서적소개
호두 껍질 속의 우주
스티븐 호킹 / 까치글방 / 2001.12.5
물리학자 스티븐 호킹 박사의 “시간의 역사” 후속작. “시간의 역사”가 발간된 이후 연구했거나 생각했던 주제들을 호두껍질 속의 우주라는 개념으로 풀어나가며 시간과 공간의 세계를 설명하고 있다.
저자에 의하면 우주는 10차원이나 11차원으로 이루어져 있으며,우주는 마치 호두껍질처럼 약간 울퉁불퉁한 모습임을 다양한 컬러삽화들과 함께 쉽게 설명하고 있다.
○ 목차
서문
제1장 상대성이론의 약사 … 3
제2장 시간의 형태 … 29
제3장 호두껍질 속의 우주 … 67
제4장 미래 예측 … 101
제5장 과거 보호 … 131
제6장 우리의 미래 : 스타트렉인가, 아닌가? … 155
제7장 새로운 브레인 세계 … 173
용어설명 … 202
참고문헌 … 208
도판출처 … 209
역자후기 … 210
색인 … 212
○ 저자소개 : 스티븐 호킹
블랙홀 증발, 양자우주론 등 현대물리학의 이론을 제시한 물리학자.
1942년 갈릴레오가 세상을 떠난 지 정확하게 300주년이 되는 날에 영국 옥스포드에서 태어났다. 대학교 유니버시티 칼리지와 케임브리지 대학교 트리니티 홀에서 수학과 물리학을 공부했으며, 1963년 루게릭(근위축성 측색경화증)이라는 전신마비의 불치병에 걸려 시한부 인생 을 선고 받았다.
1974년 사상 최연소 왕립학회 회원이 되었고, 1978년 이후 영국 과학자로서는 최고 영예이며, 아이작 뉴턴이 거쳐간 케임브리지 대학 루카시안 석좌 교수를 맡았다.
1985년 폐렴으로 기관지 절개수술을 받아 가슴에 꽂은 파이프를 통해서 호흡을 하고 휠체어에 부착된 고성능 음성합성기를 통해서 대화를 하여야만 했다. 하지만 삶을 어렵게 연장해 가는 속에서도 그는 특이점(特異點) 정리, 블랙홀 증발, 양자우주론(量子宇宙論) 등 현대물리학에 3개의 혁명적 이론을 제시함으로써 뉴턴과 아인슈타인의 뒤를 잇는 천재 물리학자로, 우주의 비밀에 가장 가까이 접근하고 있는 이 시대 최고의 물리학자로 꼽히게 되었다.
그는 과학 대중화에도 많은 기여를 하여 그의 저서 ‘시간의 역사(A Brief History of Time)’는 40개 국어로 번역되어 1천만 부 이상이 팔렸고, 과학 저술의 역사에서 공전의 성공을 거두었다. 후속작인 ‘호두껍질 속의 우주(The Universe in A Nutshell)’, 킵 손과의 공저인 ‘시공의 미래(The Future of Spacetime)’도 좋은 평가를 받은 바 있다.
호킹 교수는 우주를 지배하는 기본 법칙을 연구해왔는데, 로저 펜로즈와 함께 아인슈타인의 일반 상대성 이론이 시간과 공간이 빅 뱅에서 출발점을 가지고 블랙 홀에서 끝난다는 함축을 가진다는 것을 입증했다.
그 결론은 일반 상대성 이론과 양자론의 통합이 필요하다는 것이었다. 양자론은 20세기 전반기에 이루어진 또하나의 중요한 과학적 발전으로, 이러한 통합의 결과 중 하나로 그는 블랙 홀이 완전히 검지 않으며 복사를 방출해서 결국 사라진다는 것을 발견했다.
즉, 블랙홀은 강한 중력을 지녀 주위의 모든 물체를 삼켜버린다는 종래의 학설을 뒤집은 것이다. 그리고 또 다른 가설로 우주가 허시간에 가장자리 또는 경계를 가지지 않는다는 것도 내놓았다.
그는 계속 미시(微視)의 세계를 지배하는 양자역학(量子力學)과 거시(巨視)의 세계인 상대성이론을 하나로 통일하는 통합이론인 ‘양자중력론’ 연구에 몰두하고 있으며, 1990년 9월 휠체어에 탄 채 한국을 방문하여 서울대학 등에서 ‘블랙홀과 아기우주’라는 주제로 강연을 하기도 하였다.
