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블랙홀 전쟁


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서지 정보

카피: 스티븐 호킹은 틀렸다!세상에서 가장 유명한 물리학자와 싸운한 물리학자의 이야기

부제: 양자 역학과 물리학의 미래를 둘러싼 위대한 과학 논쟁

원제 THE BLACK HOLE WAR

워서 부제: My Battle With Stephen Hawking To Make The World Safe For Quantum Mechanics

레너드 서스킨드 | 옮김 이종필

출판사: 사이언스북스

발행일: 2011년 8월 31일

ISBN: 978-89-8371-249-3

패키지: 양장 · 신국판 152x225mm · 580쪽

가격: 25,000원

시리즈: 사이언스 클래식 19


책소개

스티븐 호킹은 틀렸다! 세상에서 가장 유명한 물리학자와 싸운 한 물리학자의 이야기
2004년, 더블린 학회에서 스티븐 호킹은 “블랙홀과 정보 역설”이라는 제목의 강연을 했고, 이듬해 미국의 물리학 학술지인 ≪피지컬 리뷰≫에 「블랙홀에서의 정보 손실」이라는 논문을 발표했다. 이 논문은 1976년에 시작된 오랜 논쟁에 대한 호킹의 공식적인 ‘항복 문서’였다. 도대체 호킹은 누구에게, 그리고 어떤 논쟁에서 패배한 것일까?
1970년대 말 블랙홀에 대한 연구가 이제 막 본격적으로 시작되던 시기, 젊은 영국의 물리학자 스티븐 호킹은 ‘호킹 공식’이라는 아주 우아한 방정식으로 블랙홀의 증발을 증명해 현대 물리학의 역사를 다시 썼다. 빛조차 탈출하지 못하는 중력의 감옥 블랙홀. 이 중력의 감옥에 붙잡힌 물체는 사건의 지평선, 우리 세계와 블랙홀의 특이점이 지배하는 세계를 나누는 경계선을 통과하는 순간 두 번 다시 우리 세계로 돌아올 수 없다. 인류의 역사를 모두 담은 거대한 백과사전이 블랙홀에 빠지고 그 블랙홀이 호킹 공식을 따라 증발해 버린다면 인류의 역사라는 정보는 우주에서 영원히 사라져 버리는 것일까? 호킹은 그렇다고 주장했다. 블랙홀에 빠진 정보는 블랙홀의 증발과 함께 소멸해 버린다. 대부분의 물리학자들은 호킹의 주장이 가진 문제를 인식하지 못했다.
그러나 끈 이론의 창시자 중 한 사람으로 현대 이론 물리학계를 주도하고 있는 미국 물리학자인 레너드 서스킨드와 네덜란드 물리학자로 입자 물리학의 표준 모형을 정립하는 데 결정적인 공헌을 해 노벨 물리학상을 수상한 헤라르뒤스 토프트는 1983년 한 세미나에서 호킹의 주장을 처음 듣고 호킹의 주장이 가지고 있는 치명적인 문제를 깨달았다. 정보가 블랙홀에서 소멸한다는 호킹의 주장을 옳다고 인정하면 우리 우주의 가장 근본적인 법칙 중 하나인 에너지 보존 법칙과 정보 보존 법칙이 깨짐을 깨달은 것이다. 에너지 보존 법칙과 정보 보존 법칙이 깨지면 아인슈타인, 오펜하이머와 파인만 같은 위대한 물리학자들이 오랜 시간 동안 쌓아 온 현대 물리학 전체가 무너질 위기에 처하는 것이다.
양자 역학과 현대 물리학 전체가 위기에 빠졌다고 느낀 서스킨드와 토프트는 호킹의 주장을 반박하기 시작했다. 그리고 이것은 30년에 걸친 ‘블랙홀 전쟁’의 시작이었다.
이번에 (주)사이언스북스에서 출간된 레너드 서스킨드의 신작 블랙홀 전쟁(The Black Hole War)은 세계 최정상급 물리학자들 사이에서 ‘블랙홀 전쟁’이라는 이름으로 벌어진 위대한 과학 논쟁을, 논쟁의 당사자의 목소리로 직접 설명하는 책이다. 이 책에서 독자들은 현재 세계에서 가장 유명한 물리학자와 그에 몾지않은 지성을 가진 최정상급 물리학자들이 블랙홀과 우주의 본질에 대해 어떤 방식으로 연구를 하고, 논쟁을 하며, 물리학의 패러다임을 어떻게 혁명적으로 바꾸는지 만끽할 수 있다.

