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거꾸로 보는 현대 물리학

『최종 이론은 없다』는 현대 물리학의 기초가 되는 여러 가지 이론을 통해 물리학에 대해 재조명하고 반성해보는 책이다. 예부터 세상을 만들었다 일컬어지는 세상에 대한 다양한 신화들에 대한 내용을 담은 제1부 ‘전일성’을 시작으로 빅뱅과 우주에 대해 설명한 제2부 ‘시간의 비대칭성’, 물질세계와 기원에 대해 알아보는 제3부 ‘물질의 비대칭성’, 생명의 기원에 대해 과학적으로 설명한 제4부 ‘생명의 비대칭성’, 대칭과 통일, 우주적 고독 등 존재에 관해 알아보는 제5부 ‘존재의 비대칭성 등 총 5부로 구성되어 있다. 또한 참고문헌과 인명 색인 등을 수록하여 내용을 이해하는데 도움을 준다.

“우주는 멋지게 혼란스럽다! 최종 이론은 없다!”

<최종 이론은 없다-거꾸로 보는 현대 물리학>은 서구 과학계를 2,500여 년간 지배해온 사상을 뒤엎는다. 그 사상이란, 자연이 겉보기에는 복잡한 것 같지만 그 이면에는 하나의 단순한 실체가 존재한다는 믿음을 말한다. 마르셀로 글레이서는 이러한 믿음이 사실과 증거에 기초한 것이 아니라 하나의 도그마에 불과하다고 주장한다. 최근 화제작인 <위대한 설계>에서는 스티븐 호킹은 신이 우주를 창조하지 않았다는 말로, 큰 논란을 불러일으켰다. 글레이서는 여기에서 더 나아가 우주는 비대칭이고, 우주를 하나의 원리로 설명할 수 있는 최종 이론(final theory)은 존재하지 않으며, 우리의 존재는 매우 희귀한 우연의 결과라고 말한다. 이 책은 독자들에게 현재 물리학계에서 가장 큰 논란의 중심에 있는, 최종 이론과 우주의 탄생에 대한 새로운 시각을 제공할 것이다.

<최종 이론은 없다-거꾸로 보는 현대 물리학(A Tear at the Edge of Creation)>의 제1부 전일성(全一性)에서 저자 마르셀로 글레이서는 자신의 어린 시절을 소개하고, 통일 이론가에서 통일 의심론자로 바뀌게 되는 과정을 설명한다. 브라질 열대에서 어린 시절을 보낸 그에게 자연이란 흥미진진한 것들로 가득 찬 탐구의 대상이었다. 케플러에 심취하여 케플러가 평생 믿어 의심치 않았던 전일성에 대한 믿음을 발전시켜 이어가겠다고 다짐하면서, 그는 통일론자가 된다. 그러나 전일성에 대한 믿음으로 진리를 밝히려는 필생의 탐구를 했던 케플러의 믿음은 지금에 와서 보면, 결국 오류였음이 드러났다. 신(神)의 완전성에 부합하는 다면체와 우주 행성 간의 연관성은 그 당시에만 선험적인 해석이었을 뿐이다. 케플러는 자신이 자연의 숨겨진 코드를 찾아냈다고, 신이 준비한 만물을 하나의 원리로 설명할 수 있는 최종 이론을 발견했다고 생각했다. 이러한 케플러의 믿음의 맹목성을 스스로에게 적용한 글레이서는 통일 이론가로서의 자신의 시절이 끝났음을 깨닫는다. 제2부에서는 시간의 비대칭성에 대해서 설명한다. 우주가 팽창한다는 사실, 빛의 이동, 자기홀극, 그리고 우주의 전체 모습을 설명할 수 있다고 제시된 빅뱅 모델까지도, 새롭게 등장하는 사실들 앞에 흔들린다. 우주 탄생의 극히 초기까지 다가갈 수 있게 된 과학적 발전들로 인해서 암흑 물질, 암흑 에너지의 존재들이 밝혀졌고, 이는 우리 우주의 존재를 점점 더 우연적인 산물로 설명하도록 한다. 거의 존재할 수 없을 법했던 우주가 실제로 여기 있다는 사실은 비대칭성의 존재를 더욱 강하게 말할 뿐이다. 제3부에서는 물질의 비대칭성에 대한 설명이 이어진다. 우리는 대칭성을 갈망하고, 그것이 아름답다고 생각한다. 바로 그것이 믿음이 되어 과학에도 그러한 대칭성과 궁극의 진리를 적용하려는 것이다. 그러나 물질세계는 원자와 반원자의 약간의 불균형, 즉 개수의 차이로 인해서 지금의 모습이 되었다. 만약 그러한 차이가 없었다면, 둘은 쌍소멸하여 우리는 존재할 수 없었을 것이다. 여러 곳에서 발견되는 부분적인 통일성에 대한 발견으로 궁극의 통일성을 찾아내려는 시도는 플라톤적 망상일 뿐이다. 그리고 제4부에서는 생명의 비대칭성을 설명한다. 무생물에서 생물에 이르는 여러 단계에서 비대칭성은 필수적인 요소였다. 파스퇴르가 발견한 특정 유기 분자의 좌우 비대칭은 생명의 놀라운 특성이다. 생명은 분명한 편향성을 가지고 있고, 근본적으로 이 같은 불균형이 우리라는 생명을 탄생시켰다. 결국 우리가 존재할 수 있었던 것은 일련의 매우 독특한 환경 조건을 발생시킨, 매우 독특한 일련의 돌연변이 덕분이라는 것이다. 마지막 제5부에서는 존재의 비대칭성을 말하고 있다. 여기서는 우주의 우연성을 인정하더라도 그것이 과학에 대한 책임 회피가 되지 않는다는 점을 강조한다. 우주를 설명하는 하나의 원리가 없고, 우주가 신의 의도대로 만들어진 계획적 존재가 아닌 우연의 산물이라고 해도, 우리가 존재한다는 사실 자체가 우주를 의미 있는 것으로 만든다. 이처럼 글레이서는 목적의식을 가진 우주가 생명을 창조했다고 말함으로써 생명에 대한 책임 면제권을 부여할 것이 아니라, 희귀한 지구와 희귀한 생명의 가치를 인정하고 그것을 지켜나가는 것이 우리의 의무이자 책임이라고 말한다.

