고대 그리스의 철학자들은 겉으로 드러나는 형태의 다양성이 그 속에 근본적인 통합을 감추고 있다고
추측했다. 또한 그것들은 간단하면서도 확실한 하나의 법칙으로 표현할 수 있다고 믿었다. 이로부터 물리학은 자연계에 알려진 여러 법칙들을 통합하려는 시도를 해 왔다.그 결과 물리학자들은 자연계의 힘들을 크게 △강력 △약력 △전자기력 △중력이라는 4개의 힘으로 표현했고, 중력을 제외한 나머지 힘들을 하나로 묶는 데 성공했다. 그러나 이후 물리학자들은 중력이 시공간을 휘게 하는 힘이라고 보는 일반 상대성 이론과 미시 세계에서 입자들의 행동을 확률의 파동으로 보는 양자역학의 통합에는 실패했다. 미시세계에서 양자적으로 요동치는 공간을 일반상대성 이론의 계산법으로는 도저히 설명할 수가 없었다. 많은 물리학자들은 뜻밖의 곳에서 해결의 단서를 찾았다. 초끈이론(Super-string theory)이 바로 그것이다. 그동안 물리학자들은 우주를 이루는 가장 작은 입자는 점의 형태라고 생각했고, 사실 현재까지도 측정가능한 영역에서는 그렇게 보인다. 하지만 마이클 그린과 존 슈바르츠는 우주를 구성하는 가장 작은 입자는 점이 아니라‘끈’이라는 놀라운 주장을 제기했다.

이‘길이’를 가진 끈이 중력에 관한 양자역학과 일반상대론의 충돌을 해결시킬 방법을 제시한 것이다. 초끈이론에 의하면 우주의 모든 물질은 진동하는 끈으로 이뤄져 있고, 끈이 진동하는 방식에 따라 입자의 성질(질량과 힘전하)이 결정된다.이는 놀랍게도 세상의 모든 것을 끈하나로 설명할 수 있음을 의미한다.

물론 초끈이론은 현재의 관측 장비로는 사실 여부를 증명할 수 없다. 그럼에도 세상의 모든 것을 하나로 통합할 수 있다는 매력에 여러물리학자들과 일반인들의 관심이 쏠리고 있다. 만약 이 이론이 사실이라면, 각각의 끈들에 의해 정연하게 연주되는 우주를 어느 유명 서적의 이름처럼‘Elegant Universe’라고 불러야 하지 않을까.

김재우(물리·2)

 

〈생각의 전환, 뉴턴〉은 물리학과 소모임 F.M.A.에서 연재하는 과학칼럼입니다.

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