품목정보
발행일	2011년 07월 20일
쪽수, 무게, 크기	463쪽 \| 644g \| 15222030mm
ISBN13	9788934952381
ISBN10	8934952385

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미국 펜실베이니아 주립대학의 물리학과 교수면서, 동 대학의 중력과 우주 연구소Institute for Gravitation & the Cosmos에서 활동하고 있다. 루프양자중력과 우주론을 중심으로 블랙홀과 초기우주를 주로 연구한다. 27살에 루프양자우주론을 처음으로 제시하여 전세계 물리학자들의 주목을 받았다. 독일 아헨 공대에서 박사학위를 받고, 포츠담에 있는 막스플랑크 연구소의 중력물리센터에서 연구를 수행했다. 「뉴사이언티스트」「사이언티픽아메리칸」「네이처」「빌트데어비셴샤프트」와 같은 저널에 우주론과 루프양자중력에 관한 글을 꾸준히 기고하고 있다. 2008년에는 '우주론을 가장 알기 쉽게 설명'하여 미국과학재단NSF, National Science Foundation에서 수여하는 CAREER 상을 수상했다.

역자 : 곽영직

서울대학교 물리학과를 졸업하고, 미국 켄터키대학교에서 박사학위를 받았다. 1985년부터 현재까지 수원대학교 물리학과 교수로 재직하고 있으며, 현재 자연과학대학 학장을 맡고 있다. 전공인 물리학은 물론 과학사, 천문학에 관계된 다수의 저·역서를 펴내며 과학의 대중화에 힘쓰고 있다. 《우주 기원 빅뱅》《우주의 시작과 끝》《오리진》《괴델과 아인슈타인》《거울 속의 물리학》《조지 가모프의 즐거운 물리학》《그레이트 비욘드》 등을 우리말로 옮겼고, 《과학기술의 역사》《과학이야기》《자연과학의 역사》《세상을 바꾼 열 가지 과학혁명》 등의 저서가 있다.

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빅뱅 초기의 우주에는 우리가 알고 있는 세계의 한계를 볼 수 있다. 현재 사용되고 있는 일반상대성이론과 양자 이론은 모든 성공에도 불구하고 우주를 완전하게 기술하지는 못하고 있다. 우주의 시간적 진화에 대한 모델을 찾아내기 위해 일반상대성이론의 방정식을 풀면 항상 우주의 온도가 무한대가 되는 우주의 특이점에 도달하게 된다. 빅뱅의 순간에 우주의 온도가 매우 높았을 것이라는 것은 놀라운 일이 아니다. 팽창하고 있는 우주에서는 초기 우주의 크기가 현재보다 훨씬 작았을 것이고, 따라서 밀도와 온도가 높았을 것이다. 그러나 물리학적 이론의 결과가 이들 값이 무한대라는 것은 이 이론이 한계 밖으로 연장되었다는 것을 의미한다. 그런 곳에서는 물리학의 방정식들이 모든 의미를 상실한다. 빅뱅 모델의 경우 세상의 시작을 예측하기 위해서는 방정식이 붕괴되어야 한다고 생각해서는 안 된다. 그럼에도 불구하고 그런 식으로 설명하는 경우가 많다. 수학 방정식이 무한대의 값을 나타내는 시점이 시간의 시작(또는 끝)일 수 없다. 그보다는 이 이론이 한계를 드러내는 곳이다. 다른 부분에서의 성공에도 불구하고 양자이론과 결합된 일반상대성이론은 확장을 기다리고 있다.
문제는 지난 세기에 행해진 물리학적 연구가 가져온 혁명이 불완전하다는데 있다. 양자이론은 우주의 물질을 기술하는데 사용되었지만 중력이나 공간과 시간 자체를 기술하는 데는 사용되지 않았다. 중력이나 공간과 시간은 양자물리학과는 독립적인 일반상대성이론의 영역이었다. 공간과 시간의 영역에서 양자 이론과 일반상대성이론의 성공적인 결합은 알려진 이론들을 상당히 확장시켰다. 그러한 결합은 -양자 중력은- 온도가 매우 높았던 빅뱅을 설명하는데 특히 중요하다. 이 이론은 빅뱅 특이점의 무한대 문제를 해결해 줄 것으로 기대하고 있다. 빅뱅은 정말로 모든 것의 시작이었을까? 아니면 그 이전에 다른 무엇이 있었을까? 만약 빅뱅이 이전에 어떤 것이 있었다면 빅뱅은 무엇이었을까? --- pp.13-14