[추천사]

“글레이서는 서구 과학에서 만물의 이론에 대한 과학적 탐구와 일신론 간에는 심원한 연관성이 있다고 명쾌하고도 강력하게 주장한다. 그는 이 같은 꿈을 포기해야 한다고 설득력 있게 주장한다. 이것은 세계에 대한 우리의 이해가 엄청나게 바뀔 전조가 될 수 있다.”
-스튜어트 카우프만, 캐나다 왕립학회 회원, <혼돈의 가장자리>의 저자

“글레이서는 우리가 불완전하고 비대칭적이며 우연한 우주의 어디에서 아름다움을 찾을 수 있을 것인지를 명쾌하게 안내한다. 그는 대가다운 멋진 주장을 통해서 과학의 오랜 꿈인 대통일이 어째서 결코 이루어지지 못할 것인지를 보여준다. 대통일 이론은 단순성을 향한 우리의 거의 필사적인 열망을 투사한 것에 지나지 않는다. 생명은 복잡하고 우연적이며 풍요로운 실체인데, 여기에 그 같은 열망을 투사하는 까닭에 실패할 수밖에 없다.”
-노벨 화학상 수상자 로얼드 호프만, <같기도 하고 아니 같기도 하고> 저자

“지나치게 단순화한 불모의 ‘전일성(全一性)’ 개념을 헛되이 추구할 것이 아니라, 우주를 있는 그대로 - 그 모든 풍요롭고 창조적인 불완전성 그대로 - 받아들이고 소중히 여기라는 한 과학자의 직접적인 호소. 글레이서는 우주와 생명은 그 자체로 의미 깊은 것이지 의미 깊어야 할 ‘이유’ 같은 것을 필요로 하지 않는다는 점을 우리에게 일깨워준다.”
-K.C. 콜, <믿을 수 없을 정도로 멋진 어떤 일이 일어난다>의 저자

“글레이서는 우주의 심원한 구조에 대해서 내가 가장 강하게 가지고 있던 직감을 깨부수는 일에 나서고 있다. 설득력과 명쾌함이 특징인 그의 글은 매력적인 친밀함까지 갖추고 있다. 도발적이고 계몽적인 이 책은 시종일관 독서의 순수한 즐거움을 느끼게 해준다.”
-레베카 뉴버거 골드스타인, <신의 존재에 대한 36가지 근거:소설의 역할>의 저자

서문

제1부 전일성(全一性)
1 창세기!
2 어둠에 대한 두려움
3 이행
4 믿음
5 전일성 : 시작
6 피타고라스 학파의 신화
7 플라톤의 꿈을 실현하기
8 태양이라는 신
9 우주의 열쇠를 마음속에 가지는 것……
10 케플러의 실수

제2부 시간의 비대칭성
11 확인된 빅뱅
12 모래 한 알갱이 속의 세계
13 빛은 신비하게 행동한다
14 전자기의 불완전성
15 원자의 탄생
16 창조 신화에서 양자까지 : 간략한 역사
17 믿음의 도약
18 지르박 춤을 추는 우주
19 우리가 보는 우주
20 비틀거리는 빅뱅 모델
21 우주의 시작으로 돌아가서
22 색다른 원시 물질
23 좁고 기묘한 구역
24 암흑이 깔린다
25 암흑의 지배

제3부 물질의 비대칭성
27 대칭성과 아름다움
27 대칭성에 대한 좀더 자세한 탐구
28 에너지는 흐르고 물질은 춤춘다
29 아름다운 대칭성이 깨지다
30 물질세계
31 틈새의 과학
32 물질의 대칭성과 비대칭성
33 우주 내의 물질의 기원
34 상전이하는 우주
35 통일 이론 : 비판

제4부 생명의 비대칭성
36 생명!
37 생명의 불꽃
38 무생명에서 생명으로 : 첫 단계
39 최초의 생명 : "언제"의 문제
40 최초의 생명 : "어디서"의 문제
41 최초의 생명 : "어떻게"의 문제
42 최초의 생명 : 건축용 벽돌
43 생명력을 죽인 남자
44 우주는 비대칭이다!
45 생명의 편향성
46 시작은 그토록 비대칭적이었는데……
47 우리는 모두 돌연변이이다

제5부 존재의 비대칭성
48 어둠에 대한 두려움 Ⅱ
49 우주는 의식이 있는 존재인가?
50 의미와 경외감
51 대칭과 통일을 넘어서서
52 마릴린 먼로의 점 그리고 생명에 "꼭 맞는" 우주라는 오류
53 희귀한 지구, 희귀한 생명?
54 우리와 그들
55 우주적 고독
56 인류의 새로운 사명

맺는 말 : 환희의 정원
주
참고 문헌
감사의 말
역자 후기
인명 색인