어쩌면 이 문제는 현재를 살기에 급급한 우리에게 별 도움도 안 되고 먼 세계에서 펼쳐지는 별들의 전쟁이나 먼지처럼 느껴질지도 모른다. 그러나 아인슈타인의 상대성이론이 원자폭탄에 이론적 기초였단 걸 생각하면 과학적 발견과 움직임이 우리와 무관하다고 할 수 없다. 전자기력의 발견이 없었다면 당신은 지금 이 글을 볼 수 없을 것이다. 파급력은 오히려 너무 크다. 인류 전체에게도 중요하다. 먼 미래 인류가 멸망할 위기에서 탈출할 수 있는 열쇠를 가지고 있는 것도 바로 이 분야다. “태양이 적색거성으로 변하는 시기가 도래하면 인류는 오래전에 핵먼지로 사라졌거나, 다른 안전한 별을 찾아 이미 지구를 떠났을 것이다.” 웜홀을 이용한 공간 이동 같은 게 아직은 요원한 일이긴 하지만. 그전에 이 분야의 연구 진행이 어찌 되고 있는지 살펴보는 게 sns 피드 살펴보는 거 보다 못하다고 생각하지 않는다. 미치오 카쿠는 “생명체가 의지할 수 있는 최후의 피난처는 ‘초공간’이라고 강조하며, 이 책의 목적이 “20세기 말 초공간 이론theory of hyperspace으로 촉발된 과학혁명을 일반 독자들에게 소개하는 것”이며, 이 책의 주제는 “고차원 공간을 이용한 자연법칙의 통일”이라고 밝혔다.
    
인류는 오랫동안 3차원 공간 개념으로 사고해왔다. 갈릴레오가 1차원 직선운동에서 출발해 물체의 운동 법칙을 유도해 아리스토텔레스식 고전 물리학을 깬 것도 인류 역사를 볼 때 아주 긴 시간이 걸렸고, 뉴턴의 운동 법칙도 주로 2차원 평면에 적용되었다. 우리가 대체로 2차원 평면에 머물기 때문에 네 번째 차원을 시각화하지 못하는 진화의 영향도 있다. 지구가 둥글다는 건 배웠지만 일상에서 우리는 그저 평지를 느낄 뿐이다. 더욱이 2차원에서도 답을 찾기 어려운 길치들도 있잖은가! “19세기 말까지만 해도 물리학자들은 시간이 우주 전체에 걸쳐 균일한 절대적 리듬을 따라 진행된다고 믿었다. 시간과 공간은 아무런 관계도 없는 독립적 양이므로 통일의 필요성조차 느끼지 못했다. 그러나 특수상대성이론에 의하면 시간은 물체(또는 사람)의 속도에 따라 각기 다른 빠르기로 흐른다. 시간이 네 번째 차원이라는 것은 시간이 공간 속의 이동과 본질적으로 연결되어 있음을 의미한다. 초침이 돌아가는 속도는 공간 속에서 얼마든지 달라질 수 있다.” 시간을 네 번째 차원으로 생각한 달랑베르(프랑스의 수학자 겸 물리학자), 찰스 하워드 힌턴(영국의 수학자), 조지 웰스(문학평론가이자 작가), 마르셀 뒤샹(추상화가) 등이 있긴 했지만 아인슈타인에 와서야 시간과 공간을 통합한 4차원 시공간이 입증되었다. 물론 아인슈타인 이전에 수학자 리만이 중력이론의 핵심에 거의 도달해있었다. 리만은 고차원 공간을 이용한 자연법칙의 단순화, 다중연결공간-웜홀의 존재 예견, 중력을 장으로 표현했지만 기하학을 모르는 채 물리적 원리를 발견했기 때문에 자신의 원리를 수학적으로 표현할 수 없었다. 60년 뒤 아인슈타인이 그것을 완성했다. 친구가 리만의 수학 논문을 찾아준 덕도 있었다. 특수상대성이론(1905년), 일반상대성이론(1915년) 이후 아인슈타인은 빛과 중력을 포함하여 자연의 모든 힘을 하나의 논리체계로 설명하는 ”통일장이론unified field theory"을 세 번째 이론으로 연구했으나 완성하지 못했다. “아인슈타인의 장방정식에 의하면 시공간의 곡률은 물질-에너지의 밀도에 의해 결정되므로, 우주의 미래를 예측하려면 우주의 평균밀도를 알아야” 했다. 입자물리학과 일반상대성이론이 더 이상 전진하지 못하고 있는 와중에 1968년 우연한 발견으로 끈이론이 등장했다. “모든 기본입자의 특성을 ‘진동하는 끈’으로 설명하는 초끈이론superstring theory은 물리학계 난제이자 고차원으로 갈수록 단순화되는 자연법칙의 특징인 ‘대칭’의 기원을 설명해주며, 10차원, 26차원 제시 등 양자중력의 골치 아픈 무한대를 제거할 수 있었다. 신빙성이 있음에도 끈이론은 실험으로 검증되기 어려워 놀림거리가 되거나 무시를 당하고 있는데 아인슈타인이 리만의 수학 이론을 만났듯이 끈이론의 원리와 직접적으로 관련된 수학 원리가 아직 발견되지 않은 게 가장 큰 난관인 거 같다. 재밌는 것은 양자역학과 일반 물리학의 대립 속에 초끈이론이 기하학에 기초한 물리학 모습이라 검증만 된다면 아인슈타인이 못 이룬 대통일이론이 될 수도 있다. 양자역학의 대두로 인해 아인슈타인이 뒷방 늙은이 취급받았던 것을 생각해 초끈이론의 선두주자인 에드워드 위튼은 “초끈이론의 약진을 ‘아인슈타인의 복수’로 해석했다.”
    
