★★노벨물리학상수상자로저펜로즈추천!★★
★★〈포브스〉,〈워싱턴포스트〉강력추천!★★
지식의자유를갈망했던알바니아계여성과학자,
학계최초로다중우주의근거를찾아내다!
물리학계를뒤흔든‘양자다중우주론’을통해
무한한가능성의우주로떠나는모험
영화〈스파이더맨:노웨이홈〉에서스파이더맨‘피터파커’는‘멀티버스(평행우주)’에서온또다른자기자신들과마주한다.멀티버스를전제로한또다른영화〈에브리씽에브리웨어올앳원스〉에서는주인공과가까운수많은인물들이다른우주에서는완전히다른관계로살아가고있기도하다.우리가존재하는우주와다르게분기해독자적으로존재하는다른우주들,일명‘멀티유니버스’는여러미디어에서폭발적인인기를얻고있다.이우주가유일무이하지않으며다양한우주마다완전히다른환경이펼쳐지고있을수도있다는상상은많은사람들의흥미를불러일으켰다.
하지만‘멀티유니버스’는단순한SF적공상이아니다.세계적인우주론자이자이론물리학자인이책의저자로라머시니-호턴에의하면다중우주는존재하며과학적으로증명이가능하다.지금까지물리학계에서다중우주론은절대로검증할수없는사변적인이론으로받아들여졌다.하지만머시니-호턴은빅뱅이전우주의탄생과정을탐구하면서우리우주가탄생하려면양자다중우주의존재가필연적이라는계산을도출해냈다.또한우리우주의하늘에서관측된양자얽힘의흔적을다중우주론의결정적인증거로제시한다.이책은인플레이션우주론부터양자역학,끈이론까지아우르며지금껏발전해온다양한천체물리학·양자역학·양자우주론등의개념들을풀어내다중우주라는결론으로독자를안내한다.
로라머시니-호턴은다중우주론의주요한갈래인‘양자경관다중우주이론’의창시자이자,오늘날다중우주와우주의기원에대해가장선도적인이론을연구하고있는이론물리학자다.양자경관다중우주이론을통해거대거시공동을비롯한다양한관측증거를예측했고,그사실은플랑크위성의데이터로확인되어다중우주의강력한근거로자리매김했다.이런머시니-호턴의급진적인연구의배경에는그가나고자란환경이있다.그는공산주의독재정권치하의알바니아에서태어났다.물리학과수학에뛰어난재능이있었지만,당시알바니아에서는자연과학분야를연구할수있는방법이없었다.그래서그는홀로미국으로향해거대하고광막한우주에관한탐구를시작했다.이책은‘양자경관다중우주’라는중요한발견에대한기록이자,자신을속박하는작은우주에서벗어나지식에대한갈망을연료로드넓은우주로도약한한여성과학자의일대기다.
양자역학을통해다중우주의필연성을증명하고,
우리우주와얽혀있는수많은우주를발견하다
우주가어떻게시작되었고,우주너머에무엇이존재하는지는고대부터인간이품어온질문이다.현재우리우주탄생에관한가장유력한이론은‘인플레이션우주론’이다.고에너지로가득했던작은원시우주가엄청난폭발을거치며순식간에팽창했다는이론이다.하지만2020년노벨물리학상을수상한물리학자로저펜로즈의계산에의하면,인플레이션우주론에따라고에너지이면서도엔트로피가매우낮은상태에서우리우주가형성될확률은0에가깝다.머시니-호턴은이모순에천착했다.우리우주가존재할가능성이희박해보인다는것은일반적으로받아들여지는우리우주의기원이론에문제가있다는뜻이었다.
스티븐호킹과로저펜로즈는만일우리우주가탄생한이래팽창했다면무한한에너지밀도를가진공간상의한지점,즉‘특이점(Singularity)’에서시작된게분명하다는정리를도출해냈다.이정리는누구도우리우주가탄생하는순간을결코탐구하지못하리라는점을시사했다.탄생이전에는아무것도없었고,우주탄생의원인이되는조건들을재현하거나확인할길이없기때문이다.우리우주의탄생은인간이연구할수있는능력밖의일이나다름없었다.
