천재 물리학자 스티븐 호킹의 마지막 제자,
양자중력 이론물리학자가 들려주는 시간의 물리학

“우주는 어떻게 만들어졌는가?” 스티븐 호킹은 죽는 날까지 이 질문을 파고들었다. 우주처럼 광대한 호기심과 기발한 발상으로 새로운 이론을 만들어냈던 호킹. 저자는 영국 케임브리지대학교에서 연구 생활을 하며 호킹의 가르침을 받은 마지막 제자다. 호킹이 배출한 걸출한 물리학자 가운데 한 사람으로 양자중력 이론 연구 분야에서 주목받고 있다. 언제나 유머를 잃지 않았던 호킹의 제자답게 저자는 시간에 관한 기발하고 유쾌한 생각들을 최신 연구 성과를 바탕으로 대담하게 풀어놓는다. ‘시간의 시작은 어디인가’ ‘우리는 어디에서 왔는가’라는 근원적인 질문부터 ‘미래의 기억이 존재할지 모른다’ ‘시간이 2차원이라면 타임머신이 가능하다’라는 엉뚱한 상상까지 거침없이 쏟아낸다. 더불어 스승인 스티븐 호킹과 함께한 케임브리지대학교 추억을 담담하고 재치 있게 들려준다.

물리적 시간부터 우주의 탄생까지
누구나 알지만 아무도 모르는 시간에 관한 모든 것

자연계에는 치우침 없이 균형을 이루려는 대칭성이 존재한다. 우리가 아름답다고 느끼는 것들 중에는 좌우 대칭이 많다. 그런데 왜 시간은 한 방향만 존재할까? 저자는 시간의 비대칭성에 의문을 품고 시간의 역행 가능성을 방향, 차원 수, 크기의 관점에서 풀어나간다. 왜 시간은 과거에서 미래로 한 방향으로만 흐를까? 공간은 3차원인데 왜 시간은 1차원일까? 시간의 크기는 늘어나고 줄어들 수 있을까? 상식으로 여겼던 시간에 관한 생각들을 양자역학, 상대성 이론, 엔트로피 등 굵직한 물리학 이론들을 바탕으로 과학적으로 명쾌하게 설명한다.

책에서는 ‘시간은 되돌릴 수 있을까?’라는 가능성을 추적하기 위해 양자역학과 이에 대립하는 엔트로피 증가의 법칙을 중점적으로 다룬다. 엔트로피 증가의 법칙 관점에서 자연계 모든 물질은 질서에서 무질서해지는 한 방향의 성질만 가지므로 시간의 역행은 일어날 수 없다. 반면 양자역학 관점에서 시간이 소립자로 구성되어 있다고 가정한다면 소립자의 움직임은 불확정성 상태이므로 시간의 방향과 속도를 결정할 수 없다. 즉 시간의 역행이 가능한 것이다. 두 이론의 격돌은 상당히 골치 아프며 현재도 어느 쪽이 옳은지 알 수 없다. 이처럼 눈에 보이지 않고 실체가 있는지 없는지 알 수 없는 시간에 관해 저자는 책을 덮는 마지막 순간까지 엎치락뒤치락 치열한 공방전을 이어간다.

또한 저자는 최신 연구를 바탕으로 우주 탄생 시나리오를 그려본다. 우주가 시작점 없이 수축과 팽창을 반복하고 있다면 현재의 우주는 몇 번째일까? 현재가 50번째 우주라면 지금 겪는 상황은 49번째 우주에서 이미 경험한 것들이 아닐까? 저자는 순환 우주 관점에서 이전 우주의 흔적과 기억이 우주 어딘가에 보존되어 있을지 모른다는 상상을 발휘한다.

양자역학, 상대성 이론, 엔트로피, 블랙홀, 순환 우주
아리송한 물리학 개념이 단번에 이해되는 책

지금까지 많은 책과 강연에서 물리학으로 시간을 설명했지만 일반인이 이해하기에는 어려웠다. 이 책은 일반인이 교양 지식으로 알면 좋은 물리학 핵심 개념을 ‘시간은 되돌릴 수 있을까?’라는 시간 이야기로 엮어 쉽고 재밌게 설명한다. 기억, 수명, 예측, 사건의 인과응보, 우주의 탄생까지 유쾌하고 흥미롭게 풀어낸 이야기 속에 수백 년간 물리학계의 기둥이 되어온 이론이 자연스레 녹아있다. 저자가 안내하는 시간이 역행하는 세계에 푹 빠져 꼬리에 꼬리를 무는 궁금증을 따라가다 보면 양자역학, 상대성 이론, 엔트로피, 블랙홀, 순환 우주까지 물리학의 기본이 되는 12가지 개념이 단숨에 이해된다. 교양 과학에 처음 관심을 둔 사람에게 입문서로 좋고, 기존 과학책 독자라면 머릿속에 물리학 뼈대를 확실하게 잡기 충분하다.