시간이란 무엇인가? 현대물리학이 말하는 거의 모든 시간의 역사!

시간이란 대체 무엇인가? 일상생활에서 가장 많이 쓰이면서도 모호하고 심오한 시간의 수수께끼를 풀고자 물리학자이자 천문학자인 저자가『시간 연대기』에서 ‘시간’에 대한 방대하고 치밀한 탐구를 담았다. 저자는 인간에게 빅뱅이 일어난 선사시대부터 전자기에너지파에 의해 전 세계가 수밀리초 단위의 시간 리듬으로 엮인 디지털시대까지 시간이 어떻게 변해왔는지 추적한다. 더불어 인간이 시간에 던졌던 핵심 질문 다섯 가지를 통해 우주와 시간의 물리학적 문화사적 통찰을 엮어낸다.

이 책은 인간이 만든 ‘물질’이 인간의 시간과 우주의 시간에 미친 영향을 흥미롭게 분석한다. 이에 구석기시대부터 원자시계에 따라 움직이는 현대까지 인간의 문화 속 시간의 역사를 광범위하게 다룬다. 특히 고도로 추상적이고 이론적인 물리학적 시간과 인류가 다룬 거대한 우주의 시간에 대한 질문들 주전론과 지동설, 팽창우주, 빅뱅이론의 특이점 등이 일상생활의 시간 경험과 어떤 상호작용을 했는지 속도감 있게 그려낸다.

2만 년 인류 역사를 관통하는 주제인 ‘시간’에 대한 방대하고 치밀한 탐구
시간의 물리학과 문화사를 비범한 통찰력으로 아우른 거의 모든 시간의 역사
선사시대부터 디지털시대까지, 신화적 우주에서부터 다중우주까지
우주의 역사와 인간의 시간 사이의 얽히고설킨 관계의 수수께끼를 파헤친다.

시간이란 대체 무엇인가? 현대 물리학이 말하는 시간의 모든 것
너도나도 쓰는 말이면서도, 그 진정한 의미를 알기 어려운 주제로 시간 만한 게 또 있을까? 시간은 대체 뭘까? 왜 과거로는 흐르지 않고 미래로만 흘러가는 것일까? 시간에 시작과 끝이 있을까? 물질이 존재하지 않는 우주에 시간이 존재할까? 뉴턴이 말한 것처럼 절대시간이 있는 것일까? 아니면 아인슈타인의 말처럼 시공간은 휘어져 있는 것일까? 과연 상대성이론의 쌍둥이 역설은 가능한 것일까? 최근 일부 물리학자들의 주장처럼 시간은 환상에 불과할까? 여러 개의 우주 풍경이 있는 것처럼, 시간 또한 여러 개의 시간이 있는 것일까?
일상생활에서 가장 자주 사용하는 말이면서도 어느 순간 심오한 철학적, 물리학적 사유의 세계로 들어 가버리는 시간의 수수께끼는 어떻게 풀 수 있을까? 물리학자이자 천문학자인 지은이는 이 책에서 인간에게 의식의 빅뱅이 일어났던 선사시대부터, 전자기에너지파에 의해 전 세계가 수밀리초 단위의 시간 리듬으로 엮인 디지털시대까지 시간이 어떻게 변해왔는지를 추적한다. 먼 옛날 의식이 생기기 시작한 때부터 지금까지 인간이 시간에 대해 던졌던 핵심 질문 다섯 가지를 통해 우주와 시간의 물리학적 문화사적 통찰을 엮어낸다.

