우리가 모르는 95%의 우주로 떠나는 여행!

19세기 말 당시 학생이던 막스 플랑크는 물리학을 전공하려 했다. 그러자 그의 지도교수는 플랑크에게 물리학은 이제 더 이상 새로운 발견을 할 게 없고, 사소한 구멍 몇 개만 메우면 되니 다른 전공을 선택하라고 조언했다. 그럼에도 플랑크는 그 사소한 구멍 몇 개를 메우기 위해 물리학을 선택했고, 사소한 구멍 중 하나라고 생각했던 ‘흑체복사’ 문제를 풀어냈다. 그리고 본의 아니게 상대성이론과 양자역학으로 대변되는 20세기 물리학 혁명의 문을 활짝 열어제꼈다.

19세기 말 지식인들이 물리학을 거의 완성된 학문이라고 생각했던 것처럼 오늘날의 우리들도 비슷한 착각을 하고 있다. 사람들은 이제 우리가 (정작 이해는 잘 하지 못하지만) 우주의 거의 모든 것을 알게 되었다고 생각한다. 우주선을 발사하고, 몇백 광년 떨어진 우주에서 벌어지는 현상도 파악할 수 있고, 원자를 쪼개고 충돌시킬 수 있는 과학적 발전을 이루어냈으니 오해할 만할지도 모른다.

그러나 『코스모스 오디세이』의 저자 호르헤 챔과 대니얼 화이트슨은 딱 잘라 말한다. 우리는 여전히 우주의 대부분을 모른다고. 상대성이론과 양자역학 혁명으로 세계에 대한 우리의 이해가 엄청나게 넓어졌지만 그럼에도 우주에 대해 우리가 파악하고 있는 물질들을 모두 합쳐도 우주 전체 질량의 5%밖에 안 된다는 것이다.
그렇다면 나머지 95%는 도대체 무엇일까? 그리고 우리는 어떻게 이 95%가 존재한다는 사실을 알고 있는 걸까?

한 컷의 카툰으로 이해하는 최첨단 물리학의 요점!

『코스모스 오디세이』의 저자 호르헤 챔은 스탠퍼드 대학원 재학 시절, 대학원생의 고달픈 삶과 이공계의 현실을 그린 PHD COMICS를 연재해 큰 인기를 끌었다. 웃픈 현실을 절묘하게 네 컷 안에 압축해서 공감을 불러일으켰고, 미국에서는 드라마로까지 만들어질 정도로 유명세를 탔다.

호르헤 챔은 『코스모스 오디세이』에서도 핵심을 집어내는 촌철살인의 솜씨를 맘껏 발휘해서 우리가 여전히 잘 모르는 95%의 이상한 우주 세계를 유머러스하게 설명해준다.

고양이, 햄스터, 다스베이더, 외계인 등 온갖 존재들을 등장시켜서 우리가 알고 있는 우주의 원리와 우리가 무엇을 모르고 있는지 한눈에 설명한다. 그림으로 설명한다고 해서 이 책을 만만히 봤다가는 큰코다칠지도 모른다. 가장 최신의 성과까지 일반인이 이해할 수 있는 선에서 깊숙이 들어가 설명한다. 독자들은 저자를 따라 상대성이론, 양자역학, 강입자 충돌기(LHC)처럼 많이 들어봤지만 잘 알지 못하는 개념에서 암흑물질, 암흑에너지, 쿼크와 반물질 등 우리가 밝혀내야 할 미지의 존재까지 드넓은 우주의 세계를 종횡무진 여행하게 된다.

물리학의 비직관적 개념을 그림으로 풀다

상대성이론과 양자역학은 수식을 빼도 개념 자체를 이해하기조차 쉽지 않다. 그 이유는 이론의 결과물이 우리의 일반 상식과 직관에 부합하지 않기 때문이다(상대성이론은 너무 거대한 규모여서, 양자역학은 반대로 너무나 소규모여서). 즉, 거대하고 극히 작은 영역에서 우주는 인류의 직관과는 전혀 다른 방식으로 작동한다는 것이다. 누구나 한번쯤 밤하늘의 아름다움에 빠져 천문학자를 꿈꿔보지만 결국 지상의 직업으로 안착하는 이유가 여기에 있다.

이런 이상한 우주물리학의 개념과 원리를 저자들은 일러스트와 적절한 설명으로 쉽게 이해하게 해준다. 예를 들어, 질량의 정의와 의미이다. 질량이 무엇인지 우리는 제대로 알고 있을까? 왜 어떤 물체는 무겁고 가벼운지, 질량이 많다는 것은 실제로 물체를 구성하는 입자가 많다는 뜻인지, 예상과 달리 우리는 질량에 대해서도 아는 것이 생각보다 별로 없다.

이 난관에서 호르헤 챔과 대니얼 화이트슨은, 질량이란 그 안에 있는 물질의 양이 아니라 입자에 붙여진 신비한 양자 이름표라는 받아들이기 힘든 개념을 그림을 통해 전달해준다.

질량의 정체
너무나 이상해서 그래서 치명적으로 매력적인 우주로의 초대!

미국의 인기 SF 시리즈 『스타트렉』은 시작과 함께 다음과 같은 내레이션이 나온다.

"Space: the final frontier. These are the voyages of the starship Enterprise. Its continuing mission: to explore strange new worlds, to seek out new life and new civilizations, to boldly go where no one has gone before."(우주, 최후의 개척지. 이것은 우주선 엔터프라이즈호의 항해이다. 이들의 계속되는 임무는 새로운 세계를 탐험하고, 새로운 생명과 문명을 발견하고, 누구도 가보지 못한 곳으로 대담하게 나아가는 것이다.)

실제로 『스타 트렉』은 수많은 ‘트레키’를 만들어내면서 많은 청소년을 과학으로 인도했다. 이와 같이 『코스모스 오디세이』의 메시지는 무지의 안개로 싸여 누구도 가보지 못한 ‘미개척지’ 우주의 남은 95%를 밝힐 주인공에게 보내는 초대장이다.
이 책을 통해 저자가 독자에게 전달하고자 하는 이야기는 막스 플랑크의 지도교수의 조언의 반대라고 할 수 있다. 우리는 이 광활한 우주와 그 작동 원리에 대해 여전히 거의 모르고 있다. 따라서 여전히 새로 발견하고 밝혀낼 진리가 여전히 무궁무진하다.

우주를 탐험한다는 것은 모든 골목골목이 구글맵처럼 환하게 밝혀진 뉴욕을 여행하는 것이 아니라, 옆에 있어도 인지하지 못하는 ‘반물질’ 귀신과 같은 공간을 함께 나눠 쓰고 있다는 오래된 괴담의 환상과 더 가까울지 모른다. 그러니 모두들 망설이지 말고 우주의 세계로 뛰어들기를!