우주는 어디에서 왔을까 크리스 페리, 게라인트 F 루이스 지음 김주희 옮김, 시공사 펴냄, 2만원


약 138억년 전 매우 뜨겁고 밀도가 높은 한 점에서 시작된 대폭발 '빅뱅'을 통해 우주가 탄생했다. 이후 수소·헬륨 같은 원자핵이 생성되고 수억 년 동안 중력으로 이들이 뭉치면서 별과 은하가 탄생했으며, 이후 수십억 년을 거쳐 우주가 팽창하며 마침내 태양계가 탄생하기에 이른다.
신간 '우주는 어디에서 왔을까'는 이처럼 넓고 거대한 우주의 세계에, 에너지의 기본 단위이자 아주 미세한 양자의 세계를 접목한다. 현재 우주는 1억광년 떨 바다이야기모바일 어진 은하가 매초 2000㎞씩 멀어질 정도로 빠르게 팽창하는 탓에 웬만한 작은 숫자는 무시해도 될 것 같지만, 우주의 성립 과정을 완전히 이해하기 위해서는 크기가 1000경분의 1m에 불과한 전자와 쿼크의 활동 원리를 알아야만 한다는 것이다.
먼저 우주의 대폭발 과정을 설명하는 '인플레이션' 이론에는 거시 세계를 지배하는 일반상대성이론과 황금성사이트 함께 미시 세계를 지배하는 양자물리학이 함께 동원된다. 양자장 이론에 따르면 빅뱅 이전의 진공 상태에서조차 미세한 '양자 요동'이 일어나는데, 이것이 결국 빅뱅과 그 이후 우주 팽창의 근본적 원인이 됐다는 식이다. 또한 우주 형성 과정에서는 일반상대성이론에 따라 음압(압력이 음수인 상태)이 공간의 팽창을 크게 촉진했다고 한다.
이후 태양계 신천지릴게임 에 존재하는 별과 행성이 처음 형성되고 소멸하는 과정에서도 일반상대성이론과 양자역학에 대한 이해가 필수적이다. 별이 탄생하고 진화하고 끝내 소멸하는 동안 내뿜는 양자 에너지는 빛의 스펙트럼으로 나타나는데, 해당 스펙트럼을 관찰하면 별의 온도·조성·질량·반지름·나이 등을 알 수 있기 때문이다. 또한 별이 말기에 끝내 중성자별이나 블랙홀로 변화할 때는 중력이 바다이야기디시 너무 강해져서 기존의 뉴턴 중력 이론으로는 설명할 수 없고 일반상대성이론의 톨만-오펜하이머-볼코프(TOV) 방정식 등을 통해 이해해야 한다.
하지만 이러한 블랙홀조차 1067년 뒤에 어떻게 소멸하는지는 아직 두 이론이 정확히 밝혀내지 못했다고 한다. 저자는 "현재로서는 양자와 우주를 진정으로 연결하는 문제가 아직 풀리지 않았다"면서도 "그 오징어릴게임 발견은 이 넓은 우주에 우리만 존재하는지, 그리고 왜 우리는 우주 구석구석과 그 너머를 궁금해하며 살아가는지 등 심오한 질문에 한 걸음 더 가까이 다가설지도 모른다"면서 책을 마친다.
저자 크리스 페리는 호주 시드니공대 조교수로, 양자물리학과 양자공학을 연구하고 가르치고 있다. 게라인트 F 루이스는 호주 시드니대 교수로, 천체물리학과 암흑 에너지를 연구하고 있다.
[김대은 기자]