신화시대부터 끈이론과 다중우주까지 끝없는 논쟁을 일으킨 우주와 시간에 대한 다섯 가지 질문
시간에 대한 질문은 인간이 볼 수 있는 가장 거대한 존재인 우주에 대한 질문과 항상 맞닿아 있었다. 또한 인간이 던진 시간과 우주에 대한 질문은 신화의 시대에서부터 지금까지 반복되고 있다. 지은이가 말하는 다섯 가지 질문은 이렇다. 우주는 하나일까, 아니면 여러 개일까? 우주는 무한한가 아니면 유한한가. 우주는 스스로 존재할까? 시간은 스스로 존재할까? 우주는 시간적으로 시작과 끝이 있을까? 이런 질문들은 인류 역사에서 계속 반복되었다는 것이다. 그리스시대의 파르메니데스와 헤라클레이토스의 변화에 대한 논쟁, 여러 우주의 존재를 예상했던 조르주 브루다노와 라이프니츠, 코페르니쿠스와 뉴턴 그리고 아인슈타인으로 이어지면서 벌어진 우주의 무한함과 유한함에 대한 논쟁, 시간의 속성과 본질을 놓고 쏟아진 다양한 물리학 이론, 10500개의 우주 풍경을 이야기하는 끈이론과 다중우주론, 시간은 환상이며 종말을 주장한 물리학자 줄리언 바버, 시계의 불확정성을 이야기하는 양자우주론자 안드레아스 알브레히트에 이르기까지 인류 역사를 관통하는 주제 ‘시간’은 늘 이 다섯 가지 질문과 관련되어 있었다.

아인슈타인의 상대성이론이 나올 수밖에 없었던 이유에는 철도와 전보가 있었다? 뉴턴의 중력법칙은 공장 노동자들의 시간 규율과 어떤 관계가 있을까? 증기엔진과 열역학 제2법칙은? 세탁기와 라디오, 인공위성, 원자폭탄, 이메일, 휴대전화 등 인간이 만든 ‘물질’이 인간의 시간과 우주의 시간에 미친 영향을 흥미롭게 분석한다.
책은 동물의 뼛조각에 달의 변화를 기록하던 구석기시대부터 100억분의 1초의 정확도로 시간을 측정하는 원자시계에 따라 움직이는 현대까지, 인간의 문화 속 시간의 역사를 광범위하게 다룬다. 여기서 지은이는 인간의 기술로 만들어낸 ‘물질’이 인간의 시간 경험에 어떤 영향을 미쳤는지를 통찰력 있게 분석한다. 새로운 물질이 인류 역사에 개입하면서 인간의 시간과 우주의 시간이 변화했다는 것이다. 지은이가 책에서 중요하게 다루는 물질을 꼽아보면, 신화, 달력, 시계탑, 증기엔진, 전기조명, 철도와 전신, 세탁기와 라디오, 인공위성, 원자폭탄, 이메일 등 일상생활과 밀접한 것들이다. 인간의 삶에 물질적 개입이 어떻게 이뤄지는지를 분석하면서 지은이는 고대 시대의 달력과 정치적 권력의 연관성을, 뉴턴의 절대시간과 절대공간 그리고 중력법칙이 산업혁명의 공장 노동자들의 일상과 어떻게 연결되는지를, 전기 조명의 발명이 인간에게서 밤을 몰아내는 과정을, 철도와 전보가 아인슈타인의 상대성이론의 탄생에 어떤 영향을 끼쳤는지를, 세탁기와 라디오, 인공위성과 원자폭탄이 빅뱅이론과 인플레이션이론과 어떻게 연결되는지를 흥미진진하게 그려내고 있다. 특히 고도로 추상적이고 이론적인 물리학적 시간과 인류가 다뤘던 가장 거대한 우주의 시간에 대한 질문(프톨레마이오스의 주전론, 코페르니쿠스의 지동설, 허블의 팽창우주, 빅뱅이론의 특이점, 끈이론의 풍경, 다중우주)이 일상생활의 시간 경험과 어떤 상호작용을 했는지를 속도감 있게 그려낸다.

빅뱅이론은 끝났다. 끈이론과 다중우주는 아직 아무것도 검증된 것이 없는 SF에 불과하다!
물질은 인간의 시간뿐만 아니라 우주의 시간 역시 변화시켰다. 이런 시간 변화의 양상은 20세기 내내 등장했던 팽창우주와 빅뱅이론, 인플레이션이론과 끈이론, 다중우주를 넘나들며 설명하는 지은이의 논의에서 모습을 드러낸다. 이런 논의 끝에 지은이는 시간이 0이 되는 지점, 우주가 탄생한 순간, 질량에너지 밀도가 무한하고 부피는 0이 되는 지점, 다시 말해 특이점이라는 딜레마에 빠지게 된 빅뱅이론의 종말을 말한다. 하지만, 빅뱅이론의 대안으로 나온 끈이론이나 양자중력이론, 브레인우주론, 다중우주는 어떨까? 시간의 본질과 우주의 시작과 끝에 대해 명쾌한 설명을 제시할까? 지은이는 과학이 관찰 가능하고 검증 가능한 것을 다룬다는 점에서 강력한 힘을 가지는데, 이렇게 볼 때 현대 물리학의 모습은 불만족스럽다고 말한다. 숨겨진 차원이나 보이지 않는 다른 우주들에 대한 이야기가 이론적 모델로서는 설득력 있지만, 아직까지는 검증되지 않는 SF에 불과하다는 것이다. 지은이는 이 책의 가장 중요한 통찰인 인간의 시간과 우주의 시간이 얽히고설켜 진화했음을 이해하는 것이 자꾸만 형이상학 쪽으로 가는 현대 물리학의 흐름을 극복하고, 진정한 과학적 우주론과 시간의 밑그림을 그리는 데 유용하다고 본다.

