빅뱅, 별과 생명의 시작, 의식, 종교, 예술, 그리고 우주의 궁극적 운명… 이 세상이 만들어지고 작동하는 과정을 훔쳐보다

《엔드 오브 타임》에는 우주를 이해하기 위해 노력해 왔던 인간의 역사가 고스란히 담겨 있다. 우주의 시공간은 상상을 초월할 정도로 방대하지만, 아주 우아하고 단순한 수학 법칙을 따른다. 그린은 이 법칙을 토대로 우주의 시작부터 마지막 순간까지 우리를 안내한다. 초기의 혼돈 속에서 생명은 어떻게 태어났으며, 단명(短命)의 운명을 깨닫게 된 인간은 어떻게 모든 경험에 의미를 부여하게 되었는가? 저자는 수많은 이야기와 신화, 종교, 창조적 표현, 그리고 과학을 통해 진실을 찾고 영원을 향한 인간의 갈망을 분석한다. 우주 만물은 언젠가 붕괴되어 사라질 운명이지만, 우리가 겪는 경이롭고 심오한 경험과 인간 스스로 창조한 아름다움 속에 그 해답이 들어있다.

과학은 이 차가운 우주에서 생겨난
인간의 ‘의식’을 설명할 수 있을까?

브라이언 그린은 잘 정돈된 일련의 이야기(입자, 행성, 창조적 의식, 물질, 그리고 의미에 관한 이야기)로 엔트로피와 진화의 상호작용을 조명함으로써, 우리는 어떻게 존재하게 되었으며 지금 어디에 있는지, 그리고 미래에 어떤 곳으로 나아갈 것인지를 일목요연하게 보여준다. 독자들은 우주의 시작에서 끝에 이르는 이 장대한 여정을 통해, (우주의 시간에 비하면) 찰나의 순간에 살고 있지만 더할 나위 없이 특별한 우리의 존재를 더욱 깊이 이해할 수 있을 것이다.
결국 이 책의 목적은 한 마디로, ‘우주의 역사라는 광대한 시공간에서 짧디짧은 인간 삶의 의미를 찾기 위한 탐구’다. 저자는 빅뱅부터 우주 마지막 순간까지의 여정으로 안내하면서, 어떻게 이러한 구조가 지속되어 왔는지, 어떻게 생명과 정신이 탄생했는지 생각해보고 내러티브, 신화, 종교, 창조적 표현, 과학을 통해 인간 스스로 존재 의미를 깨달아 나가는 과정을 체험케 한다. 또 진실과 영원에 대한 깊은 갈망, 입자에서 행성, 의식에서 창의성, 물질에서 의미에 이르기까지, 우리 스스로 우주 안에서 벌어지고 있는 ‘덧없으면서도 절묘한 순간’을 파악하고 감사할 수 있게 해준다.

그린은 시간의 시작과 끝에 대해 ‘엔트로피 증가’를 중심으로 설명하면서도 두 극단 사이의 모든 현상, 특히 그중 인간의 근원에 대한 집요한 호기심을 표현한다.
- 김민형 워릭대 수학과 석좌교수, 《수학이 필요한 순간》 저자

저자는 깊고 심오한 내용의 글로 정평이 나 있지만, 이번에는 상상을 초월한 넓이를 보여준다. 멋지다 못해 경외감마저 느껴진다. 이 책을 통해 물리학이 제공하는 인간 지성의 극한을 체험해보시라.
- 김상욱 경희대 물리학과 교수, 《떨림과 울림》 저자 

이 책은 빅뱅에서 시간의 종말까지 우주의 시공간을 여행하면서, 엔트로피와 진화의 거대한 흐름이 물질, 생명 그리고 의식의 형성과 그 절묘한 종말에 이르기까지 이 세상을 어떻게 형성해 가는지 명쾌하게 설명해준다.
- 최강석 서울대 수의학과 교수, 《바이러스 쇼크》 저자

이제 그는 철학자, 역사학자, 사상가의 지위에 도전한다. 한때 환원주의자였던 그린이 눈을 돌려 발견한 우주의 역사, 생명, 의식은 과연 어떤 모습일지 궁금한 독자에게 이 책을 권한다. 《엘러건트 유니버스》나 《엔드 오브 타임》이나, 그의 문장력은 가히 우주 최강이다.
- 한정훈 성균관대 물리학과 교수, 《물질의 물리학》저자