1994년 이 책이 출간된 이후인 1995년 에드워드 위튼은 다섯 개의 이론을 통합한 ‘M-이론’을 발표하면서 초끈이론의 2차 부흥을 알렸다. 이와 관련해서는 카쿠의 『평행우주』를 살펴보면 좋을 것이다.
카쿠는 ‘고차원으로 갈수록 물리법칙은 단순해지고 통일하기도 쉬워진다’고 누누이 강조하고 있다. 국지전보다 고지전이 더 낫고, 지금은 멀리 떨어져 원거리 사격으로 전쟁을 하듯이 차원을 높일수록 눈에 보이는 게 많은 건 어찌 보면 당연하다. 물리학 책을 보면 물리법칙의 아름다움을 말하는 대목이 자주 나오는데(이 책에서도 여러 번 봤다) 기하학을 잘 알면 나도 그걸 알 수 있을 텐데 아쉬움 가득이다. 이 상황은 내가 만든 차원인 걸까. 그래서 나는 매일 차원의 문을 두드려본다. 이번엔 초공간 앞이었다.  

초공간/ 미치오 카쿠/ 박병철/ 김영사/ 2018

제가 책을 읽는 것을 좋아한다는 걸 알고 있는 지인들 중에서는 진지하게 어떤 책을 좋아하는지 물어볼 때가 있습니다. 그때마다 참으로 대답하기가 난감합니다. 그야말로 아무 책이나 읽기 때문이지요. 소설도 읽고 만화도 읽고 잡지도 읽습니다만 그래도 애써서 철학 인문 서적을 많이 읽는 편입니다. 그런데 머리를 식히기 위해서 이공계 책을 읽는다면 좀 황당할려나요. 어떤 분야 보다 경제학을 어려워 하는 편이고, 그쪽 관련의 책을 읽다가 머리에 증기가 모락모락 날 즈음이면 이렇게 대중적으로 재미있게 풀어쓴 과학서적 읽는 것을 좋아합니다.