30년 전 칼 세이건, 리처드 파인만, 그리고 스티븐 호킹이 독서계에 혜성처럼 등장한이후 우주론 분야는 대중 과학서 분야에서 가장 섹시한 분야 중 하나였다. 서스킨드역시 이 책을 통해 뛰어난 지성들의 독특한 에피소드들과 복잡하고 어려운 주제에 대한 설명을 버무려 대중 과학서 독자들의 만족할 줄 모르는 식욕을 충족시켜 준다.
-뉴욕 타임스 북 리뷰
최고의 선생님이라면 모두 그러듯이 서스킨드의 이야기 역시 명쾌하고 재미있다. 뛰어난 비유와 언어 능력으로 가장 난해한 개념들을 손에 잡히듯이 알기 쉽게 전달한다.다중 차원 이론인 끈 이론을 멋지게 시각화하는 그의 비유들만으로도 이 책의 가치는 충분하다.
-로스엔젤레스 타임스
서스킨드는 아주 낮은 눈높이에서, 아주 쉽고 아주 흥미진진하게 세상에서 가장 격렬한 논쟁이 벌어지고 있는 현대 물리학의 최전선으로 독자들을 안내하고 있다.
-뉴 사이언티스트


목차

프롤로그 7
1부 몰려드는 전운
1장 첫 총성 252장 어둑별 353장 낡아빠진 기하학은 이제 그만! 654장 “아인슈타인이여, 신이 무엇을 하든 상관하지 말지어다.” 975장 플랑크가 더 좋은 척도를 고안하다 1416장 브로드웨이 웨스트 엔드 카페 1497장 에너지와 엔트로피 1618장 휠러의 제자들이여, 그대들은 얼마나 많은 정보를 블랙홀에 집어넣을 수 있을까? 1839장 검은 빛 201
2부 기습 공격
10장 호킹이 잃어버린 정보 조각 22711장 네덜란드 인의 저항 24512장 무슨 상관이랴 25313장 교착 상태 26714장 아스펜 전초전 283
3부 반격
15장 샌타바버라 전투 29316장 잠깐! 신경망을 되돌려라 33317장 케임브리지의 에이해브 34118장 세계는 홀로그램이다! 365
4부 전쟁의 끝
19장 대량 추론 무기, 끈 이론 38720장 앨리스가 본 마지막 프로펠러 44121장 블랙홀을 세다 45522장 남아메리카의 승리 49123장 돌아온 핵물리학 52324장 물리학이란 ‘원래’ 그런 것이다 537에필로그 549 / 감사의 말 556 / 용어 해설 557 / 옮긴이의 말 562 / 찾아보기 573


편집자 리뷰

블랙홀 전쟁은 21세기 물리학 혁명의 전조

이 책은 단 하나의 사고 실험을 둘러싼 지적인 전투에 관한 책이다. 1976년 스티븐 호킹은 블랙홀에 책이나 컴퓨터나 기본 입자 같은 정보를 한 조각 던져 넣으면 어떻게 될까 하고 상상했다. 호킹은 블랙홀이 궁극적인 덫과 같아서 바깥 세계에서 보기에는 그 안으로 던져진 정보가 완전히 없어져 다시 꺼낼 수 없을 것이라고 생각했다. 이렇듯 명백하게 무결해 보이는 견해는 그러나 말처럼 그리 무결하다고 하기는 어려웠다. 현대 물리학이라는 거대한 건축물의 토대를 뒤흔드는 위협적인 생각이기 때문이다. 뭔가가 끔찍하게 잘못되어 가고 있었다. 가장 기본적인 자연의 법칙이라고 할 수 있는 정보의 보존이 심각한 위협에 처했기 때문이다. 사태를 예의주시하던 사람들이 보기에는 호킹이 틀렸거나 아니면 300년 된 물리학의 핵심 법칙이 더 이상 지켜지지 않거나 둘 중의 하나였다. -본문에서