모든 것이 가능한 우주적 순간에 보내는 러브레터.
- 데니스 오버바이, <뉴욕타임스>

브라이언 그린은 자신의 개인적 이야기, 과학적 아이디어와 개념 및 사실을 유쾌한 태피스트리로 엮고 있다. 이 책에서 주목할 만한 것은, 간단한 해법이 없을 뿐 아니라 결코 해결되지 않을 수도 있는 깊은 문제들을 그가 어떻게 파고들었는가 하는 것이다.
- 프리얌바다 나타라잔 , <월스트리트저널>

아이디어가 가득하다. 그린의 이야기에는 오로라 보레알리스에 매혹된 철학자 헨리 데이비드 소로의 메아리가 있다. 그리고 수필가인 랠프 월도 에머슨의 “숭고한 법칙은 원자와 은하계를 통해 무관심하게 작용한다.”라는 선언 역시 이 책과 통한다. 때문에 이번 책은 그간의 다른 우주 이야기 이상이라고 할 수 있다.
- 필립 볼, <네이처>

 

[빅뱅 무렵 = 최저 엔트로피 상태]
열역학 제2법칙을 따라가다 보면 오늘의 상태는 오늘보다 엔트로피가 낮은 어제의 상태에서 비롯되었다는 결론이 내려진다. 이 논리를 계속 적용하면 어제는 그저께, 그저께는 그그저께…로 소급되다가 결국은 엔트로피가 가장 낮았던 우주의 기원, 즉 빅뱅까지 도달하게 된다. 빅뱅이 일어나던 무렵에 엔트로피가 상상을 초월할 정도로 낮아서 지금도 최고 엔트로피에 도달하지 않았기 때문에 과거와 다른 미래가 펼쳐지고 있는 것이다.

[질서를 만들어낸 ‘엔트로피의 춤’]
엔트로피가 감소하는 과정을 “엔트로피 2단계과정(entropic two-step)”이라 부르기로 하자. 하나의 물리계 안에서 엔트로피는 감소할 수도 있지만 주변환경의 엔트로피 증가량이 내부의 감소량보다 많기 때문에, 엔트로피의 총량은 항상 증가한다. 그렇지 않다면 제2법칙은 진작에 폐기되었을 것이다. 시간이 흐를수록 무질서해지는 우주에서 별과 행성, 인간과 같은 질서정연한 구조가 형성될 수 있었던 것은 순전히 엔트로피 2단계과정 덕분이었다. 물리계에 흐르는 에너지(석탄을 태워서 발생한 에너지는 수증기를 통해 외부에 일을 한 후 증기기관 밖으로 방출된다)는 엔트로피를 외부로 방출하면서 질서를 유지하고, 심지어는 질서를 창출할 수도 있다. 생명과 마음, 그리고 마음이 중요하게 여기는 거의 모든 것들은 바로 이 “엔트로피의 춤”을 통해 존재하게 되었다.

[왜 양자역학인가? …모른다]
왜 현실은 양자역학의 법칙을 따르는 것일까? 나도 모른다. 이 질문에 답할 수 있는 사람은 어디에도 없다. 그저 지난 한 세기 동안 계산된 이론적 결과들이 수많은 실험결과와 정확하게 일치했기에 옳은 이론이라고 믿는 것뿐이다. 그러나 양자역학의 결과들은 우리의 일상적인 경험과 비교조차 안 되는 작은 영역에 집중되어있기 때문에, 고전물리학처럼 피부에 와 닿는 이론은 아니다. 만일 인간의 감각이 양자영역을 느낄 정도로 정교했다면 우리의 직관은 양자적 현상을 기초로 형성되었을 것이고, 양자역학은 우리에게 제2의 천성으로 굳어졌을 것이다. 지금 뉴턴의 물리학이 뼈 속에 각인되어있는 것처럼(탁자에서 떨어지는 유리잔을 재빨리 잡을 수 있는 것은 고전역학으로 계산된 물체의 궤적을 직관적으로 알고있기 때문이다), 양자적 현상에도 거의 본능적으로 반응할 것이다. 그러나 우리에게는 이런 직관이 없으므로 수학과 실험을 통해 양자적 현실을 간접적으로 이해하는 수밖에 없다.
[‘의식’을 과학적으로 설명한다는 어려움]
우리는 아직도 의식의 경험을 과학적 언어로 설명하지 못한다. 시각과 청각, 그리고 감각이라는 지극히 개인적인 세계에 의식이 개입되는 과정을 밝히지 못한 것이다. 누군가가 “의식은 전통 과학의 바깥에 존재한다.”고 주장해도 딱히 반박할 근거가 없고, 빠른 시일 안에 발견될 것 같지도 않다. 사고에 대해 깊이 생각해 본 사람이라면, 의식의 실체를 과학적으로 해부하는 것이 얼마나 어려운 일인지 잘 알고 있을 것이다.

