끝도 없이 광활한 우주는 어떻게 탄생했을까?

/사진=와이즈베리 제공

100년 전 물리학자 알베르트 아인슈타인이 주장했던 '중력파'가 최근 검출되면서 세상이 들썩였다. 우주탄생과 관련된 비밀에 더욱 가까이 접근할 수 있는 '우주 탐사 도구'가 생겼기 때문이다.

중력파는 빅뱅 이후 우주가 급속도로 팽창됐다는 '급팽창이론'을 검증할 수 있는 방법이 생겼다는 데 의미가 있다. 급팽창이론은 '무엇이 우주를 팽창하게 만들었는가' 하는 질문에 대한 답을 하고 있는데 그동안 이론적으로만 존재했던 중력파가 실제 검출된 것.


지난 12일(현지시간) 미국 국립과학재단(NSF)의 중력파 관측소 '라이고'(LIGO)가 검출한 중력파는 블랙홀 두 개로 이뤄진 쌍성이 충돌하는 과정에서 관측됐다. 빅뱅 이후 우주 형성 과정에서 생성됐을 것으로 추정되는 중력파를 검출할 수 있게 된다면 우주가 만들어진 원리를 파악할 수 있다.

바야흐로 우주론의 황금기다. 우주의 기원·구조·생성·변화에 관한 과학을 다루는 우주론은 1980년대부터 30년간 황금기를 이어오고 있다. 2000년대 후반 이후로는 고감도 위성명원경 관측이나 대형강입자충돌기 실험처럼 우주 가설을 검증할 강력한 기기와 데이터가 등장하면서 그 절정을 맞고 있다.

'우주의 통찰'은 앨런 구스를 비롯, 우주론 황금기를 이끌어온 대표 석학 21인의 주요 연구와 우주 과학의 핵심 쟁점들을 소개하고 있다. 이론물리학, 천문학, 천체물리학, 응용수학, 양자공학 등 핵심 이론을 아우르고 있다.


앨런 구스는 가장 강력한 우주론으로 주목받고 있는 급팽창이론을 창시했다. 그동안 빅뱅이론은 폭발 자체에 대한 이론이 아니라 폭발의 여파에 대해서만 설명하는 한계를 지니고 있었다. 구스는 급팽창이론을 통해 138억년 전 한 점에 불과하던 우주가 빅뱅 이후 빛의 속도보다 더 빠르게, 기하급수적으로 팽창하는 과정과 원리를 소개한다.

스탠퍼드대학 이론물리학자 안드레이 린데는 '다중우주'의 개념을 설명한다. 우리가 관찰할 수 있는 우주를 넘어 수많은 다른 우주가 존재할 가능성을 제시한 것. 레너드 서스킨드는 물질의 최소 구성단위가 점입자가 아니라 진동하는 끈으로 보고 우주와 자연의 원리를 밝히려는 '끈이론'을 창시했다. 이는 일반상대성이론과 양자역학이 충돌하는 문제를 해결할 후보로 손꼽히고 있다.

책은 아직 풀리지 않은 우주 과학 난제들에 대해서도 소개한다. 애리조나주립대학의 이론물리학자이자 수많은 우주 과학 베스트셀러 자자인 로렌스 크라우스는 '우주 가속팽창'의 동력으로 추측되나 아직 실체가 파악되지 않은 '암흑에너지' 등에 대해 설명한다.

◇우주의 통찰=앨런 구스 외 21인 지음. 존 브록만 엮음. 김성훈 옮김. 와이즈베리 펴냄. 528쪽/2만2000원.