마다가스카르에서 우주비행사를 꿈꾸던 소녀가

세계적 이론물리학자가 되어

중력을 연구하며 깨달은 우주와 삶의 진리

 

★ 한국 최초 우주인 이소연 박사 강력 추천

중력은 편견이 없다. 이 행성에 태어난 순간부터 우리가 앞으로 나아갈 길은 휘어진 공간 속의 직선 하나뿐이다. 세계적인 이론물리학자 클라우디아 드 람은 이 책에서 고전물리학에서 양자 입자물리학까지, 중력의 다양한 측면을 탐험하며 뉴턴의 중력 개념이 아인슈타인에 의해 어떻게 시공간의 곡률 개념으로 바뀌는지 흥미롭게 펼쳐낸다. 나아가 유질량 중력이론으로 우주의 후기 가속을 설명하는 대안적 틀을 제시한다.

마다가스카르에서 우주비행사를 꿈꾸던 소녀가 세계적 이론물리학자가 되기까지, 저자의 삶과 중력 연구가 겹쳐지는 이야기를 읽다 보면 시간과 공간을 따라가는 여정이 결코 단순하지 않음을 깨닫게 된다. 가는 길에는 장애물도 있고 낭떠러지도 있다. 앞으로 나가기 위해서는 이러한 떨어짐을 받아들이고 그 안에서 아름다움을 발견할 수 있는 태도가 필요하다. 떨어지는 삶은 아름답다.

[목 차]

서문: 중력을 찾아서

 

1장 중력, 우주에서 가장 보편적인 언어

- 우리는 모두 타고난 과학자

- 광속은 변하지 않는다

- 실패한 실험의 위대한 유산

- 무엇도 빛보다 빠를 수 없다

- 중력과 빛이 만드는 우주의 보편적 질서

 

2장 시공간의 곡률과 중력

- 우리는 곧게 살아왔다

- 자유낙하의 꿈

- 지구의 시간, 달의 시간

- 휘어진 시공간 속의 직선

 

3장 중력파와 우주의 비밀

- 우주를 향한 꿈

- 중력을 느낄 수 있을까?

- 누르고 당기는 조석력

- 글라이트, 중력의 메신저

- 글라이트 관측하기

- 우주의 가장 은밀한 비밀을 향해

 

4장 일반상대성이론은 실패한 이론인가?

- 우주비행사에 도전하다

- 실패할 수밖에 없는 이론

- 블랙홀과 특이점

- 플랑크 척도와 양자 효과

- 블랙홀 내부로의 여행

- 태초 그 이전

 

5장 우주를 가득 채운 힘

- 여성 물리학자로 산다는 것

- 지속적으로 팽창하는 우주

- 우주는 더 빠르게 팽창한다

- 우주를 지배하는 힘, 암흑에너지

- 아인슈타인의 우주상수

- 에너지로 가득 채워진 공허

- 과학 역사상 가장 큰 불일치

 

6장 중력자와 중력의 질량

- 새로운 모험의 기회

- 지금까지는 문제없다

- 중력에 질량이 있다고?

- 유질량 중력이라는 유령

- 추가 차원에서 유질량 중력자로

- 맹인과 코끼리

- 우주를 설명하는 새로운 방정식

 

7장 중력에 이끌리는 삶

- 과학을 대하는 태도

- 중력의 가벼움

- 시(공)간이 말해주리라

- 달이 건네는 이야기

- 중력의 양자적 본성

- 입자에서 파동으로

- 궁극의 여정

 

결론 중력의 창조물

 

참고 문헌

[본 문]

다섯 살 무렵, 페루 아마존과 경계를 접하고 있는 이키토스시 바로 외곽에서 해먹에 누워 몸을 흔들다가 무게가 완전히 사라지는 경험을 했던 것을 또렷이 기억한다. 천년 묵은 나무들 사이로 반짝이는 여러 별을 지켜보는 동안 시간을 초월하고 중력을 정복해서 우주를 떠다니는 듯한 느낌을 받았다.

- 27쪽, 「1장 중력, 우주에서 가장 보편적인 언어」

 

아인슈타인의 놀라운 업적은 이런 질량의 등가성이 의미하는 바가 곧 중력(중력 질량과 관련)이 결국에는 운동(관성 질량과 관련)과 연관되어야 한다는 것임을 깨달은 것이다. 이것이 결국 뉴턴의 중력에 마침표를 찍고, 중력에 대한 훨씬 더 근본적인 기술, 즉 시공간의 곡률이라는 과학 역사상 가장 위대한 개념적 도약의 탄생으로 이어졌다.

- 52쪽, 「1장 중력, 우주에서 가장 보편적인 언어」

 

행성의 관점에서 보나, 지구에 사는 우리 자신의 관점에서 보나, 태양계를 자유롭게 항해하는 모든 것은 자신만의 직선 경로를 따라 멈추지도, 미끄러지지도, 방향을 바꾸지도 않은 채 곧장 나아간다. 태양계가 태어난 순간부터, 우리가 이 행성에 태어난 순간부터, 곡선 공간 속에서 우리가 앞으로 나아갈 길은 이 휘어진 공간 속의 직선 하나뿐이다.

- 71쪽, 「2장 시공간의 곡률과 중력」

 

빛이나 전자기파가 전자기력의 메신저인 것처럼, 글라이트나 중력파는 지구의 질량에 의해 형성된 시공간 곡률에서 조석력의 존재에 이르기까지 우리가 접하는 모든 중력 효과에 대한 정보를 실어 나르는 메신저다.

