시간과 공간에 관하여(개정판)

아인슈타인은 우주에서 가장 이해할 수 없는 것은 우리가 우주를 이해할 수 있다는 것이라고 말했다. 하지만 그가 옳았을까? 물리학 분야에서 가장 정확하고 성공적인 두 이론인 양자장 이론과 아인슈타인의 일반 상대성 이론이 하나의 양자 중력 이론으로 통합될 수 있을까? 양자와 우주가 결합될 수 있을까? 세계에서 가장 유명한 물리학자 중에서 두 사람인 스티븐 호킹(『그림으로 보는 시간의 역사』 저자)과 로저 펜로즈(노벨 물리학상 수상)는 이 쟁점에 대해서 동의하지 않는다. 그들은 케임브리지 대학교의 아이작 뉴턴 수리과학 연구소에서 발표한 6개의 강의와 최종 토론을 기록한 이 책에서 자신들의 입장을 설명한다.

빅뱅의 초기 순간과 블랙홀로 알려진 수수께끼 같은 물체의 물리학을 설명할 수 있는 이론인 양자 중력이 어떻게 구성될 수 있을까? 왜 우리가 사는 우주는 양자 효과에 대한 실마리가 보이지 않고 아인슈타인의 예측대로 보이는 것일까? 어떤 이상한 양자 과정이 블랙홀을 증발시킬 수 있으며, 블랙홀이 삼키는 모든 정보는 어떻게 될까? 시간은 왜 뒤가 아닌 앞으로 나아갈까?

이 책에서 두 명의 토론자는 이 모든 질문들을 다룬다. 펜로즈는 아인슈타인처럼 양자역학이 최종 이론이라고는 믿지 않는다. 호킹은 이와 달리 일반 상대성 이론만으로는 우주가 어떻게 시작되었는지 설명할 수 없다고 주장한다. 무경계 가설과 결합된 양자 중력 이론만이 우리가 우주에 대해서 거의 관찰할 수 없는 것을 적절하게 설명할 가망이 있다. 실증주의자인 호킹에게 현실주의자 역할을 하는 펜로즈는 우주가 무한하며 영원히 확장될 것이라고 생각한다. 그는 빛 원뿔의 기하학, 시공간의 압축과 왜곡, 트위스터 이론을 사용하면 우주를 이해할 수 있다고 주장한다. 최종 토론을 통해서 독자는 양자역학과 상대성 이론을 결합하려는 궁극적인 탐구에 대한 호킹과 펜로즈의 의견이 얼마나 다른지, 그리고 그들이 이해할 수 없는 것을 이해하려고 얼마나 다르게 노력했는지를 깨닫게 될 것이다.