일반상대성이론에서 특이점이 존재해야 하는 물리적 이유는 중력에는 척력이 없이 인력으로만 작용하기 때문이다. 뉴턴역학을 뛰어넘는 상대성이론의 대담한 도약을 가능하게 한 공간과 시간의 변화 가능한 구조는 매우 위험한 것으로 판명되었다. 시공간은 수학 방정식의 대상이 되는 역동적인 대상물이 되었다. 불행하게도 단지 예외적인 경우에만 모든 경우에 우주를 정의할 수 있는 해를 가지고 있다. 현재 우주의 해를 포함해서 대부분의 해들은 특정한 점에서 정당성을 잃게 되고 따라서 이 해들로 기술된 시공간 역시 종말을 맞게 된다. 그러한 특이점은 상대성이론이 뉴턴의 원격작용을 제거하면서 중력 법칙의 순수한 인력적 성질을 바꾸지 않았기 때문에 존재하게 된다. 더구나 일반상대성이론의 대담한 개혁으로 물질에 작용하는 인력이 공간과 시간에도 영향을 미칠 수 있도록 했다. 이것은 중력을 공간과 시간 위에 대책 없이 풀어놓은 꼴이 되었다. 따라서 전체적인 붕괴를 정지시킬 반발력에 의한 안전장치 없이 물질의 변덕을 참아내야 하는 상태가 되었다. 심미적인 면에서뿐만 아니라 근본적인 이런 문제를 해결하기 위해 우리는 이 이론을 다시 한 번 확장해야 하고, 다음 단계로 도약해야 한다. --- p.63

음의 압력은 일반상대성이론에서 순수하게 인력으로만 작용하는 중력의 성격을 유보시킬 수 있다. 그렇다면 이것이 빅뱅의 특이점을 제거하는데 중요한 역할을 할 수도 있지 않을까? 암흑 에너지의 경우와는 달리 이 경우에는 음의 압력 하에 있는 물질이 현재 크기와 같은 넓은 우주에 분포해 있을 필요가 없이 빅뱅 부근의 작은 초기 우주에 분포하면 된다. 우주배경복사에 대한 자세한 관측 덕분에 우리는 초기 우주에서는 균일성의 가정을 확신할 수 있다. 더구나 밀도와 온도가 현재보다 매우 높았었기 때문에 양자 이론이 더 큰 역할을 했을 것이다. --- p.229

음의 압력은 일반상대성이론에서 순수하게 인력으로만 작용하는 중력의 성격을 유보시킬 수 있다. 그렇다면 이것이 빅뱅의 특이점을 제거하는데 중요한 역할을 할 수도 있지 않을까? 암흑 에너지의 경우와는 달리 이 경우에는 음의 압력 하에 있는 물질이 현재 크기와 같은 넓은 우주에 분포해 있을 필요가 없이 빅뱅 부근의 작은 초기 우주에 분포하면 된다. 우주배경복사에 대한 자세한 관측 덕분에 우리는 초기 우주에서는 균일성의 가정을 확신할 수 있다. 더구나 밀도와 온도가 현재보다 매우 높았었기 때문에 양자 이론이 더 큰 역할을 했을 것이다.

