초공간(超空間) 이론

 

20세기의 가장 위대한 과학혁명은 우주창조와 자연의 비밀을 푸는 열쇠가 초공간이론임을 깨달은 것이다.

 

자연에 존재하는 네 가지 힘의 특성

 

 

전자기력(electromagnetic force)

 

전자기력은 전기와 자기, 그리고 빛 등 다양한 형태로 나타난다. 도시의 밤을 밝히고(조명기구), 모든 사람에게 감미로운 음악을 들려주고(라디오), 거실에서 유명 연예인을 만나게 해주고(TV), 주부들을 가사노동에서 해방시켜주고(가전제품), 음식을 데우고(오븐), 비행기와 우주선의 항로를 추적하고(레이더), 모든 가정집과 공장에 전기를 공급할 수 있는 것은(발전소) 모두 전자기력 덕분이다. 최근에는 전자기력을 이용한 컴퓨터가 등장하여 사무실과 가정, 학교, 군대 등에 혁명적인 변화를 일으켰고, 레이저는 통신, 의학, 국방성의 무기체계, 그리고 슈퍼마켓 계산대의 풍경을 완전히 바꿔놓았다(CD와 DVD, Blu-ray도 레이저로 작동한다). 현재 전 세계 인구가 소유하고 있는 재산의 절반 이상은 어떤 방식으로든 전자기력과 관련되어 있다.

 

강한 핵력(strong nuclear force, 강력)

 

강력은 뜨겁게 타오르는 별에 에너지를 공급한다. 지구에 생명체가 번성할 수 있었던 것은 태양 덕분이고 태양이 빛을 발할 수 있었던 것은 강력 덕분이니, 결국 우리는 강력 덕분에 존재하게 된 셈이다. 만일 어느 순간에 강력이 작동을 멈춘다면 태양이 어두워지면서 지구의 모든 생명체는 종말을 맞이하게 된다. 과거 한때 지구를 지배했던 공룡이 멸종한 것도 6,500만 년 전에 직경 10km짜리 운석이 지구와 충돌하면서 수많은 파편이 대기 중에 유입되어 태양을 가렸기 때문이다(대기가 태양빛을 차단하면 온도가 급격하게 떨어진다). 강력은 생명탄생의 일등공신이지만, 어느 순간에 생명을 멸종시킬 수도 있다. 굳이 수소폭탄을 터뜨리지 않더라도, 지구의 생명체는 미래의 어느날 강력에 의해 종말을 맞이할 수도 있다.

 

약한 핵력(weak nuclear force, 약력)

 

약력은 모든 종류의 방사성 붕괴에 관여하는 힘이다. 방사성 물질은 자발적으로 붕괴되면서 열을 방출하기 때문에, 약력은 지구 내부의 방사성 광물을 가열시키는 데 일조하고 있다. 이 열에너지는 가끔 화산을 통해 지표면으로 분출된다. 약력과 전자기력은 의학 분야에서도 중요한 역할을 수행하고 있다. 예를 들어 방사성 요오드(요오드의 동위원소)는 갑상선에 발생한 종양이나 특정 암세포를 제거하는데 사용된다. 그러나 방사성 붕괴는 생명을 앗아갈 수도 있다. 스리마일섬(Three Mile Island)가 그 대표적인 사례이다. 또한 약력은 필연적으로 방사성 폐기물을 양산하는데, 그 폐해는 수백만 년 동안 계속될 수도 있다.

 

중력(gravitaional force)

 

중력은 지구를 비롯한 행성들이 공전궤도를 이탈하지 않도록 잡아두고 은하의 형태를 유지시키는 힘이다. 우리가 땅에 붙어서 안전하게 지낼 수 있는 것도 지구의 중력 덕분이다. 만일 중력이 작용하지 않는다면 지표면의 모든 물체와 생명체들은 자전하는 지구에서 이탈아여 우주공간으로 내동댕이쳐질 것이다. 뿐만 아니라 지구를 에워싼 대기도 우주공간으로 흩어져서, 요행히 지하에 몸을 숨긴 생명체들도 결국은 질실사할 것이다. 또 태양의 중력이 사라진다면 지구를 포함한 모든 행성들은 머나먼 우주공간으로 날아가 꽁꽁 얼어붙을 것이다. 사실 중력이 없으면 태양도 존재할 수 없다. 태양은 안으로 잡아당기는 중력과 밖으로 작용하는 핵력이 절묘한 균형을 이루고 있으므로, 중력이 사라지면 핵력에 의해 폭발할 것이다. 그 폭발력은 수소폭탄 1조X1조 개를 동시에 터뜨린 것과 맞먹는다.

 

 

아인슈타인

 

" 자연은 우리에게 사자의 꼬리만 보여주고 있다.

사자의 몸통이 너무 커서 한 번에 모습을 드러낼 수 없겠지만, 나는 그 몸통도 자연의 일부라고 굳게 믿는다."

 

 

시공간 탐험

 

우리 인간도 벌레들과 비슷하다. 상식적인 수준에서 말하자면 우리의 세계는 사과의 표면처럼 평평한 3차원이다. 로켓을 타고 우주 어디를 가도 공간은 평평한 것처럼 보인다. 그러나 사실 우리의 우주는 사과세계처럼 보이지 않는 차원에서 휘어져 있다. 이것은 지난 수십 년 동안 수많은 실험과 관측을 통해 확인된 사실이다. 예를 들어 별에서 방출된 빛은 우주공간에서 완만하게 휘어진 곡선을 그리며 나아간다.

 

가장 흥미로운 주제는 웜홀이 공간적으로 멀리 떨어진 두 지점 뿐만 아니라 과거와 미래까지 연결할 수도 있다는 점이다.

1988년에 캘리포니아 공과대학의 물리학자 킵 손(Kip Thorne)과 그의 동료들은 시간여행이 이론적으로 가능할 뿐만 아니라 현실적으로 구현할 수도 있다고 주장하였고 세계 최고권위의 물리학 학술지인 (피지컬 리뷰 레터스)에 게재되었다. 킵 손의 이론은 각기 다른 시간대에 존재하는 두 영역이 웜홀을 통해 연결될 수 있다는 단순한 사실에 기초하고 있다. 간단히 말해서 웜홀이 과거와 미래를 연결한다는 것이다.