이다.
저자는“진정한철학적문제는단하나뿐이며,그것은바로‘자살’에관한것이다”라는카뮈의문장으로그의글을시작한다.실존주의철학의우두머리를불러들인것은아마도‘삶’이라는문제앞에서‘진리’라는것이어떤의미를갖는가라는스스로에게던진질문이자,일반독자들(삶의문제에매몰된)을물리학의세계로끌어들이려는전략쯤일것이다.그는다음과같은말로카뮈가자신에게던진화두를정리한다.“물리학이더욱발전하면공간의차원에대한이해가깊어질것이고신경생리학이발전하면두뇌의구조가더욱구체적으로밝혀질것이다…그러나이모든정보들이과연인간의삶과인간이추구하는진리에영향을줄수있을것인가?카뮈는이점에대하여부정적인생각을갖고있었다.진리란사고의영역에존재하며,오로지경험에의해그실체가밝혀진다는것이카뮈의생각이었던것이다.”
하긴,반경6,370km남짓한지구의표면위에서100년이내의짧은생을살다가는인간이우주적스케일의시간과공간을‘취미삼아’이해한다는것은결코자연스러운행동이라할수없다.—역자후기중
같은초끈이론학자이기도한역자의후기까지접하게되면,의문이들지않을수없다.과연우리는왜시간과공간,우주의본질을알려고하는것일까?물리학에관심을두고있는사람들,그리고철학적주제에대해첨단물리학이가지고있는생각들이궁금한사람이라면,올해이한권의과학책을읽어보기바란다.
◆시간은왜미래로만흐르는가?공간은왜3차원처럼보이는가?
책에서간접적으로밝히고있듯,그는어쩔수없는‘플라토니안(platonian)’이다.그는인간의‘생존’보다는우주적진리에더관심이있다.다만그가진리에도달하는수단으로택한것은철학이아닌,‘수학과과학’이다.그리고그위대한도구는‘인간의오성(五性)’이라는한계를뛰어넘어‘진정한시간과공간의의미’에대해묻고있다.그래서우리는그저당연하게만생각하는질문들을던지려고하는것이다—시간은왜미래로만흐르는가?공간은왜3차원처럼보이는가?
◆끈이론학자,젊은혁명론자(newrevolutionaries)
이책은미국에서신구(新舊)세대과학자간의논쟁을불러일으켰다.파인만과함께양자전기역학의총아(寵兒)였던,지금은80대의원로과학자이자대중저술가로활약중인,프리먼다이슨(FreemanDyson)은《TheNewYorkReviewofBooks》에기고한『우주의구조』서평에서다음과같이밝히고있다.
영국자유당의황금기였던,제1차세계대전이일어나기이전에허버트애스퀴스는귀족적인(patrician)총리였고,윈스턴처칠은시끄럽고다루기힘든젊은정치인이었다.하원의원의질의시간이면,처칠은자주도발적이고난처한질문들로애스퀴스를괴롭혔다.한번은이러한처칠의맹공이끝나고,애스퀴스는이렇게한탄했다고한다.“나는단지하나만이라도,저젊은이가모든것에대해아는것처럼알수있었으면좋겠다(IwishIknewasmuchaboutanythingasthatyoungmanknowsabouteverything).”우주에대한자신의비전을,청중을사로잡는(eloquent)언어로펼쳐보이는브라이언그린의이책을읽으면서내가느낀것은바로애스퀴스가처칠에게느꼈던감정이었다.애스퀴스는내가이책에대해느꼈던반응을정확하게표현했던것이다.
다이슨은스스로를보수주의자(conservatives)라고칭하면서젊은혁명론자들(youngrevolution‐aries)과대립각을세우고있다.이논의속에는양자역학과끈이론이라는이론간의단절이흐르고있다.이를이해하려면아인슈타인의중력이론과양자역학,그리고끈이론의탄생배경을알아야한다.
◆중력과양자역학을하나로―통일장이론(unifiedtheory)
물리학의역사는통일의역사라해도과언이아니다.고전물리학의아버지,뉴턴은‘만유인력’의이름으로돌멩이부터,천체사이의움직임까지를아우르는운동법칙을세웠다.맥스웰은전기력과자기력이하나의힘이라는것을밝혀냈으며,여기에아인슈타인은시공간을통폐합한새로운중력이론을주창했다.특히그의유명한공식인‘E=mc2’는물질과에너지의관계까지도통합시키고있다.아인슈타인은그의말년에이러한모든힘들을통합하는단하나의이론―‘통일장이론’을만들어내고자온힘을기울였다.
현대물리학의가장강력한두가지도구로일컬어지는상대성이론과양자역학은서로에대해배타적이다.애초에이이론들은서로적용범위가달랐는데,상대성이론이다루고있는세계는‘중력에의해지배되는세계’이다.그것은‘사과의떨어짐’을‘지구의질량에의해휘어진시공간의곡률이일으키는사건’으로이해하는세계이다.이세계에서양자적불확정성은그의미를잃는다.
양자역학이다루고있는세계란아주작은규모(플랑크길이,약10-33cm)의영역으로,‘불확정성의원리’가지배하는세계이다.고전역학이어느순간입자의위치와