도서 소개

양자물리학과 우주론, 신경과학의 경계를 넘나들며 ‘우리가 절대 알 수 없는 것들’을 묻는 과학 교양서다. 옥스퍼드 대학 과학 대중화를 이끄는 마르쿠스 뒤 소토이가 혼돈, 물질, 시간, 의식, 무한대까지 현대 과학의 극단 지점을 정리했다. 과학이 어디까지 답할 수 있는지 정면으로 탐구한다.

책은 7개의 경계로 구성된다. 혼돈 이론과 예측 가능성, 더 이상 쪼갤 수 없는 물질의 단위, 양자역학의 한계, 빅뱅과 블랙홀, 시간의 상대성, 의식의 기원, 무한대를 다루는 수학 이론을 차례로 살핀다. 각 분야 석학과의 인터뷰를 더해 과학과 철학, 신학의 논점을 균형 있게 제시한다.

주사위 이야기에서 출발해 우주의 기원과 인간 인식의 한계로 나아가는 서술은 복잡한 개념을 명확하게 풀어낸다. 세계는 예측 가능한가, 빅뱅 이전은 무엇이었는가라는 질문을 따라가며 지식의 한계와 가능성을 동시에 보여 준다. 현대 과학이 도달한 최전선의 지도를 제시하는 책이다.

  출판사 리뷰

현대 과학의 가장 먼 곳까지 떠나는
경이로운 미지로의 여정!

이 책은 양자물리학과 우주론, 지각과 인식, 신경과학 등 첨단과학의 경계를 탐험하면서 현재 상황에 대한 자신의 의견과 각 분야 전문가들의 의견을 일목요연하게 정리해놓았다. 저자는 현재 알려진 과학적 지식의 한계점까지 나아가 ‘답을 알 수 없는 질문’과 그로부터 파생된 온갖 다양한 모순을 파헤친다. 세계는 예측가능한가, 우주는 무한한가, 빅뱅 이전의 시간을 알 수 있는가, 물질을 이루는 궁극의 구성성분은 무엇인가, 양자세계의 한계는 무엇인가 등 물리적 우주에서 우리가 알아낼 수 있는 지식에는 한계가 없는지, 현대과학의 극단지점으로 우리를 인도한다. 그곳에는 과연 ‘절대로 알 수 없는 것들’이 널려있을까?

우주는 무한한가?
빅뱅 이전에는 무슨 일이 있었는가?
인간의 의식은 뇌의 어느 곳에 자리 잡고 있는가?
인간의 이해를 넘는 과학지식의 극한 탐험

과학은 오랜 시간 세상 만물의 수많은 비밀을 우리 앞에 드러내주었다. 인간에게 있어 이성과 논리, 추론과 증명, 관찰과 실험은 영원히 침묵할 것 같은 생명과 우주의 미스터리를 푸는 가장 강력한 무기이자 믿음직한 도구였다. 그 어느 때보다 우리는 우주를 포함한 이 세계와 스스로에 대해 더 많이 알고 있다. 하지만 더 많이 알아낼수록 크고 본질적인 질문들이 우리에게 답을 요구하는 것처럼 보인다. 빅뱅 이전에는 무슨 일이 있었는지, 우주는 무한한 공간인지, 인간의 의식은 뇌의 어느 곳에 자리 잡고 있는지 등 현대과학이 가장 가까이 다가간 지금, 미지의 영역은 과연 언제까지 그 비밀의 문을 굳건하게 지킬 수 있을까?
《우리가 절대 알 수 없는 것들에 대해》는 우주와 자연의 미지를 개척한 과학자들의 생각과 발견을 조사하고, 우리가 알아낼 수 있는 지식에는 과연 한계가 없는지 탐구하는 책이다. 저자 마르쿠스 뒤 소토이는 리처드 도킨스를 이어 옥스퍼드 대학의 과학 대중화 사업을 이끌고 있는 책임자다. 그에 걸맞게, 답하기 힘든 현대과학의 경계를 7장에 걸쳐 유쾌하면서도 명확하게 풀어낸다.
첫 번째 경계에서는 혼돈(CAOS)이론을 바탕으로 미래를 예측하는 일의 한계를 탐구하고, 다음 경계에서는 물질의 구조에 대해 파고든다. 더 이상 쪼갤 수 없는 최소의 단위까지 점검한 후 다음 장부터는 양자역학의 반직관적인 측면과 빅뱅과 블랙홀, 시간의 상대성에 대한 논의가 차례대로 이루어진다. 여섯 번째 경계는 의식의 기원을 탐구하는 장으로, 저자는 인간 존재의 자기 인식에 의문을 표한다. 끝으로 ‘무한대’를 다루는 수학자들의 이론을 통해 과학의 한계를 바라보는 또 다른 관점을 제시한다.
현대 과학은 과연 우주의 창조와 그 크기의 한계에 대해 어떤 답을 갖고 있을까? 그리고 종교와 신은 현재까지 과학이 답하지 못하는 영역에 올바른 답안이 될 수 있을까? 저자의 책상 위에 놓인 주사위로부터 시작해, 혼돈, 물질과 우주, 공간, 시간, 무한대, 의식에 이르는 미지의 여정을 따라가다 보면 적어도 지식의 한계를 넘어서려는 인류의 의지가 결국에는 우리가 절대 알 수 없는 것이라고 여겼던 질문에도 꽤 타당한 답을 줄 것이라는 희망을 안게 될 것이다.

