서문
프롤로그: 자연의 비밀을 이해하고픈 거부할 수 없는 갈망
1부 토대
1. 물리법칙은 누구에게나 동등하다
2. 중력 같은 것은 없다
3. 왜 양자역학을 이해하는 사람이 아무도 없나
4. 질량은 예전의 그 질량이 아니다
5. 우주의 방정식들을 어떻게 얼버무릴 것인가
2부 형성
6. 거길 가고 싶으면, 여기서 출발하면 안 되죠
7. 악마의 할머니로부터 받은 선물
8. 넘겨짚은 추측으로 방정식을 정확하게 풀었습니다
9. 베로나에서 구할 수 있는 열쇠고리는 모두 사용했죠
10. 현재라는 시간은 정말로 없는가?
3부 정교한 작품
11. 중력자, 홀로그램 물리학, 그리고 왜 사물은 낙하하는가
12. 페르미온, 발현하는 입자들 그리고 물질의 본질
13. 관계론적 양자역학, 그리고 왜 ‘이곳’은 실질적으로 ‘저곳’이 될 수 있는가
14. 뱅 없는 우주_ ‘빅 바운스’, 초팽창 그리고 스핀거품 우주론
15. 블랙홀 엔트로피, 정보 모순 그리고 플랑크별
16. 가장자리로 가까이_ 시간의 실체와 열린 미래의 원리
에필로그: 함께 밧줄로 몸을 묶고 산을 오르는 것처럼
용어집
미주
초끈이론과 고리양자중력,
입자물리학의 최전선
20세기에 우리는 특별한 성공을 거둔 두 이론을 목격했다. ‘양자역학’은 아주 작은 규모를 경이로울 만큼 잘 설명하고, ‘일반상대성이론’은 중력과 거대 규모 우주를 아름답게 설명한다. 문제는 이 둘이 ‘같이’ 돌아가지 않는다는 것이다. 양자역학은 공간과 시간이라는 무대를 가정하고, 모든 것이 암묵적으로 이 배경 위에서 행동하는 것처럼 가정한다. 반면 일반상대성이론은 이 배경을 없애버린다. 공간과 시간은 상대적이며 중력은 휘어진 시공간을 움직이는 물질에 의해 발생하는 효과일 뿐이다. 21세기의 이론학자들은 양자 규모의 우주를 설명할 단 하나의 방법을 개발함으로써 이 두 이론을 초월하는 길을 모색해 왔다. 바로 ‘양자중력’ 이론을 찾고 있는 것이다.
양자중력으로의 접근법으로는 크게 두 가지다. 그중 하나인 ‘끈이론’은 입자물리의 관점에서 태어난 이론으로 많은 이들로부터 인기를 얻어왔고 널리 알려져 있기도 하다. 이 책은 두 번째 접근법인 고리양자중력(LQG: Loop Quantum Gravity에 대한 이야기다. 잘 알려지지는 않았지만, 고리양자중력에 관심을 갖는 사람들이 점점 늘어가면서 영향력을 더해가고 있다. 일반상대성이론에서 출발한 이 이론은 입자이론으로부터 수많은 아이디어와 기술을 빌려오고, 공간 자체가 태생적으로 양자상태라고 예측한다. 시간은 양자공간이 ‘스핀거품’을 형성하여 이루는 기하 안에서 도약의 결과로서 발현된다. 매우 추상적인 이야기이지만, 《퀀텀 스페이스》는 어려운 수학 없이, 공간, 시간, 그리고 우주에 관한 가장 깊고 가장 기본적인 최신 아이디어를 들여다볼 기회를 마련해 준다.
카를로 로벨리의 찬사,
LQG를 이해하는 완벽한 안내서
고리양자중력은 이해하기 위해서는 일반상대성이론과 양자역학에 대한 기본지식을 바탕으로, 공간과 시간에 대한 전혀 새로운 아이디어에 도달해야 한다. 《퀀텀 스페이스》는 크게 세 부분으로 구성되어 있다.
1부, ‘토대’는 상대성이론, 양자역학, 빅뱅우