자, 읽어야지 읽어야지 하다가 미루었다가 읽게 된 책 미치오 카쿠의 초공간입니다. 저자는 아마도 일본계 미국인 같고, 이제는 노년기라고 할 수 밖에 없는 물리학자입니다만, 물리학 중에서도 보통 사람들은 엄두도 내지 못할 이론 물리학을 그것도 그 어렵다는 초끈이론을, 무려 10차원의 세계에서 이해해야 한다는 그 이론을 아인슈타인적으로 표현하면 통일장 이론의 거의 유일한 대안이 아닐까 하는 희망에 불타서 열정적으로 설명하고 있습니다. 본인이 아이작 아시모프나 칼 세이건처럼 공상 과학 소설을 쓴다면 사서 읽을 의향이 있습니다. 분명 어려운 내용이고, 피상적으로 설명할 수 밖에 없는 내용인데 읽고 있는 중에는 어... 설득력 있네... 하고 빨려 들어가서 읽었습니다.

날 때부터 금수저가 아닌 다음에야, 아니 금수저라고 해도 각자 다르겠지만(대기업 후계자들은 금수저라고 해도 얼마나 머리가 아플까요. 물론 제대로 하려고 한다면 말입니다) 어쨌거나 보통 사람들은 매일매일을 나름 치열하게 살고 있습니다. 그런 일상 속에서 이런 책을 한권 읽다보면 이상하게도 뭔가 관조적이 되고, 좀 우울하게 표현하면 회의적으로 빠지기도 합니다. 이 지구에서 우리의 존재는 어떤 것일까요, 태양계에서, 우주에서 그리고 스티븐 호킹 박사가 한 말대로 그 숱하게 많은 우주 속에서 우리는 또 어떤 것일까요. 출생률 저하로 정부와 지자체의 고민이 많다지만 공룡이 멸종한 것이 소행성과의 충돌로 인해 급작스럽게 다가온 것이고 그 가능성이 아주 희박하지만도 않다면 우리는 지금 무슨 고민을 하고 있는 걸까요. 용케 지구가 제명을 다할 때까지 버티고 인류도 그렇다면 지구가 명을 다하고, 태양계가 명을 다하고, 그리고 우리의 우주가 명을 다할 때 즈음, 우리의 과학은 얼마나 발달하고 우리가 끌어 쓸 수 있는 에너지는 얼마나 될 것이며 그로 인해 인류는 다른 우주로의 탈출을 감행할 수 있을 만할까요. 각박한 매일을 살아가는 사람들에게는 어이 없는 질문이지만, 아마도 상당 시간 흥미진진하게 남을 인류의 궁금증이 아닌가 합니다. 이런 궁금증을 해결하기 위해서는 지구에 전쟁 따위가 지속되어서 젊은 인재들이 전쟁터에 끌려가지 않아야 할 텐데 말입니다.

우리의 세계는 눈 앞의 일에도 숨이 막히고, 이렇게 먼 미래까지 생각하기에는 무리인지도 모르겠습니다. 그래도, 그런 사람들이 언제나 있어 왔고, 그로 인해 파생된 연구 결과로 우리의 일상 생활이 매우 편리해 진 것도 사실이죠. 사람의 생각이라고 하는 것은 어디까지 가는 걸까요? 어떻게 그렇게 까지 갈 수 있는 걸까요. 저로서는 따라 가기도 벅차지만, 정말 재미있게 읽었습니다. (제임스 글릭만큼이나 흥미로운 필력입니다. 우리나라에도 김상욱 박사님이 있어서 정말 다행이에요.) 지은이의 다른 책들도 읽어 볼 생각입니다.

정말 재미있어요 흥미진진

사실 미치오 카쿠의 다른 책, 평행우주를 읽다 보니 이게 요즘에 나온 게 아니라

이게 평행우주보다 먼저 나왔다는 걸 알게 되었어요

아무튼 순서를 약간 뒤죽박죽으로 읽은 것 같지만 그래도 재미있네요

10년 차이가 나든 20년 차이가 나든 크게 변한 게 없어서 일까요?

과학계에는 많은 변화가 있지만 또 그만큼

정체된 부부분이 있는 거 같아요

평행우주도 그랬지만 이 책도 술술 읽힙니다.

읽고 나면 용어들이 다 기억나는 건 아니지만

소설 읽듯 재미있게 읽혀요

더 좋은 책 많이 출간해 줬으면 좋겠습니다.

https://blog.naver.com/wnaree/222486586841

이 책을 읽고 비로소 나는 평생 이해할 수 없을 것 같았던 이론 물리학의 기본 개념에 대해 어렴풋이 알 것도 같다는 흥분을 느꼈다.