지은 책으로는 ‘시간의 역사'(1988), ‘시간과 공간에 관하여'(1996, 펜로즈와 공저), ‘그림으로 보는 시간의 역사'(1998), ‘호두껍질 속의 우주'(2001) 등이 있으며,’나, 스티븐 호킹의 역사’ 그 외에도 많은 과학 논문과 저서를 출간한 바 있다.
2018년 3월 14일 자택에서 별세했다.
– 역자 : 김동광
고려 대학교 독문학과를 졸업하고 같은 대학교 대학원 과학 기술학 협동 과정에서 과학 기술 사회학을 공부했다. 과학 기술과 사회, 대중과 과학 기술, 과학 커뮤니케이션 등을 주제로 연구하고 글을 쓰고 번역을 하고 있다. 현재 고려대학교 과학기술학연구소 연구원이며, 고려대를 비롯해서 여러 대학에서 강의하고 있다. 지은 책으로는 『사회 생물학 대논쟁』(공저), 『과학에 대한 새로운 관점-과학혁명의 구조』 등이 있고, 옮긴 책으로 스티븐 제이 굴드의 『생명, 그 경이로움에 대하여』, 『인간에 대한 오해』, 『레오나르도가 조개화석을 주운 날』, 『힘내라 브론토사우루스』가 있고, 그 외에도 『원소의 왕국』,『기계, 인간의 척도가 되다』, 『이런, 이게 바로 나야』 등이 있다.
○ 책 속으로
휜 시공에 대한 새로운 이론은 중력을 포함하지 않은 최초의 이론과 구분하기 위해서 일반상대성이론이라고 부른다. 오늘날에는 처음 발표된 상대성이론을 특수상대성이론이라고 부른다. 일반상대서이론은 1919년에 서부 아프리카로 간 영국 탐사대가 일식이 진행되는 동안 태양 근처를 지나는 별빛이 약간 휘는 현상을 실제로 관찰함으로써 매우 특기할 만한 방식으로 확인되었다. 이것은 시간과 공간이 휘어진다는 직접적인 증거였고, 기원전 300년에 유클리드가 「기하학 원리」를 쓴 이래로 우리가 살고 있는 우주에 대한 가장 큰 지각적인 변화였다.
아인슈타인의 일반상대성이론은 시간과 공간을 그 속에서 사건들이 일어나는 수동적인 배경에서 우주 동역학의 능동적인 참여자로 변모시켰다. 이 이론은 21세기 물리학의 최전선에 아직도 남아 있는 가장 큰 문제로 우리를 이끈다. 우주는 물질로 가득 차 있고, 물질은 시공을 휘게 만들기 때문에 천체들은 서로를 향해서 이끌린다. 아인슈타인은 그의 방정식들이 시간의 흐름에 따라서 변화하지 않는 정적인 우주를 기술하는 해(解)를 가지고 있지 않다는 사실을 발견했다.
그러나 그는 그를 비롯해서 대다수의 사람들이 믿고 있던 영원한 우주라는 개념을 포기하는 대신 우주상수라고 불리는 항을 추가함으로써 자신의 방정식들을 조작했다. 우주상수는 시공을 반대방향으로 휘게 하기 때문에 천체들은 서로 멀어지게 된다. 이 반발력이 물질 사이에서 작용하는 인력을 상쇄 시키기 때문에, 그는 우주상수의 도입을 통해서 정적인 우주를 위한 해를 얻을 수 있었다. 이것은 이론물리학에서 달성될 수 있었던 가장 위대한 가능성들 중에서 하나가 상실된 안타까운 순간이었다. —p.19-20
우주가 공간상의 모든 지점에서 동일한 것처럼 보이지만, 시간의 측면에서는 분명한 변화를 나타낸다. 이 사실은 20세기 초에 와서야 밝혀졌다. 그때까지 많은 사람들은 우주가 시간에 대해서 본질적으로 일정하다고 생각했다. 우주는 무한한 시간 동안 존재해왔다고 생각할 수도 있지만, 그러한 가정은 우리를 터무니없는 결론으로 이끄는 것 같다.