레너드 서스킨드는 호킹에 비교하자면 국내 독자들에게는 많이 알려져 있지 않지만, 이론 물리학계의 세계적 권위자 중 한 사람이다. 현재 미국 스탠퍼드 대학교 물리학과 교수이자, 한국 고등과학원(KIAS)의 석좌 교수이기도 한 레너드 서스킨드는 끈 모양의 구조물로 여러 종류의 강입자를 통합적으로 설명하는 이론을 구상해 내 현대 입자 물리학의 난잡한 수수께끼를 해명하는 데 공헌을 했으며, 양자 이론과 상대성 이론을 통합하는 양자 중력 이론, 즉 우주 만물을 설명하는 궁극적 이론의 후보로 평가되는 끈 이론의 기초를 마련해 현대 끈 이론의 아버지 중 한 사람으로 평가받고 있다. 이 외에도 쿼크 속박 이론, 중입자 생성 이론, 블랙홀 상보성 원리, 홀로그래피 이론 등 현대 이론 물리학에서 필수적으로 사용되는 중요한 이론적, 수학적 도구들을 고안해 내 새로운 연구 흐름을 선도하고 있다. 이 책은 레너드 서스킨드가 호킹이 던진 블랙홀에서의 정보 소멸이라는 딜레마를 출발점으로 삼아, 블랙홀 상보성 원리와 홀로그래피 원리라는 21세기 물리학의 새로운 패러다임의 기초가 될 원리를 발견하게 되는 과정을 기록한 책이기도 하다.
이 책은 최첨단 물리학 이론을 소개하는 정보만을 담고 있지 않다. 물리학에서 패러다임의 이동이 어떤 방식으로 일어나는지를 그 현장에서 혁명적 연구를 수행해 온 물리학자의 육성을 통해 들을 수 있는 귀한 기회를 제공하고 있다. 레너드 서스킨드는 토머스 쿤을 인용하며 자신과 호킹의 논쟁을 물리학사에서 새로운 ‘패러다임 이동’의 출발점으로 평가한다. 블랙홀을 빛과 모든 것을 흡수하는 차가운 천체에서 호킹 복사를 방출하는 뜨거운 천체로 블랙홀 연구의 패러다임을 바꾼 것이 호킹이라면, 블랙홀에서의 정보 소멸 문제로 호킹과 논쟁을 벌이며 블랙홀 상보성 원리와 홀로그래피 이론을 도출해 내 실험적 검증이 곤란한 수학적 다차원 이론인 끈 이론과 실험적 검증이 가능한 입자 물리학 사이의 연결 고리를 발견해 낸 헤라르뒤스 토프트와 레너드 서스킨드 등은 현대 물리학 전체를 뒤흔드는 패러다임 이동의 발안자라고 할 만하다.
1970년대 후반 호킹에 의해 처음 문제 제기가 이뤄졌고, 1980년 초반 이후 서스킨드와 토프트가 호킹이 제기한 문제에 대해 관심을 가지면서 본격화된 블랙홀 전쟁은 호킹의 항복 선언으로 막을 내렸지만, 동시에 모든 과학 전쟁이 그랬던 것처럼 새로운 패러다임, 새로운 정상 과학을 위한 수많은 무기들을 물리학자들에게 남겨 주었다. 전쟁이 끝나면 창과 칼을 보습으로 바꾸는 것처럼 블랙홀 전쟁에서 상대방의 주장을 파해하기 위해 사용된 날카로운 이론적 무기들은 현재 새로운 물리학을 구축하기 위한 건축 도구로, 기초로 활용되고 있다. 예를 들어 홀로그래피 이론과 블랙홀 상보성을 검증하기 위한 실험들이 고안되어 CERN(유럽 입자 물리학 연구소)의 LHC(대형 강입자 충돌기) 등에서 대기하고 있다.
레너드 서스킨드의 『블랙홀 전쟁』은 이러한 21세기 물리학 혁명의 전조를 심원한 통찰력과 전망을 가지고 살펴보는 책이다. 단순하게 호킹이나 서스킨드 둘 중 누가 더 옳으냐는 지엽말단적인 문제가 아니라 새롭게 제기되는 근본적인 문제에 물리학자들이 어떻게 반응하고, 어떻게 대응하며, 어떻게 대안을 찾아 나가는지를 생생하게 보여 주고, 그 의미와 전망을 읽어 낼 수 있는 깨달음을 준다.


작가 소개

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레너드 서스킨드

스탠퍼드 대학교 펠릭스 블로흐 이론 물리학 교수. 끈 이론의 선구자로 유명하다. 1940년 뉴욕에서 태어나 자랐고, 성인이 된 후에는 아버지를 따라 배관공으로 일하기도 했다. 뉴욕 시티 칼리지(CCNY) 공학부를 졸업했고 코넬 대학교에서 물리학 박사 학위를 받았다. 1973년부터 스탠퍼드 대학교 이론 물리학 교수로 재직하고 있다.

지난 40년간 그는 양자 광학, 기본 입자 물리학, 응집 물질 물리학, 우주론, 그리고 중력을 포함해서 이론 물리학의 모든 분야에 공헌했다. 1969년 난부 요이치로와 같은 시기에 강입자의 끈 이론에 도달했다. 블랙홀에 빨려 들어가는 양자의 정보는 사라진다고 주장하는 스티븐 호킹에 대항해 헤라르뒤스 토프트와 함께 정보는 사라지지 않는다고 주장했다. 후에 그는 쿼크 속박 이론(왜 쿼크가 강입자 내부에서 빠져나올 수 없는지), 중입자 생성(왜 우주는 반물질이 아니라 물질로 가득 차 있는지), 블랙홀 상보성 원리, 홀로그래피 원리 등 현대 물리학계를 뒤흔든 여러 개념들을 발견해 냈다.

미국 국립 과학원(NAS)과 미국 학술원(AAAS) 회원이며, 세계 최고의 이론 물리학 연구 기관 중 하나인 캐나다 페리미터 이론 물리학 연구소의 객원 교수이며 우리나라 고등과학원(KIAS)의 석좌 교수이기도 하다. 미국 물리학 협회가 주는 과학 저술상, 미국 물리학회가 입자 물리학 이론에 공헌을 한 사람에게 주는 J. J. 사쿠라이 상, 뉴욕 과학원이 주는 보리스 프레겔 상 등을 받았다.

저서로는 『블랙홀, 정보, 그리고 끈 이론 혁명 개론(An Introduction To Black Holes, Information And The String Theory Revolution)』, 『우주의 풍경(Cosmic Landscape)』,『블랙홀 전쟁(The Black Hole War)』  등이 있다.

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