[두뇌 속 입자의 운동이 어떻게 감정과 감각을 낳을 수 있나?]
마음도 없고, 생각도 없고, 감정도 없는 입자의 무리가 어떻게 색감과 음감을 느끼고, 사랑과 증오를 느끼고, 기쁨과 슬픔을 느낀다는 말인가? 입자는 질량과 전기전하를 비롯한 몇 가지 특성을 갖고 있지만(전기전하와 비슷하면서 근본적으로 다른 핵전하[nuclear charge]라는 것도 있다), 이런 양은 주관적 경험과 완전히 무관하다. 그런데 두뇌 속에서 진행되는 입자의 운동(이것이 두뇌의 전부이다)이 어떻게 감정과 감각과 느낌을 낳는다는 말인가?

[자유의지를 물리 법칙으로 풀어낼 수 있나?]
우리의 개성과 가치, 그리고 자존감은 우리 스스로 만들어 낸 것 같지만, 이 모든 것이 타협을 모르는 물리 법칙이 낳은 결과라면 자유의지는 발 디딜 곳이 없어진다. 우리는 우주의 냉정한 법칙에 따라 이리저리 휘둘리는 장난감에 불과한 것 같다. 그렇다면 핵심질문은 다음과 같다. 생각도, 감정도 없는 입자의 횡포 속에서 자유의지가 살아남을 방법은 없을까? 자유의지마저 물리 법칙의 산물이라면, ‘나는 내가 만들어간다’던 인간 특유의 자존심은 사정없이 구겨진다. 그래서 많은 철학자들은 탈출구를 찾기 위해 끊임없이 고민해 왔고, 그들 중에는 자유의지를 위해 환원주의적 관점을 포기한 사람도 있었다. 우리가 개개의 입자(전자, 쿼크, 뉴트리노 등)를 지배하는 법칙을 깊이 이해하고 있다는 것은 실험 데이터가 입증하고 있지만, 인간의 몸과 두뇌를 구성하는 1천억 × 10억 × 10억 개의 입자들은 미시 세계에 적용되는 법칙에서 (부분적으로나마) 벗어나 있을 지도 모른다. 그렇다면 미시 세계에서 금지된 현상(특히 자유의지)이 거시 세계에 나타날 수도 있다.

[우주 역사를 통틀어 매우 희귀하고 특별한 시간을 겪고 있는 인류]
우리는 무상하기 그지없는 일시적 존재다. 그러나 우리가 존재하는 짧은 시간은 우주의 역사를 통틀어 매우 희귀하고 특별한 시간이다. 이 시간 동안 우리는 자기 성찰을 통해 만물에 가치를 부여하고, 형이상학적 가치를 창출했다. 영원히 변치 않을 유산을 남기고 싶은 마음도 있지만, 이미 우주의 타임라인을 조망한 우리는 그것이 이룰 수 없는 목표임을 잘 알고 있다. 그러나 소규모의 입자들이 모여서 현실을 인지하고, 자신을 돌아보고, 자신이 얼마나 단명한 존재인지를 깨닫고, 지칠 줄 모르는 열정으로 아름다움을 창조하고, 연결 관계를 확립하고, 우주의 미스터리를 풀었다는 것은 정말로 놀라운 일이 아닐 수 없다

1장. 영원함의 매력 - 시작과 끝, 그리고 그 너머
2장. 시간의 언어 - 과거와 미래, 그리고 변화
3장. 기원과 엔트로피 - 창조에서 구조체로
4장. 정보와 생명 - 구조체에서 생명으로
5장. 입자와 의식 - 생명에서 마음으로
6장. 언어와 이야기 - 마음에서 상상으로
7장. 두뇌와 믿음 - 상상에서 신성(神聖)으로
8장. 본능과 창조력 - 신성함에서 숭고함으로
9장. 지속과 무상함 - 숭고함에서 최후의 생각으로
10장. 시간의 황혼 - 양자, 개연성, 그리고 영원
11장. 존재의 고귀함 - 마음, 물질, 그리고 의미