만약 항성들이 무한한 시간동안 빛과 열을 발생시켜왔다면, 우주는 그 항상성들과 같은 온도로 가열되었을 것이다. 그리고 밤이 되어도 하늘 전체가 태양처럼 밝게 빛날 것이다. 우리의 시야가 닿는 모든 지점들은 항성이나 또는 항성들과 같은 온도가 될 때까지 가열된 성운에 도달하게 될 테니까 말이다.
지금까지 우리가 해온 관찰, 즉 밤하늘이 검다는 관찰은 매우 중요하다. 그것은 우주가 지금 우리가 보고 있는 상태로 영원히 존재할 수 없었다는 것을 함축한다. 다시 말해서 과거에 어떤 일이 일어나서 항성들이 한정된 시간 동안만 빛을 내게 만들었을 것이다.
그 말은 멀리 떨어진 항성에서 나오는 빛이 우리에게 도달할 만한 시간이 없었음을 뜻한다. 이것이 밤하늘이 모든 방향에서 밝게 빛나지 않는 이유를 설명해줄 것이다. — p.71-73
○ 출판사 서평
.이 책의 특징
우리 시대의 가장 영향력 있는 사상가들 중의 하나인 스티븐 호킹은 그의 이론의 대담성뿐만 아니라 그것들을 표현해내는 그의 명쾌함과 재치로 우리에게 널리 알려진 지식인이다. 이 새로운 책에서, 호킹은 최첨단 이론물리학의 세계로 우리를 안내한다. 이 책의 목적은 우리의 우주를 지배하는 원리를 일반인들의 용어로 설명하는 것이다.
이 책은 인류가 시간과 공간에 대해 탐구해온 여정을 일반인도 알기쉽게 설명하고 있고, 현재 우리를 둘러싼 세계에 대한 이해의 폭을 넓히기 위해 과학자들이 치열한 노력을 벌이고 있는 최전선에 해당하는 주제들을 소개한다. 또한 「그림으로 보는 시간의 역사」와 마찬가지로 풍부한 그림과 보조설명으로 과학을 공부하지 않은 일반인들의 이해를 돕기 위해 많은 노력을 기울였다. 이 책에 실린 훌륭한 그림들은 단순한 삽화가 아니라 호킹의 설명을 시각적인 이미지로 바꾸어낸 또 하나의 내용인 셈이다.
또한 이 책은 구성의 측면에서 호킹의 다른 저서와는 다른 특성을 지닌다. 호킹도 서문에서 밝히고 있지만 각 장이 독립성을 가지기 때문에 독자들은 큰 줄기에 해당하는 제1장과 제2장을 읽은 후에는 순서에 크게 구애받지 않으면서 관심 있는 분야를 찾아서 읽어도 무방하다.
「호두껍질 속의 우주」는 우리가 살고 있는 우주를 이해하기를 원하는 모든 사람들을 위한 기본적인 과학서로서 손색이 없다. 이 책과 짝을 이루는 「시간의 역사」처럼, 이 책 역시 우주의 비밀이 드러날 때 과학계를 뜨겁게 달구는 흥분을 우리에게 생생하게 전달한다.
.주요 내용
이론물리학계의 많은 과학자들과 마찬가지로, 호킹 교수는 과학의 신비, 즉 우주의 중심에 자리잡고 있는 정의하기 힘든 만물의 이론(The Theory of Everything)을 알아내기 위해서 노력하고 있다. 그는 접근하기 쉽고 재미있는 방식으로 우주의 비밀―초중력에서 초대칭이론, 양자이론에서 M-이론, 홀로그래피에서 이중성까지―을 벗기려는 그의 탐구의 세계로 우리를 안내한다.
그는 초끈이론과 P-브레인이 이 궁극적인 수수께끼의 단서를 줄 수 있을지도 모르는 과학의 미개척 분야로 우리를 인도한다. 또한 그는 “아인슈타인의 일반상대성이론과 리처드 파인먼의 복수(複數)의 역사 개념을 결합시켜서 우주에서 일어나는 모든 현상을 설명할 수 있는 하나의 완전한 통일 이론을 만들려는” 그의 연구를 계속하면서 우리를 그의 가장 흥미로운 지적 탐험의 현장으로 안내한다.
크리스천라이프 편집부