자료검색

이론 입자물리학의 역사와 현주소에 대한 연구서『초끈이론의 진실』. 이론체계를 실험으로 검증할 결과를 내놓지 못한 초끈이론이 현재 이론물리학자들 사이에서 유행하는 이유를 논리정연한 필체로 서술하고 있다. 이론물리학을 전공한 수학자인 저자는 초끈이론이 체계적으로 잘 정의된 이론이 아니라, 아직 실현되지 않은 희망사항의 집합체라고 지적한다.

이 책에서는 초끈이론의 위상과 그 실체를 규명하기 위해 먼저 표준모형 완성에까지 이르는 100년간의 입자물리학 발전사를 상세하게 설명하였다. 특히 학문 발전은 이론과 실험이 서로를 검증하며 보완할 때 이루어진다는 점과, 수학이 물리학 발전에 끼친 중요성을 강조하고 있다.

이를 바탕으로 저자는 과학, 철학, 미학, 사회학 등 다양한 시각에서 초끈이론의 문제점을 짚어낸다. 과학이론으로서 실격요소를 지닌 초끈이론이 이론물리학의 중심에 진출하게 된 이유를 당시의 시대 상황이나 물리학계의 권력 구조와 같은 뒷이야기들과 함께 밝히고 있다. 초끈이론의 현주소를 돌아보고, 최선의 해결책을 모색할 것을 제안하는 책이다.

초끈이론은 아무것도 예견하지 못하면서 이리저리 핑계만 둘러댄다."

-리처드 파인만, 물리학자



"현재 끈이론이 맞닥뜨린 가장 큰 문제는 아직 이론으로 진화하지 못했다는 점입니다."

-에드워드 위튼, 초끈이론학자



초끈이론을 열렬히 숭배하는 사람들도 M-이론의 'M'이 무엇의 약자인지 모른다. M은 어머니Mother인가? 아니면 그들이 그토록 주장하는 막Membrane을 의미하는가?

내가 보기엔, 자위Masturbation가 그 뜻에 가장 어울린다.

-주앙 마게이주, 우주론학자



이 책에서 저자 피터 보이트는 물리학계에서 초끈이론이 가지는 위상과 그 실체를 명확히 하기 위해 먼저 표준모형 완성에까지 이르는 100년간의 입자물리학 발전사를 꼼꼼하게 설명한다. 그가 특히 강조하는 것은 학문 발전은 이론과 실험이 서로를 검증하며 보완할 때 이루어진다는 점과, 수학이 물리학 발전에 끼친 중요성이다. 물리계에서 수학적 대칭이 가지는 의미와 그 중요성을 현란한 비유 대신 엄밀한 정의로 우직하게 설명하는 그의 정공법은, 『엘러건트 유니버스』로 백만장자 반열에 오른 같은 대학의 교수 브라이언 그린보다는 인기가 없을지 몰라도 그 가치는 절대 떨어지지 않는다.



이론물리학을 전공한 수학자라는 그의 입장에서 볼 때, 초끈이론은 수학의 아름다움에만 치중한 나머지 '검증 가능한 계산결과'를 25년이 지나도록 단 하나도 내놓지 못한 채로 자원과 인력을 잡아먹어 가는 이론물리학계의 천덕꾸러기이다. 이런 초끈이론이 이론물리학의 중앙무대에 진출하게 된 '진실'을 그는 당시 시대 상황과 물리학계의 권력 구조 같은 다양한 뒷사정들과 함께 낱낱이 밝혀 낸다.



올해 9월 유럽 입자물리연구소가 거대 강입자 충돌기LHC 가동에 성공하면서 이론물리학에서 제안한 모형을 검증할 수단이 드디어 물리학자들의 손에 주어졌다. 초끈이론학자들이 자신의 현주소를 냉철하게 돌아보고 최선의 해결책을 모색하기를 요구하는 그의 외침은, 이미 주변인의 참견 수준을 넘어서 입자물리학계에서 서서히 대두하는 조용하지만 확고한 목소리가 되었다.



[아마존 독자 서평]



완벽한 해독제!

나는 지난 30년간 물리학, 우주론, 양자 물리학에 관한 교양도서들을 읽어 왔다. 필연적으로, 10년 전부터 내 서가는 소위 "끈이론" 이란 이름의 기적적인 새 이론의 미덕을 (끊임없이) 찬양하는 책들로 채워졌다.

이 책들은 끈이론이 최후에는 양자장이론과 일반상대성이론의 통합을 이루어 주며, 우주 폭발의 최초 순간은 곧 수수께끼가 아니게 될 거라고 믿게끔 언제나 나를 이끌었다.



