우주는 어떻게 탄생하였을까?

[2019 우수과학도서] 2019우수과학도서 / 우주 탄생의 비밀을 찾아서

우주 탄생의 비밀을 찾아서  ⓒ 세창출판사

우주 탄생의 비밀을 찾아서 ⓒ 세창출판사

우리가 살고 있는 지구와 가장 가까운 위성인 달까지의 거리를 알고 있는가? 직관적으로 표현하면 지구와 달 사이의 거리에는 지구를 약 30개 정도 놓을 수 있다. 태양까지는 지구를 약 1만 개 정도 놓을 수 있다고 한다. 평소에는 잘 인지하지 못하지만 우리가 속해 있는 우주는 상상하기 어려울 정도로 매우 큰 것으로 관측된다.

이 책은 막연히 크다고 알고 있는 우주가 얼마나 큰지, 그리고 어떠한 구조인지에 대한 이야기로 시작한다. 특히, 최근 물리학 최전선에서 논의되고 있는 초기 우주 급속 팽창 이론인 인플레이션 우주론에 대하여 실험하고 검증하는 이야기를 담고 있다. 이는 물리학 중에서도 입자물리학과 우주론에 속하는 내용이다.

우주탄생은 아직도 많은 비밀을 간직하고 있다.  ⓒ 게티이미지

우주 탄생은 아직도 많은 비밀을 간직하고 있다. ⓒ 게티이미지

초기 우주가 무지막지한 속도로 팽창했을 것이라는 소설과 같은 이론을 어떻게 실험으로 증명할 수 있을까? 이 책에서는 이해의 기초가 되는 개념, 수식, 실험 과정 등을 소개한다. 어려울 수도 있지만 우리 우주가 어떻게 탄생되었나에 대한 비밀을 차근차근 풀어가는 연구를 친절하게 전달하고 있다.

우리 우주가 현재까지 어떻게 진화해 왔는지에 대해서 말하는 ‘표준 우주론 모형’에는 이름만 들어도 어려운 문제들이 있다. 지평선, 편평도, 자기홀극 등이다. 이 문제들을 20세기 중반을 지나면서 많은 천체물리학자 및 입자물리학자들에게 알려지기 시작했다. 이를 설명하기 위해서 1980년대에 초기 우주 급속 팽창 이론, 즉 인플레이션 우주론이 제안된 것이다.

위 그림은 빛의 속력 95%까지 움직이는 자전거를 타고 보는 도시풍경을 컴퓨터로 계산한 결과이다.  ⓒ우주 탄생의 비밀을 찾아서 98P

위 그림은 빛의 속력 95%까지 움직이는 자전거를 타고 보는 도시 풍경을 컴퓨터로 계산한 결과이다. ⓒ우주 탄생의 비밀을 찾아서 98P

저자는 급속 팽창 이론이 위에서 언급한 세 가지 문제를 해결하기 위함이라고 말한다. 또한 논문을 인용해 ‘현재 기존 관측들이 이미 초기 우주에 급속 팽창이 어떤 식으로든 존재했을 것이라는 이야기를 해 주고 있다는 사실을 지지하는 물리학자들이 대부분이지만, 의심의 눈초리를 갖고 있는 과학자들도 있다’고도 전하고 있다.

이 책은 우주 탄생이라는 어렵지만 흥미로운 주제를 옆에서 읽어주듯이 전달하고 있다. 우주의 근원을 탐색하는 것은 과학을 통해 모든 것의 시작을 찾는 여정이라고 할 수 있다. 이 책을 통해 우주가 품고 있는 무한히 많은 비밀로 떠나는 긴 여정에 동참해보길 바란다.

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