평행우주 - 우리가 알고 싶은 우주에 대한 모든 것
미치오 카쿠 지음, 박병철 옮김
리처드 도킨스의 만들어진 신을 읽다가 빅뱅 이전은 어떤 것이 존재했는지, 우주 바깥은 무엇이 있을지 궁금해졌다. 조금 파보다 보니 최신 물리이론인 양자역학이라던지 초끈 이론에 대해 접하게 됐다. 물론 이해하기 어려웠지만 많은 궁금증이 생겼다.
그러던 중에 알라딘 중고서적에서 이 책을 발견했다. 목차를 보니 우주에 대한 모든 것이 다 있다. 엄청난 두께와 함께.
‘미치오 카쿠’는 어려운 우주 이론을 쉽게 설명해주는 재주가 있다. 내가 이해했든 못했든.
책은 총 3부로 구성되어 있다.
1부 빅뱅이론의 최첨단 버전인 인플레이션 이론
2부 다중우주이론, 초끈이론과 M-이론
3부 우주의 종말
빅뱅이론은 우주 탄생을 설명해준다. 최근에 우주 배경 복사가 발견되어 정설로 굳어졌다.
인플레이션 이론은 우주의 평평성을 설명해준다. 관측자료에 의하면 우주의 곡률을 거의 0으로 나타나는데, 인플레이션을 겪으면서 엄청난 규모로 팽창되어 풍선의 표면(공간)이 거의 평탄해졌다는 것이다.
우주가 블랙홀로부터 시작됐다고 가정하는 이론이 있는데 선 빅뱅이론이다.
블랙홀 안의 물질들이 중력에 의해 압축되어 플랑크 길이까지 줄어들게 되면 폭발하게 되는데 그게 빅뱅이다.
우주는 무에서 창조됐다?
총에너지가 0인 우주는 ‘우주는 왜 회전하지 않는가?’라는 질문에 해답을 제시한다.
우주공간에 떠 있는 은하들의 스핀을 모두 더하면 0이 된다.
신기하다 에너지를 모두 더하면 0이 되고 0에서 우주가 탄생했다니.
양자역학에서 상자 속의 고양이가 죽어있는 상태와 살아있는 상태가 공존하려면
우리 모두를 내려다보고 있는 어떤 우주적 의식이 존재하거나, 아니면 무한히 많은 우주들이 공존하고 있다는 다중우주이론을 생각할 수밖에 없다.
우주공간에 양자적 요동을 허용하면 평행우주의 개념을 부정할 수가 없다.
p350
우리 은하의 특성을 잘 관측하면 은하의 중력이 뉴턴의 법칙으로 예견되는 값보다 크게 나올 수도 있다. 근처에 숨어 있는 브레인에 다른 은하가 추가로 존재하고 있기 때문이다. 이 은하들의 질량이 우리 은하의 질량보다 압도적으로 크다면, 암흑물질의 정체는 평행우주에 속한 은하라고 생각할 수 있다.
p389
케임브리지대학의 마틴 리스경은 “바깥 어딘가에 수백만 개의 평행우주들이 존재하고 있다"는 가정을 내세우지 않고서는 우리의 세계에 이렇게 많은 우연과 기적이 발생한 이유를 설명할 수 없다고 주장했다. (...) 우리의 우주에서 일련의 기적이 일어난 것은 신의 보살핌 때문이 아니라, 바로 ‘평균의 법칙' 때문이다.
거시적 세계를 설명하는 일반상대성이론과 미시적 세계를 설명하는 양자역학 사이에는 큰 간격이 있는데 이걸 통합할 이론이 끈이론과 M-이론이다.
p42
초끈이론과 M-이론의 기본 개념은 아주 간단하다. 우주를 이루고 있는 모든 입자들이 바이올린의 끈이나 북의 막과 같은 구조를 갖고 있다는 것이 이 이론의 핵심이다. 단 여기서 말하는 끈이나 막은 일상적인 3차원 공간이 아니라 11차원 초공간 속에 존재한다.
