갓태어난우주의첫울음소리를듣는
두가지방법
인간이끊임없이궁금해하고알아내고싶어하는우주의시작,그러니까시공간의탄생은어떻게관측할수있을까?이에대한실험은서로완전히독립적인두가지방법으로진행된다.무한히작은것을탐구하는입자물리학으로의접근과초거대망원경을사용해무한히큰우주를탐사하고우주전체까지관측하는시도다.놀라운점은무한히작은입자의세계에서수집된데이터와천문학적규모의먼거리에서수집된데이터가동일한이야기로수렴한다는점이다.
세계적인실험물리학자귀도토넬리의첫책≪제네시스≫는우주의전체이자시작을품은채138억년동안잠들어있던한줌의작은입자로부터시작한다.그출발점에는물질,즉암석과행성,꽃과별등우리를포함한모든것을형성하는물질이특별한성질을가지고있다는사실이있다.이는우주가매우오래되었고현재엄청나게차가운구조라는사실과관련이있다.‘우리집’지구에고립된우리로서는모든것이따뜻하고편안해보이지만,대기의보호막을벗어나자마자온도는급락한다.희박하고매우오래되었으며차가운현재우주의물질은,엄청나게높은밀도로작열하는물체였던아기우주때의물질과완전히다르게행동한다.
그렇다.우주탄생의첫순간에무슨일이일어났는지이해하려면,우리는현재물질의작은조각을원래조건의매우높은온도로되돌리는방법을찾아야한다.일종의시간여행을시도해야하는것이다.이것이바로유럽입자물리연구소(CERN)의대형강입자충돌기(LHC)에서일어나는일이다.이기계로부터원시우주와비슷한온도로가열하여멸종된입자를다시살려낼수있다.
“여기에서공간의작은부분을원시우주와비슷한온도로가열하여멸종된입자를다시살려낼수있습니다.태초의작열하는물체를채우고있다가이미오래전에사라진극대입자들을되살리는것입니다.가속기덕분에입자들이마치얼음석관에서동면중이다가깨어난것처럼한순간다시나타나우리가이를자세히조사할수있게됩니다.힉스보손도이런식으로발견한것이었습니다.우리는138억년동안잠들어있던입자한줌을다시깨워냈습니다.”_본문중에서
이책의저자귀도토넬리는바로이‘신의입자’라불리는힉스보손(우리우주를구성하는가장근본적인입자)발견의중심에있었다.그는이발견을통해현대물리학으로우주를설명하는데있어가장중요한역할을해냈다.
귀도토넬리는힉스보손의발견으로부터우주의시작과시공간의탄생,진공상태로부터어떻게우주전체가만들어졌는지,현재와같은광활하고다양한모습의우주로진화하는과정등을7일로나누어이책에서이야기한다.우주초기부터최근까지인간이밝혀낸것들중거의모든것들,또아직도우리가모르는것들과알아내고있는것들,우주의기원과역사에대한다양한인문학적비유로7일의여정을이끈다.
우주의기원을향한여정,
모든편견을버려라
“우리는이제곧세계의기원을향한여정을시작할것입니다.그러기위해서는사물의지속성이나,우리주변의조화로움을목격할때느껴지는안도감등우리의일상을이끄는개념들을즉시,그리고영원히버려야합니다.모든것이질서정연하고규칙적인체계로보이고그와대조되는혼돈과무질서는멀리구석으로밀려나있던때와는달리,우리는더이상우주를‘코스모스’라는말로부를수없게될것입니다.”_본문중에서
우리는습관적으로보고경험하는것들에크게좌우되며살기때문에,우리삶을지배하는법칙이우주의다른모든구석에널리펴져있는법칙과같을것이라고자연스럽게생각한다.낮과밤,달이뜨고해가지는것,하늘에떠있는별과구름,바람이불고파도가치는것….하지만사실은그렇지않다.오히려그반대다.이책은우리가잊고사는혹은착각하고있는우주에대한‘실제’를이해하기위한여정,그자체가될지도모르겠다.
사실,아름답고반짝거리는‘코스모스’의겉모습아래‘카오스’가숨어있다는것을이해하기위해서는먼은하까지갈것도없다.우리의태양만자세히들여다봐도된다.평온하게우리의하루를비춰주는태양가까이가보면무수한열핵폭발,대류운동,엄청난질량의주기적진동과사방으로뿜어지는플라즈마로,그야말로‘혼돈의카오스’가따로없다.이혼돈도멀리서보면질서정연하고규칙적으로보일수는있다.
무한히작은세계에서도마찬가지다.겉보기에매끄럽고광택이나는표면도아주자세히보면양자들이미친듯이요동치고진동하며상호작용하고있기때문이다.미시적관점에서의물질은우연과불확정성원리가지배하는양자역학의법칙을따른다.아무것도가만히있지않고,모든것이끊임없이변화하는다양한상태와가능성으로부글거린다.
이책속7일동안펼쳐지는이야기에서기본입자세계의가장작은구석을탐사할때에도,은하나은하단과같은거대구조,별의중심에서일어나는일을관찰할때에도이와같은상호작용들을우리는계속해서마주한다.
“우주의탄생을이해하려면우리는무엇보다도질서에대한편견을버려야한다.”고귀도토넬리는말한다.이여정에필요한것은정말로단하나,‘편견을버리는것’이다.그렇게만한다면,우리는이책을통해공상과학소설조차진부하게보일정도의대담한개념을마주할수있을것이다.과학은이세상그어떤것보다풍부한상상력과,강력한사실들로우리의기원을이야기해줄수있기때문이다.그리고이는세상에대한우리의관점을영원히바꾸어놓게될것이다.