- 93쪽, 「3장 중력파와 우주의 비밀」

 

블랙홀의 중심부에 충분히 가까워지면 일반상대성이론이 가차 없이 무너지는 것처럼, 우주의 탄생 시점으로 시간을 거슬러 올라갈 때도 똑같은 일이 벌어진다. 이것은 우연이 아니다. 1960년대에 스티븐 호킹과 로저 펜로즈가 지적했듯이 우리 우주의 기원에 존재하는 우주의 특이점은 블랙홀 중심부의 특이점과 매우 유사한 방식으로 형성되며, 양쪽 모두 일반상대성이론에서는 불가피한 현상이다.

- 147쪽, 「4장 일반상대성이론은 실패한 이론인가?」

 

학부 1학년 때 한 교수가 던진 질문에 답하려고 손을 들었다가 그 교수로부터 이런 말과 함께 무시당한 적이 있다. “아하, 답을 안다고 생각하는 여학생이 있네요. 분명 틀렸을 겁니다.”

- 155쪽, 「5장 우주를 가득 채운 힘」

 

각각의 오류만 놓고 보면 별 차이가 없을 수 있었지만, 이런 오류들이 쌓이고 쌓이면서 결론을 완전히 바꾸어놓았다. 그렇게 우리는 벽을 하나씩 하나씩 허물어가며, 모순 없이 일관된 유질량 중력이론의 구축을 가로막고 있던 거대한 장벽을 무너뜨릴 수 있었다.

- 229쪽, 「6장 중력자와 중력의 질량」

 

우리 달의 움직임을 관측함으로써 우주 전체의 운명, 우주의 가속 팽창, 그리고 현존하는 모든 입자들과 아직 발견되지 않은 입자들로부터 발생하는 양자요동의 바다에 대해 더 잘 이해할 수 있다는 것이 나로서는 참으로 놀랍게 느껴진다.

- 260~261쪽, 「7장 중력에 이끌리는 삶」

 

우리가 중력을 좇는 이유는 바로 우리가 중력의 창조물이기 때문이다. 걷든, 다이빙을 하든, 하늘을 날든, 우주비행사가 되어 우주를 탐험하든, 솟구치고 떨어질 때, 성공하고 실패할 때 모두 우리는 중력에 의해 정의된 우주에서 살고 있다.

- 282~283쪽, 「결론 중력의 창조물」

나와 동갑인 여성 이론물리학자가 쓴 중력 이야기라고 하니, ‘이 친구의 설명은 그간 멀게만 느껴지던 현대 물리를 이해시켜 줄 수 있을까?’ 하는 기대가 일었다. 동시에 ‘어렵기만 해봐라!’ 하는 유치한 마음으로 읽기 시작했는데, 하루에 한 챕터씩 읽고 자기로 했던 계획을 어기고, 잘 시간을 훌쩍 넘겨 책을 읽고 있는 나를 발견했다.

이 책은 중력뿐 아니라, 우리 삶을 가득 채운 명확하지 않음을 어떻게 받아들일 것인지 친구와 함께 고민하는 과정 같았다. 삶을 뒤돌아보면 구불구불 멀리 돌아온 듯하지만, 각각의 찰나마다 우린, 가장 곧게 뻗은 접선 궤적을 따라 최선을 다해 나아왔다.

책을 다 읽고 나니 저자를 꼭 한번 만나보고 싶다. 만나서 유질량 중력 이야기를 직접 듣고, 나는 그 보답으로 선발 마지막 단계를 넘어 우주까지 갔던 이야기를 나누고 싶다.

—한국 최초 우주인 이소연 박사, 『우주에서 기다릴게』 저자

 

드 람의 경이감에는 전염성이 있다. 호기심, 규칙, 불확실성, 끈기, 무엇보다 실패 같은 개념을 다룰 때 그의 글쓰기는 때로 중력을 벗어나 유영하는 듯하다. 그는 떨어짐의 이점은 결국 다시 일어서는 데 있다고 말한다.

—토니 믹세이넥, 《북리스트》

 

뉴턴과 아인슈타인에서 호킹과 로저 펜로즈에 이르기까지 중력에 관한 주요 이론을 짚어 가며, 드 람은 자신이 집요하게 매달려온 과학적 탐구를 포괄적으로 개관해낸다.

―해나 베커먼, 《디 옵서버》

 

가장 빛나는 순간은 드 람이 잠수사, 조종사, 우주비행사 지망생, 이론물리학자로서 자신이 중력과 마주한 경험을 들려줄 때다. 그 순간 중력은 매혹적인 개성을 띠게 된다.

―루시 투, 《사이언티픽 아메리칸》

 

“STEM 분야의 젊은 여성들이 꼭 읽어볼 만한 훌륭한 책이다. 중력에 대한 흥미로운 시각을 얻을 수 있을 뿐 아니라, 과학계에서 여성으로 살아온 드 람의 이야기를 통해 그녀와 공감할 수도 있기 때문이다.”

—헤일리 디킨슨, 《야후!》

 

“제임스 글릭과 브라이언 그린의 책을 즐겨 읽는 독자라면 이 책 역시 흥미롭게 읽을 것이다. 과학의 최전선에서, 혁신적인 연구와 개인적인 이야기를 하나로 엮어낸다.”

—《커커스 리뷰》

 

“드 람이 세계적 수준의 물리학자라는 것은 알고 있었지만, 훌륭한 작가이기도 하다는 사실은 이제야 알게 되었다. 우주비행사의 비행에서 아인슈타인의 우주에 이르기까지 중력에 대해 배우게 될 뿐 아니라, 우리가 아는 것을 넘어 현대 연구의 최전선까지 나아가게 된다. 과학의 진정한 흥분이 눈부시게 빛난다.”

—숀 캐럴, 《우주의 가장 위대한 생각들》 저자