우리가 살고 있는 공간에 더 높은 차원이 존재한다면, 그것은 원자보다 작은 영역 속에 숨어 있어야 한다.
끈이론은 핵력을 설명하는 이론인데 강력과 무관한 입자, 이 입자를 중력자로 간주하면 아인슈타인의 중력이론과 끈이론이 조화롭게 합병된다.
초끈이론은 초대칭이 도입된 끈이론이다.
p326
우리가 원하는 것은 모든 입자들을 자기들끼리 바꿔치기해도 형태가 변하지 않는, 그런 방정식이다. 이러한 대칭을 초대칭이라 하며, 초대칭을 갖고 있는 끈을 초끈이라 한다. 초대칭은 물리학에 등장하는 모든 입자들을 맞바꾸는 유일한 대칭으로서, 우주를 구성하는 모든 입자들을 하나의 통일된 체계로 나열하는 가장 우아한 방법이다.
M-이론은 끈이론의 무한대 문제를 끈에서 막으로 확장하여 설명한 이론이다.
다섯 개의 끈이론뿐만 아니라 초중력이론까지 설명하는, 그야말로 만능의 이론이다.
이런 식으로 확장된다면 2차원 막이 아니라 3차원 공간 이론도 나올 거 같다.
p520
양자역학의 등장으로 고전적인 결정론은 종말을 고하게 되었으며 (…) 다시 말해서, 인간은 양자역학 덕분에 자유의지를 되찾을 수 있었다.
양자역학은 세상이 확률로 존재한다고 말하고 있다. 운명은 결정돼있지 않으며 인간에게는 자유의지가 있다.
아인슈타인은 양자역학을 끝까지 인정하지 않았다.
p547
철학자 버클리는 “모든 사물들이 존재하는 것은 그것을 봐주는 관측자가 있기 때문이다" 아인슈타인은 “쥐 한 마리가 세상을 바라보았다고 해서, 이 세상이 그토록 격렬하게 변 할 수는 없다"
p526~527
초거시적 세계나 초미시세계로 들어가면 기계론적인 설명은 더 이상 통하지 않는다. 이런 극단적인 영역에서는 기계적 과정보다 정신적인 과정이 더 중요하게 작용하는 것 같다. 나는 이 우주가 거대한 기계가 아니라 거대한 의식에 가깝다고 생각한다. (...) “인간이 우주에 적응해 나가듯이, 우주도 인간에게 적응하고 있다.” 인간은 관측을 행함으로써 자신만의 진실을 창조하고 있다. 위그너는 이것을 ‘관측에 의한 창세기'라고 불렀으며 휠러는 우리가 ‘참여 우주에 살고 있다'. “우주는 지각이 있는 생명체를 창조하여 그들이 자신을 관측하게 암으로써 자신의 존재를 실현하고 있다"
열역학 제2법칙에 따르면 엔트로피(무질서도)는 증가할 수밖에 없고 우주는 종말 하게 된다.
우주가 망하더라도 인간이 살아갈 수 있는 방법은 평행우주 같은 다른 우주로 이동하는 방법밖에 없다.
이 우주는 시뮬레이션된 프로그램일 확률이 높다는 과학자들 얘기가 있다.
매트릭스가 영화가 아니라 실제일 수도 있다.
양자역학은 과학을 종교처럼 만들어 버렸다.
인간은 무한대나, 자기가 인식할 수 없는, 끝없이 반복되는 것에 대한 근원적인 공포가 있다.
이 책을 읽고 나서도 빅뱅이전이나 우주 너머에 대한 답을 얻을 수는 없었다.
빅뱅이전에 대한 힌트는 있었는데 무에서 창조됬거나 블랙홀에서 빅뱅이 일어났다 정도.
초끈 이론이나 M-이론이 대통일 이론이 될지도 미지수다.
4차원의 인간이 11차원 초공간을 어떻게 이해 할 수 있을까?
어쨌든 인간은 설명하려 애쓰고 사고를 확장해왔다.
과연 시간이 흐르면 인간은 인식할 수 없는 것을 규명할 수 있을까?
희망은 있다.