우리가 죽었다 깨어나도 체감하거나 이해하지 못할 초공간에 대해 설명하기 위해 작가는 어린시절 연못의 잉어를 보면서 가졌던 궁금증에 대해서 먼저 이야기 하기 시작한다. 잉어에게는 연못 안의 세상 많이 전부이기 때문에 연못 밖에서 어떤 일이 일어나 자신을 좌지우지 할 수 있다는 사실은 상상하지 못하고, 연못 밖의 일에 대해 알 수가 없다.

물론 우리 인간도 잉어와 같은 한계를 지닌 생명체이지만, (이론 물리학자들이 하듯이) 눈에 보이지 않는 것에 대해서도 논리적으로 추론하고 수학적으로 계산하여 때론 과학적으로 증명까지도 할 수 있으므로 인간 인지의 한계 너머를 상상하고 증명하려고 노력하는 과정에 있다. 그래서 미치오 카쿠는 좌충우돌하는 물리학 연구의 역사를 이 책에서 정리하여 서술하고 있다.

물리학의 미시적인 물질세계를 연구하는 양자역학과 거시적인 물리세계를 연구하는 고전 물리학에 대해 동시에 생각 하다보면 머릿속이 혼란스러워진다. 전체 규모를 가늠할 수도 없이 광활한 우주가 있는가 하면, 관찰할 수 없을 정도로 작은 원자 조차도 그 속에 또 다른 세계를 가지고 있다. 끝없이 펼쳐진 우주의 끝자락 너머(우주를 품고 있는 공간)가 무엇인지도 미지수인데, 물질의 근본적인 요소(최소단위) 라는 양자에 대해 조사하다보면 우리가 물질이라고 부르는 이 모든 것들이 사실은 인식 체계의 속임수, 즉 허상이 아닌가 라는 생각까지 하게 되기 때문이다. 그런데 바로 이 책에서 말하고 있지 않은가. 질량은 에너지가 응축된 것이고, 초끈이론에 따르면 진동하는 끈 모양이 에너지가 바로 물질을 구성하고 그 성질을 결정 한다고.

매우 철학적이고 종교적인 느낌이 들지만, 결국 풀 한 포기, 그리고 내 몸 안에도 온 우주가 들어 있다는 말이 논리적으로도 증명이 되는 셈이다.

이런 생각을 하다 보면, 나는 늘 영화 맨인블랙에서 고양이의 목걸이에 달린 구슬 속에 은하계가 들어 있는 장면이 떠오른다.

감히 이 책을 인생 책으로 꼽고 싶다. 물론 이 책보다 더 인상적인 어떤 책을 조만간 만나게 되어 인생 책이 순식간에 바뀔 수도 있겠지만… 최소한 나에게는 칼세이건의 코스모스를 뛰어넘는 책이다.  

무엇보다도 자신의 강점인 탄탄한 이론적인 지식을 바탕으로 끝없이 궁금증을 자극하고, 나름의 답을 구하기 위해 함께 고민하자고 손짓하는 저자의 스타일이 마음에 든다. 이와 같이 강렬하고 다양한 호기심을 가진 재능 있는 누군가가 꾸준히 연구하고 학생들을 가르치면서도 혼자만의 만족에 그치지 않고 일반인들과도 부지런히 소통한다는 것이 감사할 따름이다. (저자는 지금까지 책도 많이 써왔을 뿐만 아니라, 미국 라디오 방송에도 고정적으로 출연하고 있는 것 같다)

그동안 과학자들을 막연히 동경해 왔는데, 이 책을 읽으면서는 그런 생각을 했다.

세상에 대해 궁금한 점과 호기심은 많지만 수학점수가 형편 없고 끈기가 모자란 나와 같은 사람들을 대신해서 골치아프고 시간이 오래 걸리는 연구를 평생에 걸쳐 해 내고, 또 그 성과에 대해 친절하게 설명까지 해주는 이런 과학자들이 있어서 정말 고맙다!