그러나머시니-호턴은우리우주의탄생과정을밝힐수있다고믿었고,우리우주가유일무이한우주라는가정이우주탄생가능성문제의원인이라고생각했다.그는물리학계에새로운길을열어준양자역학으로눈을돌렸다.머시니-호턴은양자입자의파동-입자이중성을기반으로하는‘불확정성원리’와‘확률파동(Probabilitywave)’을해로갖는‘슈뢰딩거방정식’을우주에적용했다.또한‘평행우주’로잘알려져있는‘양자역학의다세계해석’의창시자,휴에버렛의‘보편적우주파동함수’이론에서답을찾았다.양자입자가미리결정된하나의경로가아니라다양한경로중에서하나를선택할가능성을가지는것처럼,우주파동함수도미리결정된하나의경로를따르지않는다.우리우주가유일한우주가아니라수많은우주파동함수의한갈래라면,비로소다중우주론을토대로다양한우주들의탄생확률을비교하고우리우주의존재확률을계산할수있는것이다!
머시니-호턴은끈이론으로발상을뻗어나가,빅뱅을일으킬수있는방대한퍼텐셜에너지집합‘끈이론경관(Stringtheorylandscape)’개념을가져온다.그리고우주가시작됐던과거에빅뱅-인플레이션을일으켜단일우주를낳는초기에너지가딱하나만존재했던것이아니었다는추론을이끌어냈다.우리우주와같은다양한4차원우주를탄생시키는수많은빅뱅을일으킬만한에너지가엄청나게많이존재했으며,우리우주는거시적인우주로전환된수많은가능성의양자우주중하나라는것이다.
머시니-호턴은여기서한발더나아가우리우주에서관측가능한다중우주의증거를찾아냈다.우주가탄생할때,우주파동함수의갈래들은‘결어긋남(Decoherence)’을통해양자적대상에서거시적인우주로바뀐다.머시니-호턴은우리우주에결어긋남의흔적이분명남아있을거라고예상했다.하늘에서다른곳에비해물질이매우희박한거대거시공동이존재한다거나우주배경복사의온도가예상보다낮으리라는등다양한관측증거를제시했던것이다.그리고2013년플랑크위성이관측한우주배경복사에서머시니-호턴과그의동료들이예측한변칙이발견되었다.학계최초로다중우주에대한실질적증거가등장한것이다.
21세기코페르니쿠스적전환,‘멀티버스’패러다임!
다중우주론으로우주의새역사를쓰다
우리우주가유일무이한우주라는생각은아인슈타인을비롯한물리학의거장들이오랫동안굳건히지켜온믿음이다.또한많은물리학자들이인간의존재자체로물리계의특성을설명하는‘인류원리’에입각해우리우주가특별하다고가정한다.하지만우리우주가유일한우주라고가정할때,우주가탄생할가능성은거의불가능에가깝게줄어든다.심지어우리우주가탄생하려면마치신과같은존재가세밀하게조정한듯한‘미세조정’을거쳐야한다는결론에도달하게된다.로라머시니-호턴은이러한모순을거부하고기존이론에반하는새로운이론을제시했다.코페르니쿠스와갈릴레오가태양과행성들이지구를돌고있다는믿음을뒤집었고하이젠베르크가결정된세계가아닌불확정성의세계를제시했던것처럼,우주론의새로운지평을열었다고할수있을것이다.
머시니-호턴은자신의끈질긴연구동력을어린시절에서찾았다.알바니아의독재정권은권력을이용해지식인들을탄압했고,경제학자였던그의아버지는뛰어난실력을가지고도동료들에게외면당했다.과학적성취보다정부의비위를맞추는것이중요했던사회속에서머시니-호턴은더넓은세계를갈망했다.알바니아의억압적인환경은끊임없이사실을의심하고경계의바깥을상상하게만들었다.고국을떠나우주를연구하면서그는기존의공고한이론에의문을품었고,포기하지않고탐구를계속해모순을해결해냈다.
독일의철학자아르투어쇼펜하우어는이렇게말했다.“진리는세단계를거친다.처음에는조롱을받고,다음에는격렬한반대에직면하다가,결국자명한것으로받아들여진다.”다중우주론은오랜시간동안실험적이고공상적인이론으로여겨졌지만,오늘날수많은과학자가다중우주의가능성을받아들이고있다.이책은새시대의패러다임으로작동할다중우주론을저자의삶과교차시키며흡입력있게풀어나간다.21세기코페르니쿠스적전환인다중우주론을마주하고싶은독자라면이책과함께무한한가능성의우주로떠날수있을것이다.
