[테마가 있는 책여행]현대물리학과 신비주의(6)

아마도 입자물리학자들보다 더 헌신적으로 ‘궁극의 답’을 찾는 사람들도 없을 터이다. 그들은 이 세상의 모든 복잡한 현상이 실제로는 단일한 무엇의 현시(顯示)에 불과하다는 사실을 증명하고 싶어 한다.

아인슈타인은 최초로 궁극의 답을 추구한 현대인이었다. 그는 만년에 자신의 상대성이론을 양자역학과 하나로 통일할 수 있는 이론을 발견하기 위해 모든 노력을 쏟아 부었다. 그가 통일장이론을 통해 알고 싶었던 것은 이러한 것이었다. 우주의 탄생은 피할 수 없는 것이었는가? 우주를 창조할 때 신은 얼마나 많은 것을 선택할 수 있었는가?

물리학이 곧 자연에 대한 완전한 통일이론을 획득할 것이라고 예견한 우리 시대의 대표적인 과학자는 스티븐 호킹이었다. 1998년 발간된 뒤 세계적으로 1000만 부가 팔려 나간 베스트셀러 ‘시간의 역사’(김동광 옮김·까치)에서 호킹은 “컴퓨터가 독자적으로 궁극의 이론을 획득할 가능성이 있다”며 “그때 우리는 비로소 신의 마음을 알게 될 것”이라고 말했다.

과학저술가 존 호건에 따르면 1980년대 초 세계의 저명한 물리학자들은 대부분 ‘초끈이론(superstring theory)’을 그들이 그토록 수립하고자 애써 왔던 통일이론으로 믿었다고 한다. 호킹도 그렇게 여겼다.

너무도 난해해서, 또는 너무도 심오해서 수학적으로밖에 표현되지 않는 이 이론은 10차원 초공간 속에서 요동하고 있는 ‘에너지 고리’가 모든 힘과 입자를 생성시키며 여기서 시간과 공간이 만들어진다고 한다.

호건은 수많은 물리학자에게 물어보았지만 아무도 초끈이 무엇인지 정확히 이해할 수 있도록 도와주지 못했다며 “초끈은 우리 세계의 그 무엇과도 상응하지 않는 일종의 수학적 원료”라고 말한다.

초끈의 크기는 상상을 초월할 정도로 극미하다. 가령 끈을 양성자만 한 크기로 확대한다면, 양성자는 태양계만 한 크기로 확대된다. 이론상으로는 초끈이 들어 있을 것으로 생각되는 영역을 탐사하려면 둘레가 1000광년이나 되는 입자가속기를 건설해야 한다.

초끈이론은 경험적 영역을 완전히 이탈하고 있는 것이다! ‘너무도 아름다워서 틀릴 수가 없다’는 이 초끈이론은 어떠한 직접적인 증거도 내놓을 수 없다. 그것은 ‘순수한 사고’의 도약을 나타낸다.

1960년대 쿼크 개념이 도입될 때만 해도 과학에 충만했던 자기 신뢰는 이제 놀랄 만큼 사그라지고 있다. 상대성이론과 양자역학 이후 현대과학은 이미 우리가 획득한 진리의 한계를 뛰어넘지 못하고 있는 것이다. 현재의 과학지식에 내재해 있는 결점들을 지적하는 데 몰두함으로써 오히려 과학의 신화화를 부추기는 듯하다.

대표적인 낙관주의자인 호킹도 2005년에 다시 쓴 ‘시간의 역사’에서 미묘한 견해를 보인다.

“오직 하나의 통일이론이 존재한다고 하더라도 그것은 단지 방정식의 집합일 뿐이다. 이 방정식에 생기를 불어넣어 우주를 만든 것은 무엇일까? 우주는 왜 존재해야 하는가? 우리는 통상적인 과학의 방법으로는 이러한 질문에 답할 수 없을 것이다.”(‘짧고 쉽게 쓴 시간의 역사’)

그러나 우리가 존재하는 한 우리가 왜 여기에 존재하는지를 밝혀내려는 과학자들의 노력은 멈추지 않을 것이다. 궁극의 물음에 대한 궁극의 답을 찾으려는 그들의 시도는 선승들의 영원한 화두에 닿는다.

왜 무(無)가 아니고 유(有)인가?

이기우 문화전문기자 keywoo@donga.com