천국의 문을 두드리며

21세기는 리사 랜들의 세기가 될 것이다! -빌 클린턴(전 미국 대통령) 빌 클린턴과 리처드 도킨스가 동시에 추천하는 단 하나의 물리학 책 ⊙《타임》선정 “전 세계에서 가장 영향력 있는 인물 100” ⊙《뉴욕 타임스 북 리뷰》선정 “주목할 만한 도서 100” 노벨상에 가장 가까운 여성 물리학자, 리사 랜들 비틀린 여분 차원 물리학의 창시자가 들려주는 우주의 기본 구조, 그리고 과학의 미래 리사 랜들은 마치 마주보고 있는 사람에게 이야기하는 것처럼 위트 넘치는 스타일로 물리학의 복잡한 아이디어들을 매력적으로, 그리고 알기 쉽게 서술하고 있다. 이 책은 현대 물리학의 최근 발전 경과를 문화적 이슈와 공공 정책적 이슈와 엮어 설명하고 있다. 이 책의 설명을 따라가다 보면 여러분의 생각은 그 근저부터 바뀌어 버리게 될 것이다. 그리고 이 세계와 관련해서 여러분이 더 현명하게 선택할 수 있도록 자극할 것이다. -빌 클린턴(전 미국 대통령) 과학이란 미신과 무지, 또는 사이비 지식인들이 유포하는 반계몽주의에 대항해 마음과 정신을 무기 삼아 도전하는 것이다. 최고 수준의 과학과 명석함 그리고 매력이 한데 어우러져 있는 리사 랜들이 우리 편이라는 사실에 내가 얼마나 감사하는지 모를 것이다. -리처드 도킨스(『이기적 유전자』, 『신은 망상이다』 저자) 2015년 12월 3일, 유럽 우주국(ESA)은 우주에서 중력파를 검출하는 기술을 검증하기 위한 탐사선 ‘리사 패스파인더(LISA Pathfinder)’를 3일 발사하는 데 성공했다고 밝혔다. 리사 패스파인더는 우주 공간에서 중력파를 검출하기 위해 2034년에 발사될 예정인 ‘발전형 레이저 간섭계 우주 안테나(eLISA)’ 건조에 필요한 기술을 검증하기 위한 위성이다. 우주에 곳곳에 퍼져 있는 시공간의 파동이라고 해도 좋을 중력파는 올해로 발표 100주년을 맞이한 아인슈타인의 일반 상대성 이론을 검증할 최후의 시금석인 동시에, 앞으로 인류가 우주의 시공간 전체와 심지어 다른 우주를 탐사하고 개척할 때 사용할 막강한 관측 도구이다. 리사 패스파인더를 시작으로 한 ‘리사 프로젝트’가 중력파를 직접 검출하는 성과를 거둔다면, 우주의 기본 구조와 근본 법칙을 탐사해 온 물리학과 과학의 지적 성취는 단숨에 몇 단계를 건너뛸 수 있게 될 것이다. 실제로 리사 패스파인더는 이런 점을 고려해 아인슈타인이 일반 상대성 이론을 발표한 지 정확하게 100년이 되는 12월 2일을 기념해 발사될 예정이었다. 아인슈타인의 일반 상대성 이론이 발표된 지 100년인 지금, 물리학은 혁명적인 발전을 이룩하고 있다. 10의 마이너스 수십 제곱 미터의 극미소의 물체를 다루는 입자 물리학과 우주, 은하단, 은하 같은 수백억 광년 크기의 초거대 천체들을 다루는 우주론이라는, 스케일이 극단적으로 다른 두 분야에서 괄목할 만한 발전이 이루어지고 있다. LHC(유럽 입자 물리학 연구소 CERN이 운영하는 대형 강입자 충돌기)에서 힉스 보손이 발견되고, 우주의 팽창이 날이 갈수록 빨라진다는 우주의 가속 팽창이 발견되고, 우주 마이크로파 배경 복사로부터 우주 진화의 역사를 해명되는 등, 수십 년간 물리학자들이 이론적으로 장님 코끼리 만지듯 추측만 하던 것들이 구체적으로, 정량적으로 밝혀져 물리학자들을 미래로 이끌고 있다. 게다가 입자 물리학과 우주론의 연구는 그 거대한 스케일 차이에도 불구하고 급속히 서로 중첩되며 융합되고 있어 연구하는 물리학자들 자신들도 그 미래를 짐작하기 힘들 정도다. 100년 전 아인슈타인의 상대성 이론과 그 시기에 함께 발전하고 있던 양자 역학이 만나 물리학과 과학은 물론이고 공학과 기술, 더 나아가 철학과 사상, 그리고 사회와 문명 전체를 바꿨듯이(아인슈타인의 질량-에너지 등가성과 핵물리학이 만나 원자 폭탄을 낳았고, 일반 상대성 이론과 전기 역학이 만나 GPS를 낳았다.) 21세기 초반 진행되고 있는 입자 물리학-우주론 혁명은 21세기 후반 인류 문명을 지금과는 완전히 다른 것을 바꿀 것이다. 