‘만물의 이론’ 혹은 ‘궁극의 이론’이라는 게 있다. 우주와 자연법칙의 모든 것을 하나로 설명하려는 이론으로, 이는 수학적 모형을 통해 물리학의 세계와 시스템을 설명함으로써 과거와 미래의 자연현상을 이해하고 예측하는 학문인 이론물리학의 최대 과제로 꼽힌다. 자연에는 전자기력, 강한 핵력(양성자·중성자 사이 존재한 강력한 인력), 약한 핵력(물질에서 벌어지는 방사성 붕괴에 관여하는 힘), 중력 등 네 개의 기본적인 힘이 존재하는데, 하나의 방정식으로 이 네 가지 힘을 묶어 설명할 수 있는 ‘만물의 이론’이 발견된다면 우주 만물의 움직임을 설명하고 예측할 수 있다고 물리학자들은 기대한다. 하지만 오랜 물리학의 역사에서도 아직은 찾아내지 못했다.
이론물리학자이자 ‘불가능은 없다’ 등 베스트셀러를 쓴 미치오 카쿠는 신간 ‘단 하나의 방정식’에서 이 이론을 발견하려 노력하며 발전해 온 물리학을 돌아본다. 그는 ‘궁극의 이론’에 대해 “빅뱅에서 우주의 종말에 이르는 모든 과정이 단 하나의 방정식에서 도출된다고 상상해보라. 이 얼마나 심오하고 강력한 이론인가”라고 말하며 “‘이 세상은 무엇으로 이루어져 있는가?’라는 질문의 해답을 찾아온 2,000년 과학사에 마지막 마침표를 찍어줄 최후의 종결자”라고 설명한다. 이론이 정립된다면 시간 여행은 가능한지, 우주를 창조한 빅뱅 이전엔 뭐가 있었는지, 우주는 어디서 왔는지 등의 질문에 대한 답을 찾을 수 있다. 만물의 이론을 발견함으로써 답을 찾게 될 ‘우리와 우주는 왜 존재하는가’라는 질문은 세상을 만든 신의 의도와 연결된다는 점에서 철학적일 뿐 아니라 종교의 영역에도 닿아 있다.
저자는 고대 그리스의 원자론부터 뉴턴의 고전역학, 아인슈타인의 상대성이론, 닐스 보어와 하이젠베르크 등의 양자역학을 거쳐 표준모형에 이르는 물리학의 발전 과정을 전한다. 이를 통해 자연의 네 가지 힘이 서로 어떻게 얽혀 있으며, 이들이 통일돼야 할 과학적 근거가 무엇인지 전한다. 가장 최근에 나타난 이론도 소개한다. 세상의 모든 것이 1차원의 끈으로 이뤄져 있으며 끈이 존재하는 시공간은 10차원이라는 이른바 ‘끈이론’인데, 이를 증명하려면 태양계 만한 입자가속기가 필요하기 때문에 증명은 사실상 불가능하다. 끈이론이 ‘만물의 이론’에 가장 가까이 와 있다고 말하는 저자는 “'만물의 이론'을 찾기까지 물리학자들이 온갖 우여곡절을 겪을 것”이라면서도 “언제가 되었건 인류 앞에 반드시 모습을 드러낼 것이다. 적어도 나는 그렇게 믿는다”라고 강조한다. 1만7,800원.
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