물리학은 어디까지 설명할 수 있는가 : 현대 물리학의 존재론적 질문들에 대한 도발적인 답변

자비네호젠펠더

저자:자비네호젠펠더(SabineHossenfelder)
이론물리학자이자수학자.과학작가,커뮤니케이터,콘텐츠제작자로도활동하고있다.독일프랑크푸르트괴테대학교에서수학학사및석사학위를,물리학으로박사학위를받았다.박사학위논문으로거대강입자충돌기가미세한블랙홀을생성할가능성을탐구해우수한평가를받았다.이후미국,캐나다,스웨덴에서연구했으며,2015년부터2022년까지프랑크푸르트고등연구소에재직했다.현재는뮌헨수학철학센터(MCMP)에서연구하고있다.주요관심사는물리학이론이며,양자중력을비롯해입자물리학,우주론,천체물리학,통계역학,양자기초등다양한주제에관해80편이넘는논문을발표했다.
2006년부터과학블로그Backreaction(역반응)에물리학계의잘못된관행을비판하는글을쓰기시작했으며,『뉴욕타임스』,『네이처』,『사이언티픽아메리칸』,『포브스』,『피직스투데이』등에기고했다.코로나19팬데믹당시에는연구실에가지못하는동안유튜브활동에몰입했는데,꾸준히올린영상이좋은반응을얻어현재유튜브채널구독자가130만명을넘어섰다.과학커뮤니케이터로서의역할을진지하게받아들여과학의맥락을이해하고싶은이들을위해동영상을제작하고있다.팟캐스트와SNS활동도활발하게하며,과학마니아와관심사를나누기위해질문에답해주는이메일서비스(유료)도운영하고있다.연구가방해받지않겠냐는동료들의우려에도지금까지연구자와대중과학자두가지역할을잘해내고있다는자부심을가지고있으며,안정적인수입을창출해연구지원금외에스스로연구자금을조달하며논문을쓰고있다.지은책으로『수학의함정』이있다.

역자:배지은
서강대학교물리학과와동대학원을졸업하고,휴대전화를만드는엔지니어로일했다.이후이화여자대학교통역번역대학원에서번역학을전공한뒤과학책과소설을번역하고있다.『일상적이지만절대적인양자역학지식50』,『호킹의빅퀘스천에대한간결한대답』,『나의대답은오직과학입니다』,『수학의함정』,『우리우주의첫순간』등다수의책을우리말로옮겼다.

프롤로그
경고

1장과거는정말어딘가에존재하는가
2장물리학은우주의시작과끝을밝혀낼수있는가
|인터뷰#1|팀파머_과연수학이전부인가
3장물리학적으로젊음을되돌릴수는없는가
4장우리는그저원자가든자루일뿐인가
|인터뷰#2|데이비드도이치_지식은예측할수있는가
5장정말다른세계에또다른내가존재하는가
6장물리학은자유의지를부정하는가
|인터뷰#3|로저펜로즈_의식은연산가능한가
7장우주는우리를위해만들어졌는가
8장우주는생각하는가
|인터뷰#4|지야메랄리_우리는우주를창조할수있을까?
9장인간은예측가능한존재인가

에필로그그래서이모든것의목적은무엇인가

감사의말
핵심용어
주
찾아보기

다중우주,빅뱅,만물의이론…….
아이디어와과학을혼동하지말라

우리가보는별빛이수억광년전의별빛인것처럼어딘가에서우리의과거를볼수있지않을까?정말로다른우주에우리의복제본이있는걸까?정신은물질의작용일뿐우리는자유의지가있다고착각하는걸까?물리학이나우주론책을좀읽어봤다하는독자라면떠올려봤을만한물음들이다.물리학이본질을파고들수록물리학은우리의상상력을자극한다.물리학자들의설명은어디까지진실일까?