이번에 (주)사이언스북스에서 펴낸 리사 랜들(Lisa Randall) 하버드 대학교 교수의 『천국의 문을 기다리며(Knocking on Heaven's Door)』에서 입자 물리학과 우주론이 중첩되는 현대 물리학의 최전선에서 어떤 일이 벌어지고 있는지, 그리고 물리학자들이 꿈꾸는 미래의 물리학이 어떤 것인지, 바로 그 분에서 맹활약을 펼치고 있는 세계 최정상급 여성 물리학자의 육성을 통해 생생하게 들을 수 있다. 수수께끼로 가득 찬 우주 속에서 살아가야 하는 우리 모두의 필독서. -무라야마 히토시(村山濟, 도쿄대학교 국제 고등 연구소 카블리 우주 물리학 및 수학 연구 기구 기구장) 리사 랜들은 말 그대로 희귀한 존재이다. 천재 물리학자이면서 그렇지 못한 우리도 이해할 수 있도록 책을 쓰고 강연을 한다. 이 책은 전문가가 아닌 사람들이 여태껏 접근조차 못 했던 우주의 내부 구조 속으로 안내할 것이다. -로런스 서머스(전 하버드 대학교 대학원 원장) 이론 물리학자 리사 랜들은 하버드 대학교와 MIT 물리학과에서 여성으로서는 처음으로 종신 교수직을 획득한 것으로 유명하다. 학문적으로는 끈 이론과 위상 수학에서 고안된 개념들을 응용해 비틀린 여분 차원 물리학을 창시한 것으로 이름 높다. 1962년 생으로 10여 년 전 세기의 전환기인 1999년에 라만 선드럼 박사와 함께 「비틀린 여분 차원(Warped extra dimensions)」이라는 논문을 발표해 전 세계 물리학계를 진감(震?)시켰다. 이 논문은 추상적이기만 해 검증하는 게 불가능할 것이라 여겨졌던 끈 이론의 연구 성과들 중 일부를 실험적으로 검증 가능한 것으로 만들어 주었고, 물리학의 미래를 모색하는 과학자들의 주목을 받아 21세기 들어 가장 많이 인용되는 이론 물리학 논문이 되었다. 그 결과 리사 랜들은 현세기 전 세계에서 가장 영향력 있는 이론 물리학자 중 한 사람이 되었다. 그녀가 제안한 여분 차원 이론은 ‘랜들-선드럼 모형’으로 불리며 현대 이론 물리학의 여러 난제를 해결할 실마리로 높은 평가를 받고 있으며 스위스 제네바에서 가동되고 있는 LHC에서 새로운 실험들을 설계하는 데 지침이 되고 있다. 랜들은 이뿐만이 아니라, 급팽창 우주론, 초대칭성 이론, 대통일 이론, 끈 이론 등에 공헌하고 있다. 이런 업적으로 미국 물리학회에서는 랜들에게 ‘최다 인용 논문상’을 수여했고, 앨프리드 슬론 재단 연구상 등 유수의 학술 연구 관련 상들을 휩쓸었고, 지성의 전당이라 할 미국 과학 아카데미, 아메리카 철학회 등의 학술 기관에서 정회원으로 활동하고 있다. 《피직스 레터스》, 《네이처》, 《사이언스》 같은 전문 학술지는 물론이고 《디스커버리》, 《이코노미스트》, 《뉴스위크》, 《사이언티픽 아메리칸》 등 다양한 과학 언론에서 그녀의 업적을 거론하고 있고, 《시드 매거진》, 《뉴스위크》, 《롤링 스톤》,《타임》 등의 매체들이 ‘세계에서 가장 영향력 있는 100명’ 같은 타이틀을 붙여 그녀의 업적과 위상을 조명하기도 했다. 첫 번째 책인 『숨겨진 우주: 비틀린 5차원 시공간과 여분 차원의 비밀을 찾아서(Warped Passages)』는 서구는 물론, 우리나라와 일본 등 20여 개국에서 번역 출간되어 전 세계 과학 독서계의 베스트셀러가 되었다.《뉴욕 타임스》에서는 ‘올해의 책’ 중 하나로 선정하기도 했다. 『숨겨진 우주』의 프리퀄, 『천국의 문을 두드리며』 과학을 한다는 것은 과연 무엇인가? 이 책은 우주의 모든 영역-광대한 우주론에서 미시 세계의 입자 물리학까지-을 탐구한다. LHC의 목적을 이해하고자 하는 열렬한 과학 독자들에게 최고의 안내서가 될 것이다. -일론 머스크(테슬라 모터스, 스페이스 X CEO, 페이팔 공동 창업자) 현대 물리학 연구의 근본과 최근에 수행되고 있는 실험의 본질