나는 뭔가 이상하다는 점을 느꼈어야 했다. 웬만한 사람(물리학자가 아닌 사람을 뜻한다)이 미적분학이나 위상수학에 대한 최소한의 이해만 가지고 양자역학이나 일반상대성이론의 요점 정도는 이해할 수 있는 데 비해, 끈 이론에서는 그런 행운이 일어나지 않는다. 이 말이 의미하는 뜻은 다음과 같다: "끈이론은 아주, 아주 복잡한 수학을 다루며, 아주 운이 좋은 극소수를 빼고는 누구나 끈이론을 이해하는 데 바보와 별반 차이가 없습니다."



『초끈이론의 진실』을 읽고 나니, 끈이론에 기반을 둔 교양도서들이 하나같이 내게 큰 의미로 다가오지 않았던 이유를 깨닫게 되었다. 끈이론은 언젠가는 '마법의 공식'이 만물이 진공에서(죄송, 무한한 숫자의 진공들에서) 팍 하고 튀어 나오는 과정을 설명해 줄 거라는 꿈이다.



나는 계속해서 교양 과학 도서들을 - 끈이론 애호가들이 쓴 책을 포함해서 - 읽어 나갈 것이다.

하지만 『초끈이론의 진실』은 물리학의 최전선에 흥미가 있는 사람이라면 반드시 읽어 봐야 할 책이다.

-Couder "JC"(벨기에 거주)



벌거벗은 임금님은 그 사실을 알리는 우리들을 괴롭힌다.

끈이론은 특이한 현상이다. 그것은 현대 역사 중 가장 "성공적인" 유사 과학인 것이다. 30년간 전례 없는 실험적 정보제공의 부재를 겪었던 고에너지 물리학계의 사정이 끈이론의 촉매가 되었다. 마치 암처럼, 끈이론은 고귀했던 인물들로 이루어진 훌륭한 집단을 모든 자원을 마르게 하면서 자신을 선전하고 끊임없이 세력을 늘리는 자동인형들로 바꾸어 놓았다. 후세의 과학사가들은 열이면 열, 이 기묘한 사건을 연구하는 일로 자신들의 경력을 쌓을 것이다. 그러나 아직 시작되지는 않았다. 이 책은 완전무결하지는 않지만, 이 역사적 현상을 진지하게 인정하고 기록하려는 첫 번째 시도로써 반드시 읽어 봐야만 한다.

-M. wang(미국 코네티컷 주 거주)



고마워요, 피터.

굉장한 책이다. 이 책에는 읽기 쉬운 부분과 어려운 부분이 공존한다. 그러나 요점은 물리학 연구에 다양성이 필요하다는 것이며, 나는 이에 동의한다. 피터는 끈이론이 자신들의 선전에 어울리지 않는 행보를 보이고 있고, 우리의 세금이 끈이론만이 아닌 다양한 영역의 연구 계획에 더 잘 쓰일 수 있다는 사실을 알렸다. 여기 나온 펜로즈의 선진적인 아이디어들을 보라. 나는 이 탁월한 접근들에 의거해서 피터 보이트와 리 스몰린, 로저 펜로즈의 물리학 연구기금 심사위원회 참여를 지지한다.

- George "George"(미국 오레곤 주 코발리스 거주)

감사의 글

입문

이 책에 대하여



1장 새 천년을 맞이한 입자물리학



2장 생산도구

기본 원리

실헙 입자물리학의 대략적인 역사

현재의 가속기들

입자가속기:앞으로의 전망



3장 양자이론

양자이론의 역사



4장 양자장이론



5장 게이지대칭과 게이지이론



6장 표준모형

표준모형:약전자기 상호작용

표준모형:강한 상호작용



7장 표준모형의 쾌거



8장 표준모형의 문제점



9장 표준모형을 넘어서

대통일이론

테크니컬러

초대칭, 그리고 초중력



10장 양자장이론과 수학에 대한 새로운 통찰

에드워드 워튼

양-밀스 이론과 수학에 등장한 순간자

격자 게이지 이론

큰 N

비정상성과 양자역학적 대칭붕괴

위상수학적 양자장이론



11장 끈이론:역사

S-행렬 이론

최초의 끈이론

초끈이론의 1차 혁명기

초끈이론의 2차 혁명기



12장 끈이론과 초대칭:과학적 평가

초대칭

초끈이론

끈이론과 초대칭, 그리고 수학



13장 아름다움과 어려움



14장 초끈이론은 과연 과학인가?



15장 보다노프 사건



16장 마을에서 벌어지는 유일한 게임:끈이론의 권위와 영광



17장 끈이론의 경치



18장 다른 관점들



19장 결론



옮긴이 후기

후주

찾아보기