과학, 철학, 신학을 넘나드는
흥미로운 글쓰기

과학의 경계에서 일어나는 다양한 추측과 논증을 일반 독자가 이해하기는 사실 쉽지 않다. 하지만 이 책의 저자는 어렵고 복잡한 개념을 최대한 쉽게 설명한 뒤 본질적인 질문에 대한 탐구를 진전시킨다. 예를 들어 첫 장에서는 주사위 눈금을 맞추는 도박 이야기에서 흥미를 돋우고, 간단한 확률 수학을 거쳐 카오스, 그리고 고전역학과 결정론적 우주관까지 나아가며 우리는 ‘미래를 예측할 수 있는가’에 대한 커다란 물음에 답하는 형식을 취한다.
또한, 수학자로서의 자신의 경험과 지식을 십분 활용할 뿐 아니라, 각 방면의 석학을 찾아가 진행한 인터뷰의 내용을 추가해 경계 너머의 세계에 대한 논의에 생명력을 불어넣는다. 특히 세 번째 경계에서 쿼크의 존재를 입증하는데 기여한 물리학자이자 신학자인 존 폴킹혼과의 인터뷰는 과학과 신학의 미묘한 줄다리기를 느낄 수 있어 더욱 흥미롭다. 폴킹혼은 “우리가 알 수 없는 소수점 이하 자리에서 전능한 신이 개입하고 있다.”고 주장한다. 반면 수학자인 저자는 신이 개입할 수 있는 자연의 빈틈이 있더라도 과학과 수학으로 최대한 그 틈을 메울 수 있다고 생각한다.
현대 과학의 일곱 가지 경계를 돌고 나서 저자는 다음과 같이 말한다. “우리는 주사위를 손에 쥐고 흔들 때마다 미래의 불확정성을 있는 그대로 수용해야 한다. 손을 떠난 주사위가 어느 곳에 어떤 눈금으로 안착할지 알 수 없지만, 바로 이런 이유 때문에 우리는 주사위를 끝까지 바라볼 수 있는 것이다.” 우리는 마침내 모든 것을 알게 될까? 아니면, 인간의 이해를 넘어선 무언가가 항상 존재할 것인가? 이 책에서 그 해답을 찾아보자.

