빅뱅 이전

"아인슈타인의 진정한 후계자, 마르틴 보요발트"(WDR 3) 2000년, 당시 27살의 마르틴 보요발트는 루프양자중력을 이용하여 루프양자우주론이라는 새로운 우주 모델을 만들어냈다. 현재 루프양자우주론은 아인슈타인의 상대성이론이 설명하지 못했던 우주 탄생의 순간을 밝혀줄 강력한 이론으로 떠오르고 있다. 보요발트의 이론이 각광받는 이유는, 일반상대성이론도 설명하지 못하는 빅뱅의 순간을 모순없이 그려낼 수 있기 때문이다. 실제로 온도와 밀도가 무한대가 되는 빅뱅 특이점은 우주론 물리학자들을 끊임없이 괴롭혔던 20세기 최대 난제 중 하나였다. 보요발트는 플랑크 크기 수준의 극히 작은 스케일에서는 양자중력의 반발력에 의해 시공간이 붕괴하는 특이점을 막아줄 수 있다는 것을 수학적으로 보여줄 뿐 아니라, 인플레이션에 의한 우주 팽창까지 양자중력에 의한 반발력으로 모순 없이 설명한다. 스티븐 호킹의 <시간의 역사>에 비견되는 탁월한 우주론! 이 책에는 최첨단 우주론이 모두 등장한다. 가장 대표적인 끈이론과 양자중력이론은 물론 현재 각축을 벌이고 있는 최신의 우주론을 빠짐없이 확인할 수 있다. 스티븐 호킹의 <시간의 역사>가 출간된 후, 지난 20여 년간 눈부시게 발전한 우주론의 생생한 현장을 가장 앞서 나가고 있는 젊은 학자를 통해 살펴볼 수 있는 흔치 않은 기회이다. 우주의 탄생과 소멸은 단지 물리학의 문제만은 아니다. 신화와 문학, 철학에도 조예가 깊은 저자는 우주의 탄생에 관한 엄밀하고 정확한 물리학 이론들을 신화와 철학, 종교와 문학을 가로지르며 펼쳐놓는다. "물리학적인 문제와 철학적인 질문의 결합은 과학 진보의 두드러진 특징이라고 할 수 있다. 우주론과 양자론이 결합했을 때 가장 중요한 질문은 우주의 시작과 초기 진화과정에 대한 것이었다. 이러한 질문은 철학이 시작된 이래, 아니 그 이전부터 사람들이 품어온 가장 큰 의문이었다."(12페이지) 길가메시 서사시와 니체와 쇼펜하우어, 찰스 디킨스, 조지프 헬러(<캐치 22>의 저자)의 책들에서 인용한 다양한 어구들이, 딱딱하고 건조한 과학적 설명들을 유연하게 이끌어낸다. 현대미술의 추상 조각들은 물리학의 기본 원리들을 이해하는 데 필요한 상상력을 자극하며, 책의 내용과 절묘하게 결합한다. 이 책에 수식은 단 하나 나온다. 상식적인 사고로는 이해가 쉽지 않은 양자역학의 원리가 오히려 문학작품과 철학적 성찰을 통해 한층 접근하기 쉬워지는 지식융합의 놀라운 경험도 확인할 수 있을 것이다. 우주탄생의 비밀을 쥐고 있는 '빅뱅 특이점'을 해결하다 시간, 공간, 물질이 하나로 수렴하고, 밀도와 에너지가 무한대로 발산하는 빅뱅 특이점은 아인슈타인의 일반상대성이론이 해결하지 못한 우주론 최고의 미해결 과제였다. 이런 특이점은 일반상대성 이론의 수학적 연속선상에는 존재하지만, 물리적으로는 해석되지 않는 지점이다. 또한 양자역학의 유한하고 분절적인 수학과도 양립할 수 없다. 마르틴 보요발트는 이 문제를 루프양자중력의 반발력으로 해결하면서, 새로운 우주론인 루프양자우주론을 제안한다. 보요발트가 주장하는 루프양자우주론은 지금 우리의 우주는 이전 우주의 붕괴에 의해 생겨난 것이라고 주장한다. 현재 이 이론을 검증하기 위해 가설과 관측실험을 수립하는 작업이 한창 진행 중이다. 우주의 기원을 '빅뱅'이 아니라 '빅바운스'에서 찾으려는 관측이 결실을 맺는다면, 우주의 역사는 새로 쓰여져야 할 것이다.