감탄하며 읽었다. 19세기, 고전물리학자들이 물리학의 끝을 말할 때—자연현상이 모두 물리 이론으로 설명되는 것처럼 보였으므로—부터 시작해서 현대 물리학—상대성이론, 양자역학—을 거쳐 현재에 이르기까지, 물리학의 ‘진화’에 대해 논의한다. 이제 더 이상 실험으로 테스트할 수 없는 영역을 다뤄야만 하는 물리학—좀 더 정확히는 입자물리학—에게 저자는 이제 또 다른 끝이 다가왔다고 말한다. 그래서 책의 제목이 ‘물리학의 끝’이다.
입자물리학자들에게는 자연의 모든 힘과 입자들을 통합적으로 설명하는 이론을 만들어서 우주의 모든 것을 이해하고자 하는 욕망이 있다. 이러한 이론을 ‘통일 이론(unified theory)’ 또는 ‘만물의 이론(theory of everything)’이라 하는데, 이미 제안된 이론의 하나가 예측한 것은 아직 실현되지 않고 있으며(양성자 붕괴 실험), 논의하는 에너지 영역이 너무 높아서 더 이상 실험할 수 있는 영역에서 예측을 내놓지 못하고 있다. 이러한 상황에서 만물의 이론으로 논의되는 모든 이론들은 ‘신화’에 불과하다고 저자는 말한다. 여기서 책의 부제—‘통일 이론의 신화’—가 나왔다.
책은 1993년에 나왔는데, 우리말로는 1996년에 <물리학의 끝은 어디인가>라는 제목으로 번역됐다. 책이 나온 이후에도 많이 회자된 주목할 만한 발견들이 있었다. 우주의 가속팽창(1998년), 힉스 보손Higgs boson의 발견(2012년), 중력파의 검출(2015년) 등이 그것들인데, 이러한 발견들도 이 책의 결론을 바꾸지는 않았으며 저자의 주장은 여전히 유효하다고 생각한다.
이 책을 진작 읽었으면 하는 아쉬움이 있다. 입자물리학의 한계와 끝에 대한 여러 책이 있는데, 그 중 첫 번째로 꼽을만하다. 현대 물리학의 발전을 설명한 부분도 일품이고, 문장도 잘 읽힌다. 기술적 논의는 비교적 간략하지만 핵심을 잘 짚어 물리의 ‘영혼’을 엿본 것 같은 느낌이 든다.
책의 제일 마지막 문단:
... Modern physics was set on its present course by the pragmatic methods of Newton and Galileo and their many successors, and this effort, three centuries old, has led to the elaborate physical understanding we now possess. But this kind of physics seems to have run its course. Experiments to test fundamental physics are at the point of impossibility, and what is deemed progress now is something very different from what Newton imagined. The ideal of a theory of everything, in the minds of the physicists searching for it, is a mathematical system of uncommon tidiness and rigor, which may, if all works out correctly, have the ability to accommodate the physical facts we know to be true in our world. The mathematical neatness comes first, the practical explanatory power second. Perhaps physicists will one day find a theory of such compelling beauty that its truth cannot be denied; truth will be beauty and beauty will be truth—because, in the absence of any means to make practical tests, what is beautiful is declared ipso facto to be the truth.
This theory of everything will be, in precise terms, a myth. A myth is a story that makes sense within its own terms, offers explanations for everything we can see around us, but can be neither tested nor disproved. A myth is an explanation that everyone agrees on because it is convenient to agree on it, not because its truth can be demonstrated. This theory of everything, this myth, will indeed spell the end of physics. It will be the end not because physics has at last been able to explain everything in the universe, but because physics has reached the end of all the things it has the power to explain. (p. 255)
... 뉴턴과 갈릴레오, 그리고 여러 후계자들의 실용적 방법이 현대 물리학의 진로를 결정해 왔으며, 3세기가 지나 이러한 노력은 지금 우리가 갖고 있는 정교한 물리적 이해를 낳았다. 하지만 이런 종류의 물리학은 이제 그 수명이 다한 것처럼 보인다. 근원적 물리를 시험하기 위한 실험은 불가능한 지경에 이르렀고, 현재 진보라고 여겨지는 것은 뉴턴이 상상했던 것과는 많이 다르다. 만물의 이론을 좇는 물리학자들에게 그 이론은 범상치 않은 깔끔함과 엄격함을 갖춘 수학적 시스템이다. 만약 모든 것이 제대로 이루어진다면, 그 이론은 이 세상에 대해 우리가 옳다고 알고 있는 물리적 사실들을 포괄할 수 있을 것이다. 여기서는 수학적 깔끔함이 우선이며 실제적 설명 능력은 두 번째이다. 물리학자들은 너무 아름다워서 그 옳음을 거부할 수 없는 이론을 언젠가 찾을지도 모른다. 진리는 아름다움이 될 것이고 아름다움이 진리가 될 것이다. 왜냐하면 실제적 시험을 할 수 있는 수단이 부재하므로 아름다운 것이 결국 진리로 선언될 수밖에 없기 때문이다.
이러한 만물의 이론은 글자 그대로 신화일 것이다. 신화란 그 체계 내에서 그럴듯한 이야기이며, 우리 주변의 모든 것에 대한 설명을 제공하지만, 시험되거나 반증될 수 없다. 신화는 동의하는 것이 편리하므로 모든 이들이 동의하는 설명이다. 그 진실성을 증명할 수 있어서가 아니다. 이러한 만물의 이론, 이러한 신화는 진정 물리학의 끝을 쓸 것이다. 그것이 끝인 것은 물리학이 마침내 우주의 모든 것을 설명할 수 있게 되었기 때문이 아니다. 물리학이 설명할 수 있는 모든 것들의 끝에 도달했기 때문이다.