--- p.412

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"아인슈타인의 진정한 후계자, 마르틴 보요발트"(WDR 3) 2000년, 당시 27살의 마르틴 보요발트는 루프양자중력을 이용하여 루프양자우주론이라는 새로운 우주 모델을 만들어냈다. 현재 루프양자우주론은 아인슈타인의 상대성이론이 설명하지 못했던 우주 탄생의 순간을 밝혀줄 강력한 이론으로 떠오르고 있다. 보요발트의 이론이 각광받는 이유는, 일반상대성이론도 설명하지 못하는 빅뱅의 순간을 모순없이 그려낼 수 있기 때문이다. 실제로 온도와 밀도가 무한대가 되는 빅뱅 특이점은 우주론 물리학자들을 끊임없이 괴롭혔던 20세기 최대 난제 중 하나였다. 보요발트는 플랑크 크기 수준의 극히 작은 스케일에서는 양자중력의 반발력에 의해 시공간이 붕괴하는 특이점을 막아줄 수 있다는 것을 수학적으로 보여줄 뿐 아니라, 인플레이션에 의한 우주 팽창까지 양자중력에 의한 반발력으로 모순 없이 설명한다. 스티븐 호킹의 「시간의 역사」에 비견되는 탁월한 우주론! 이 책에는 최첨단 우주론이 모두 등장한다. 가장 대표적인 끈이론과 양자중력이론은 물론 현재 각축을 벌이고 있는 최신의 우주론을 빠짐없이 확인할 수 있다. 스티븐 호킹의 「시간의 역사」가 출간된 후, 지난 20여 년간 눈부시게 발전한 우주론의 생생한 현장을 가장 앞서 나가고 있는 젊은 학자를 통해 살펴볼 수 있는 흔치 않은 기회이다. 우주의 탄생과 소멸은 단지 물리학의 문제만은 아니다. 신화와 문학, 철학에도 조예가 깊은 저자는 우주의 탄생에 관한 엄밀하고 정확한 물리학 이론들을 신화와 철학, 종교와 문학을 가로지르며 펼쳐놓는다. "물리학적인 문제와 철학적인 질문의 결합은 과학 진보의 두드러진 특징이라고 할 수 있다. 우주론과 양자론이 결합했을 때 가장 중요한 질문은 우주의 시작과 초기 진화과정에 대한 것이었다. 이러한 질문은 철학이 시작된 이래, 아니 그 이전부터 사람들이 품어온 가장 큰 의문이었다."(12페이지) 길가메시 서사시와 니체와 쇼펜하우어, 찰스 디킨스, 조지프 헬러(「캐치 22」의 저자)의 책들에서 인용한 다양한 어구들이, 딱딱하고 건조한 과학적 설명들을 유연하게 이끌어낸다. 현대미술의 추상 조각들은 물리학의 기본 원리들을 이해하는 데 필요한 상상력을 자극하며, 책의 내용과 절묘하게 결합한다. 이 책에 수식은 단 하나 나온다. 상식적인 사고로는 이해가 쉽지 않은 양자역학의 원리가 오히려 문학작품과 철학적 성찰을 통해 한층 접근하기 쉬워지는 지식융합의 놀라운 경험도 확인할 수 있을 것이다. 우주탄생의 비밀을 쥐고 있는 '빅뱅 특이점'을 해결하다 시간, 공간, 물질이 하나로 수렴하고, 밀도와 에너지가 무한대로 발산하는 빅뱅 특이점은 아인슈타인의 일반상대성이론이 해결하지 못한 우주론 최고의 미해결 과제였다. 이런 특이점은 일반상대성 이론의 수학적 연속선상에는 존재하지만, 물리적으로는 해석되지 않는 지점이다. 또한 양자역학의 유한하고 분절적인 수학과도 양립할 수 없다. 마르틴 보요발트는 이 문제를 루프양자중력의 반발력으로 해결하면서, 새로운 우주론인 루프양자우주론을 제안한다. 보요발트가 주장하는 루프양자우주론은 지금 우리의 우주는 이전 우주의 붕괴에 의해 생겨난 것이라고 주장한다. 현재 이 이론을 검증하기 위해 가설과 관측실험을 수립하는 작업이 한창 진행 중이다. 우주의 기원을 '빅뱅'이 아니라 '빅바운스'에서 찾으려는 관측이 결실을 맺는다면, 우주의 역사는 새로 쓰여져야 할 것이다. 추천사 수식 없이 루프양자중력을 최초로 설명한다. 놀라울 정도로 명쾌하다 _ 울프 폰 라우흐하우푸트, 프랑크푸르트 알게마이너 존탁스자이퉁 올해 나온 가장 흥미진진한 과학책. _ 아르노 비드만, 프랑크푸르트 룬트샤우 우주 탄생에 관한 획기적인 물리이론이 신화와 철학, 문학을 가로지르며 종횡무진 펼쳐진다. 	_ 잉고 젠프트베르트, 연구와 강의 눈을 뗄 수 없는 지적 어드벤처 _ 귄터 파울, 프랑크푸르트 알게마이너 차이퉁 단순히 현상 차원이 아니라, 원리와 근본에서 우주의 탄생을 조망한다. 	_ 브라이언 클레그, 월스트리트저널 전혀 새로운 도발적 이론으로 우주를 새롭게 그려낸다. 	_ 요헨 하이버 ,디 프레세

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