지난 세기에 수많은 과학적 발견이 이루어졌지만 우주에는 아직도 수많은 미스터리가 남아 있다. 지난 수천 년 동안 인간이 쌓아온 지식의 양은 실로 방대하지만 아직도 ‘아는 것’의 목록보다 ‘모르는 것’의 목록이 훨씬 길고 그 목록의 증가 속도도 훨씬 빠르다. 그렇다고 실망할 필요는 없다. ‘모르는 것’이야말로 과학을 견인하는 원동력이기 때문이다. 과학자들은 이미 알려진 내용을 설명할 때보다 이해할 수 없는 대상을 연구할 때 훨씬 강한 흥미를 느낀다. 과학이 살아서 숨을 쉴 수 있는 것은 대
답할 수 없는 질문이 존재하기 때문이다
_지식의 0번째 경계. 알려진 미지(味知)

초기 조건의 미세한 변화에 민감한 계는 앞에서 내가 주사위의 미래를 예측하기 위해 나열했던 방정식을 무용지물로 만든다. 방정식은 분명히 주어져 있다. 그러나 주사위가 손을 떠나는 순간, 위치와 선속도, 진행 방향, 회전각 속도, 탁자와 주사위의 거리를 정확하게 측정할 수 있을까?
물론 희망이 아예 없는 것은 아니다. 직사각형 당구대 위를 굴러가는 공처럼 초기 조건의 작은 변화가 결과에 큰 영향을 주지 않는 경우도 있다. 중요한 것은 ‘더 이상 알 수 없는 시점’을 알아내는 것이다. 계의 미래를 더는 예측할 수 없는 시점을 간파하여 성공을 거둔 대표적 사례로는 수학자 로버트 메이(Robert May)의 인구 증가 방정식을 들 수 있다.
_지식의 첫 번째 경계. 카지노 주사위

전자와 쿼크가 하나의 점에 집중되어 있다 해도 점을 잡아 늘여서 두 개의 점으로 분리할 수도 있다. 또는 우리가 모르는 ‘숨은 차원’이 존재할지도 모른다. 이것이 바로 1980년대 중반에 등장한 ‘끈 이론(string theory)’의 주제이다. 끈 이론에 따르면 전자와 쿼크는 점이 아니라 특정한 진동수(frequency)로 진동하는 가느다란 1차원 끈이며, 끈의 진동 패턴에 따라 다양한 입자로 나타난다. 수천 년 동안 우여곡절을 겪은 끝에 결국 피타고라스의 우주 모형으로 되돌아간 듯한 느낌이다. 한동안 트럼펫이 우세한 듯싶더니 이번에는 진동하는 끈 즉 첼로가 뜨고 있다
_지식의 두 번째 경계. 첼로

  작가 소개

지은이 : 마커스 드 사토이
옥스퍼드 대학교 수학과 교수이자 영국 왕립학회 회원이다. 군론(group theory) 분야를 연구하며, 2001년에는 런던수학협회가 40세 미만의 수학자가 이룬 가장 뛰어난 수학 연구에 수여하는 베릭 상을 수상했다. 리처드 도킨스(Richard Dawkins)의 뒤를 이어 2008년에 과학대중화사업(Public Understanding of Science)의 책임자인 시모니 석좌교수(Simonyi Chair)로 부임했다. 과학 대중화에 앞장선 공로로 2009년에 영국 왕립학회에서 수여하는 패러데이 상을 받았으며, 2010년에는 영국 왕실로부터 대영제국훈장(OBE)을 받았다. BBC 방송국의 ‘수학이야기(The Story of Maths)’ 시리즈와 수학 코미디 쇼 ‘골치 아픈 학교(The School of Hard Sums)’ 등 다양한 교양과학 프로그램에 출연하면서 과학대중화에 힘쓰고 있다. 저서로는 《소수의 음악(The Music of the Primes)》, 《대칭(Finding Moonshine)》, 《수의 신비(The Number Mysteries)》, 《내 생애 한 번은 수학이랑 친해지기(How to Count to Infinity)》 등이 있다. (홈페이지: www.simonyi.ox.ac.uk)

  목차

지식의 0번째 경계 알려진 미지[未知]

지식의 첫 번째 경계 카지노 주사위

지식의 두 번째 경계 첼로

지식의 세 번째 경계 우라늄 한 덩어리

지식의 네 번째 경계 잘라낸 우주

지식의 다섯 번째 경계 손목시계

지식의 여섯 번째 경계 챗봇 앱

지식의 일곱 번째 경계 크리스마스 폭죽

감사의 글
그림 출처
참고 문헌
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