20세기 과학혁명은 두 가지 중대한 사건으로 이뤄져있다. 바로 ‘양자역학’과 ‘일반상대성이론’이다. 두 이론 모두 실험을 통해 확인됐고, 현대 기술 발전의 많은 부분을 가능하게 만들었다. 하지만 두 이론이 세계를 서술하는 방식은 양립이 불가능하다. 마치 서로 존재하지 않는 것처럼 각각 수립됐다. 일반상대성이론 교수의 강의 내용은 옆 강의실에서 양자역학을 가르치는 동료 교수가 보기에 말도 안 되는 것일 테고, 그 반대의 경우도 마찬가지다.
우리의 세계는 양립 불가능한 두 이론을 모두 따를 수 없기에, 무슨 수를 써서라도 이 둘을 연결해야 했다. 이 임무가 바로 ‘양자중력’의 핵심 문제이다. 세계적인 이론 물리학자 카를로 로벨리는 20대 때 이 문제에 자신의 인생을 몽땅 바치기로 마음 먹었다. 시공간에 대한 근본적인 개념들을 연구할 수 있었고, 도저히 해결할 수 없어 보이는 문제가 그의 마음을 사로 잡았던 것이다.
당시 이탈리에서도 이 문제를 연구하는 사람이 거의 없었고, 교수들도 “막다른 길이나 다름없다”며 카를로 로벨리의 도전을 만류했다. 하지만 그는 막다른 길로 떠나 그 길에서 공주를 만나고 보석을 구하게 된 ‘조반니노’의 우화를 떠올리며 그 길로 떠났다. 그리고 그는 말한다. “나는 그 막다른 길에서, 공주와 수많은 보석들을 찾아냈다!”
시간과 공간이 없는 세계, 그곳에서 펼쳐지는 우주에 관한 새로운 이야기!
그렇게 카를로 로벨리는 이 문제의 해결을 평생의 업으로 삼고, 초끈이론을 대신할 새로운 ‘루프양자중력이론‘을 수립하는 데 오랜 시간 공을 들였다. 그 과정에서 물리학 이론의 토대가 된 기존의 공간과 시간 개념의 문제는 무엇인지, 이를 해결하는 데 왜 루프 개념이 필요한지, 루프가 무엇을 의미하는지, 루프이론이 추측하는 공간과 시간의 이미지는 무엇인지, 루프이론이 어떻게 중력의 양자효과를 설명하는지, 특히 초기 우주의 대폭발과 블랙홀 내부에서의 운동을 어떻게 설명하는지 등의 문제를 놓고, 이에 관심을 가진 물리학자와 수학자 그리고 철학자들과 진지한 만남과 토론을 계속 이어왔다.
이 책은 이러한 그의 여정을 소상히 담고 있다. 카를로 로벨리에 따르면, 우주에는 그동안 우리가 알고 있던 공간이나 시간이 존재하지 않는다. 공간은 알갱이화된 중력장들의 연결망이고, 시간은 사건과 사건 간의 관계일 뿐이다. 이는 우리의 인식으로 쉽게 받아들여지기 힘들고, 여러 가지 강력한 궁금증이 생긴다. 정말 시간이 존재하지 않는다면, 우리가 살고 있는 이 세상과 우주를 어떻게 이해할 수 있을까? 우리가 인식하는 과거, 현재, 미래는 무엇으로 설명할 수 있을까? ‘이전’과 ‘이후’를 구분하는 것은 무슨 의미가 있을까? 지금 이순간에도 멈추지 않고 움직이는 시계 초침은 어디를 향하고 있을까? 이러한 시공간에 관한 본질적인 질문들을 시작으로 ‘시간 없이’ 우주를 이해할 수 있는 새로운 시각에 대한 물리학의 대답을 찾아나간다. 늘 그렇듯, 카를로 로벨리는 수식 없이 쉽고 명확하고 아름다운 문장들로 이 모험을 생동감 넘치게 그려내고 있다.