머리말: 시작과 끝
이것은 시간에 대한 이야기이다 / 지금부터 태초까지 / 태초부터 지금 여기까지 / 인간의 재발견

1장: 말하는 하늘, 시간을 알려주는 돌
종잡을 수 없는 시간 / 의식의 빅뱅 / 하늘의 주기 / 시간 속으로 들어가다 / 집에 머무르다 / 시간과 반복

2장. 도시, 주기, 주전원
시간과 도시혁명 / 우주를 창조하다 / 물질과 정신의 메커니즘 / 인간의 우주 / 질서정연한 코스모스 / 시간과 변화, 그리고 우주에 대한 다섯 가지 질문

3장. 시계와 종탑, 신의 영역
시간이 구분되다 / 달력과 권력 / 아테네와 예루살렘 / 시계의 승리 / 코페르니쿠스와 갈릴레오 / 무한함과 유한함 / 시계 같은 세계

4장. 시계장치 우주와 공장의 시계
두 남자와 하나의 새로운 시간 / 크라울리의 철칙 / 신의 감각적 장소 / 하늘의 지도, 지구의 지도/ 시간의 재설계 / 밤이 사라지다 / 우주론과 엔트로피 / 끝 그리고 시작

5장. 동시성의 문제
새로운 ‘지금’ / 철도와 표준시간대 / 전보와 시공간의 정치적 문제 / 동시에 경험하는 지금! / 기준틀에 올라타다 / 특수상대성이론의 탄생 / 시간과 공간에서부터 시공간까지 / 어떻게 생각과 사물이 세상을 만들까

6장. 팽창우주, 라디오와 세탁기
전자제품 노예들과 세탁시간 / 우주론을 둘러싼 대논쟁 / 아인슈타인의 우주론 / 팽창하는 우주 / 집에는 라디오가 있어야 한다! / 움직이는 세계

7장. 빅뱅, 텔스타 그리고 새로운 아마겟돈
핵의 시대 / 무로부터의 우주? / 운명의 날 시계 / 원자핵의 세계 / 통신위성의 탄생 / 빅뱅이론의 승리 / 우연한 발견

8장. 인플레이션이론, 휴대전화, 아웃룩의 세계
가속화된 변화 / 아웃룩의 세계로 들어가다 / 우주론과 입자물리학의 표준모형 / 태초의 순간에 대한 문제 / 인플레이션 우주론 / 암흑물질 / 지도에 그려진 시간과 공간 / 암흑에너지 / 창조의 파문

9장. 주기적 우주론과 양자중력
믹스마스터 우주 / 물리학의 성배, 양자중력이론 / 끈이론의 혁명 / 세계가 충돌할 때 / 시작이 없는 폭발 / 인플레이션, 주기적 우주론 / 주기와 창조

10장. 시간의 화살과 다중우주
매력적인 다중우주 / 인플레이션은 어떻게 발생했는가 / 영원한 인플레이션 / 시간의 화살 / 평범한 우리 우주 / 많은 우주들, 하나의 과학

11장. 시간의 종말, 시계의 불확정성
반항아들 / 시간의 종말 / 시계의 종말 / 법칙의 종말 / 반란의 외침

12장. 풀이 누운 들판에서
이야기를 끝맺으며 / 효율적인 세상의 압제 / 만들어지고 있는 우주 / 우주의 가면 / 풀이 눕는다

미주
참고문헌
그림출처
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