현대 수학의 최전선에 있는 위상수학을
우주론에 도입한 대담하고 혁신적인 연구 성과
“우주는 끝이 없는 것일까, 아니면 단지 거대하기만 한 것일까?”
이 물음은 인류 역사가 시작된 이래로 수많은 이들을 즐거운 사색의 세계로 이끈 화두였다. 예로부터 인간은 우주가 무한하다고 믿어왔다. 하지만 우리는 지금껏 자연 속에서 무한을 발견한 적이 단 한 번도 없었다. 그렇다면 자연은 무한을 싫어하는 걸까? 대부분의 우주론자는 공간과 시간을 포함해 모든 것이 “대폭발”에서 나왔다는 생각에 별다른 의심을 품지 않는다. 과연 그러한 단 한 번의 사건으로 “무”로부터 무한한 우주가 창조될 수 있었을까?
위상과 우주론의 두 영역을 넘나들며 학계의 떠오르는 신예로 주목받고 있는 재너 레빈은 ??우주의 점??에서 우주의 형태와 크기, 그 시작과 끝에 대한 의문을 섬세하고 아름다운 문체로 하나씩 풀어나간다. 어머니에게 쓴 일련의 편지(하지만 부치지는 않은)로 시작해 자신의 살아가는 모습을 담아낸 일기로 변해버린, 재미있고 특이한 이 책에서 그녀는 자신의 “작은 우주” 속으로 독자들을 안내한다.
저자는 우주가 경계는 없지만 유한하며 거대하지만 끝없이 계속되지 않는다고 하는 자신의 생각을 펼쳐 보인다. 또한 자신의 연구가 현대 이론 물리학이 이룬 놀라운 성과에 대한 실험적 접근이라는 점을 인정하면서도 공간과 시간에 대해 나름대로 명확한 정의를 내리고자 노력한다.
모두 18개 장으로 구성된 이 책은 중력과 무한을 주제로 한 즐거운 여행으로 시작하여 역사상의 일화와 개인적 경험 등을 적절히 조합하여 초한수 연산이나 특이점, 콤팩트 공간과 같은 복잡한 주제들을 이해하기 쉽게 설명하고 있다.
저자는 독자들을 관측과 사고 실험으로 이끌고 있는데, 실제로 이는 물리학자들이 우주의 모습을 그려나가는 방법이기도 하다. 고고학적 측면에서 대폭발이 남긴 차갑고 뜨거운 점들의 형태를 인식하는 방법을 소개하고 있다. 이러한 연구에 힘입어 인류는 조만간 우주의 형태를 밝혀낼 것으로 보인다.
즉, 현재 인류는 150억 년 전 대폭발이 남긴 잔광을 통해 태초의 우주 모습을 재현하려 하고 있다. 이를 위해 NASA가 특별 제작한 COBE 위성은 ‘태초의 빛’이 남긴 미세한 요동을 관측하는 데 성공했고 이로써 인류는 우주의 기원에 한발 더 가까이 다가서게 되었다. 우리는 머지않아 대폭발이 남긴 고고학적 유물을 통해 우주의 기하학적 형태를 찾아내게 될 것이다. 저자는 COBE 위성이 그린 하늘의 지도 속에 나타난 차갑고 뜨거운 점들이 우주의 형태를 밝혀줄 것이라고 믿고 있다. 물론, 그러한 우주의 형태는 그녀가 처음부터 제기한 문제, 즉 우주의 유한성과도 일맥상통하는 것이다.
이 책의 후반부에서 다루고 있는 우주의 위상과 기하는 최신 우주론에서 주된 관심사로 떠오르고 있으며 현재 학계에서 커다란 반향을 불러일으키고 있다. 저자는 ‘위상(topology)’이라는 수학적 관점에서 우주의 형태와 크기에 접근해 가는데, 이는 실험과 관측에 의해 이루어진 기존의 천문학적 성과 못지 않게 현대 우주론에서 중요한 의미를 갖고 있다. 이러한 추상적 수학 개념과 우주론의 관계를 풀어가는 과정을 통해 독자들은 지적 즐거움을 맛볼 수 있을 것이다.
레빈은 우주를 이해하기 위해 이루어지고 있는 몇 가지 시도에 대해 상세히 소개하는 한편, 과학자로서 점점 더 많은 지식을 얻게 됨에 따라 느끼게 되는 고독에 대해 인간적으로 진지하게 써나가고 있다. 이 책에는 자신이 알고 있는 지식을 가족이나 친구들과 함께 나눔으로써 이들과의 거리감을 좁히고자 한 저자의 노력이 숨겨져 있다. 이론 물리학자의 인간적이면서도 매우 독특한 이 일기는 인간과 우주 사이의 심원한 관계에 대한 놀라운 사색과 그러한 우주를 이해하기 위한 인간의 열망을 보여주고 있다.
이 책은 자연과학의 궁극적 목표라고 할 수 있는 우주와 인간에 대한 이해를 바탕으로 하고 있다. 바쁜 일상 속에서 자신의 존재 의미를 잊고 살아가는 우리 모두에게 이 한 권의 책이 우주의 본질과 그 속에서 인간의 존재가 어떤 의미를 갖고 있는가를 다시금 생각해 볼 수 있게 할 것이다.
중고단행본
바보 빅터