『물리학은어디까지설명할수있는가』는현대물리학에서제기된거대한질문에물리학자들이어떻게답변하고있는지를비판적으로들여다보는책이다.과학은이론과관측,실험으로이루어진다.실체를간접적으로나직접적으로확인할수없는것을과학이라할수있을까?이책에서저자자비네호젠펠더는물리학자들의아이디어와과학의영역에있는물리학을구별하면서현대물리학의한계를날카롭게진단한다.스티븐호킹,숀캐럴,카를로로벨리등저명한물리학자들의주장에대해서도예외가없다.이책을통해물리학이어디까지답할수있는지확인해보자.

“현대물리학연구중일부는과학적이지않다”
물리학의거대한질문들과그답변에관한솔직하고날카로운해설

물리학자들은인류가궁금해하는질문들에관해탐구해왔으며새롭게등장하는질문들에“기가막히게”답을잘찾아낸다.문제는물리학자들이답을찾는데몰두하느라그답이애초의질문과어떻게연결되는지,왜그런답을내놓았는지를설명하는데는능숙하지못하다는것이다.‘과거는실제로우주어딘가에존재하는가,우리는원자로이루어진일종의사물에불과한것인가,또다른우주에나의복제본이있는것인가…….’이책은세상과인간에관해우리의경험적인식과다른내용을내놓는현대물리학에궁극적으로묻고싶은것을질문하며물리학자들의이론을연결시킨다.거대한질문에대한답을찾아나가다보면물리학이론이명쾌하게답할수없는지점을만나게된다.

호젠펠더는과학적으로그르다고분명하게판정할수있는주장인‘비非과학’과구분해,증거가없어옳다그르다를판정할수없는가설을‘무無과학ascience’이라칭한다.이런기준에따르면,초기우주에관한설명이나,양자역학의해석에서비롯된다중우주가설은과학이아니라무과학에해당한다.호젠펠더는물리학자들의이론적주장들중일부는실은과학이라기보다믿음에기반한추측에가깝다는사실을지적하며,물리학이론의한계를폭로한다.물리학자들이말하는것들을이해하려고노력하기에앞서우리가궁금해하는질문이무엇인지,물리학자들의답변이과학적으로신뢰할만한것인지에집중해보자.이책은현대물리학에서과학적으로좀더생산적인논의를가려낼수있는안목을길러줄것이다.

과학과추측,신념의경계는어디인가
물리학의한계를인정하고좋은과학적설명을가려내다

시간과공간,우주의시작과끝,원소와입자등물리학은직관과종교에의존해세상을바라보았던우리인식의틀을바꿔놓았다.물리학은세상에관해놀라운사실을많이밝혀냈지만더근본적인자연법칙이나원리를찾기위해파고들수록아직설명할수없는무지의세계를맞닥뜨리곤한다.이책에서호젠펠더는상대성이론,빅뱅이론,엔트로피,양자역학,다중우주,시뮬레이션우주등현대물리학을이루는주요이론들을검토하며그것이과연과학적으로타당한설명인지를검토한다.물리학의목적은자연현상의관측을서술하는것이며,관측을서술하는데불필요하거나이론적인내용이관측불가능한것이라면그것은과학이아니라는것이호젠펠더의입장이다(1장).

호젠펠더는자연상수들이왜지금의값인지를알아내려는시도나관측이원천적으로불가능한평행우주를끌어들이는이론들은수학이라는허울을뒤집어쓰고과학으로변장한종교라며신랄하게비판한다(에필로그참조).특히물리학자들은수학을도구가아니라실재라고인식하는오류에빠진다는점을지적한다.물리학자들의그런탐구나가정들을틀렸다고는할수없다.다만과학이라고말하지는말자는것이다.

이책은다른물리학자의견해도들을수있도록저명한물리학자팀파머,데이비드도이치,로저펜로즈,지야메랄리와의인터뷰도담았다.근본적인설명을찾는물리학자들은종종몸과마음이독립적으로존재한다는이원론,합성체는구성물질의작용에의해결정된다는환원주의,구성요소수준에서정의될수없는상위계층의성질이나타남을인정하는창발성등철학적개념에닿는다.호젠펠더는과학과철학,종교에관해대화를나누며물리학자들의생각을듣는다.이책은물리학자들이세상을어떻게바라보고있는지,좋은과학적설명이무엇인지에관해생각해볼수있는기회를제공할것이다.