[冊의 香氣]宇宙, 마치 人類誕生을 위해 設計된 것만 같은

東亞日報
入力 2023年 12月 23日 01時 40分

조종엽 論說委員

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‘生命親和的인 宇宙’ 미스터리… 스티븐 호킹과 함께한 硏究紹介
觀察者經驗이 世界定한다는… ‘下向式宇宙論’ 흥미롭게 풀어
◇時間의 起源/토마스 헤르토흐 지음·박병철 옮김/496쪽·3만2000원·RHK

영국 케임브리지대 연구실에서 대화하는 스티븐 호킹(오른쪽)과 ‘시간의 기원’의 저자 토마스 헤르토흐(왼쪽 사진). 저자 왼쪽 뒤 구형 물체는 우주배경복사의 온도 분포가 표시돼 있는 ‘우주본’이다. RHK 제공 — 英國 케임브리지對硏究室에서 對話하는 스티븐 호킹(오른쪽)과 ‘時間의 起源’의 著者 토마스 헤르토흐(왼쪽 寫眞). 著者 왼쪽 뒤 求刑物體는 宇宙背景輻射의 溫度分布가 標示돼 있는 ‘宇宙本’이다. RHK 提供

“우리 望遠鏡에 잡힌 宇宙는 누군가에 依해 精巧하게 設計된 것처럼 보입니다. 宇宙는 왜 只今과 같은 모습을 하고 있을까요? 그리고 우리는 왜 存在하게 되었을까요?”

마치 ‘道를 아십니까’와 같은 雰圍氣를 풍기는 물음이다. 眞摯한 科學으론 取扱되지 않는 知的設計론(宇宙와 自然을 知的存在가 設計했다는 理論)字의 主張처럼 들리기도 한다. 하지만 이 質問은 物理學者 스티븐 호킹(1942∼2018)李 1998年 ‘내 硏究室에 들어올 意向이 있는지’ 알아보려고 저자를 만나 던진 것이다. 著者는 “머리를 한 대 얻어맞은 氣分이었다”고 回顧했다.

著者는 以後 20年 동안 호킹과 함께 硏究했다. 호킹은 작고 直前多中宇宙關聯論文도 著者와 함께 썼다. 벨기에 루뱅가톨릭대 理論物理學科敎授인 著者가 호킹과의 共同硏究를 紹介하는 敎養科學書다.

우주배경복사의 온도분포도. 빅뱅 후 38만 년이 지났을 때 우주의 온도분포 상황을 보여준다. 구(球)의 중심에는 지구가 있다. RHK 제공 — 宇宙背景輻射의 溫度分布度. 빅뱅 後 38萬年이 지났을 때 宇宙의 溫度分布狀況을 보여준다. 球(球)의 中心에는 地球가 있다. RHK 提供

問題는 이렇다. 宇宙背景輻射(宇宙에 퍼져 있는 宇宙誕生初期의 빛)는 周邊領域과 溫度差가 10萬分의 1度밖에 안 된다. 溫度差가 1萬分의 1度였다면 宇宙는 블랙홀 世上이 됐을 것이고, 100萬分의 1度였다면 아무것도 없는 텅 빈 空間만 있을 것이다. 偶然의 一致라기엔 너무나 ‘生命親和的인 宇宙’다. 宇宙의 인플레이션(膨脹) 速度, 空間이 3次元이라는 것, 中性子와 陽性子의 質量比率, 强한 核力과 電磁氣力의 强度比率, 暗黑 에너지의 密度…. 이처럼 宇宙의 各種變數가 生命體에 유리한 쪽으로 맞춰진 理由를 說明하려는 것을 ‘微細調整(fine-tuning) 問題’라고 한다.

한 가지 說明은 이런 것이다. 厖大한 空間에 수많은 宇宙가 存在하는데, 宇宙마다 物理法則이 다르다. 우리의 宇宙가 生命親和的인 理由는 우리가 그런 宇宙에서 생겨났기 때문이다. 生命親和的이지 않은 다른 수많은 宇宙에는 宇宙를 苦悶할 生命體가 없다. 知的生命體의 存在가 宇宙를 說明한다는 이른바 ‘人類原理(anthropic principle)’다. 1973年 처음 提起됐다. 單純하지만 强力한 이 主張은 檢證과 豫測이 不可能하다. 科學의 領域인지 曖昧하다는 말이다.

冊엔 호킹과 이 같은 質問에 直面하며 宇宙論을 발전시킨 이야기가 論爭의 戰士(前史)와 함께 紹介된다. 호킹이 宇宙가 過去特異點에서 始作됐을 것으로 豫測한 이야기, 虛數時間을 導入하고 ‘無經界假說’을 提案해 兩者重力의 世界로 進入하는 橋頭堡를 마련한 이야기 等이 이어진다. 호킹은 “永久的 인플레이션 追從者들과 多中宇宙追從者들이 똘똘 뭉쳐서 異常한 方向으로 나아가고 있다”며 ‘下向式宇宙論’을 提案한다. 이 宇宙論은 “깊은 陽子的水準에서 宇宙와 觀察者가 하나로 묶여 있다는 事實로부터 生命親和的特性의 起源을 追跡하는 것”이다.

읽다 보면 現代物理學에서 우리의 直觀과 背馳되는 많은 아이디어가 眞摯하게 硏究된다는 것에 놀라게 된다. “觀察者의 役割은 茂盛하게 뻗어 있는 갈림길 中大部分을 가지치기 하듯 잘라내는 것이다. 이 過程에서 觀察者가 經驗한 世界만이 唯一한 가지로 살아남는다.” 日本漫畫 ‘나루토’에서 유리한 現實만을 고를 수 있는 닌자의 ‘利子나기’ 術法처럼 들리지 않는가? 理解가 잘 안되는 部分을 건너뛰다 보면 천천히 경이로움이 느껴진다.

조종엽 記者 jjj@donga.com

#宇宙 #人類의 誕生 #科學 #精巧한 設計