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세상 그 누구도 풀지 못한 숫자 137의 비밀은 무엇인가?
“치과 의사는 왜 물리학에 빠져들었을까?”
문명사적 전환을 예고하는 발견

이 책의 저자 양동봉은 34년 동안 물리학을 연구해온 재야 물리학자다. 아니 정확히 현실 직업을 얘기하자면, 그는 치의학을 전공한 치과 의사다. 다시 말해 그는 정규 과정으로 물리학을 전공한 일이 없으며, 그를 가르친 물리학 교수 또한 이 세상에 존재하지 않는다. 그럼에도 그는 현대물리학의 연구 동향을 꿰뚫어 보면서 그의 이론 체계를 완성했다. 그야말로 상상할 수도 없고 믿기도 어려운 일이지만 엄연한 사실이다. 이런 점에서 그는 그가 존경하는 아인슈타인보다도 더한 독학을 했다.

그렇다면 치의학을 전공한 치과 의사가 왜 물리학에 빠져들어 34년의 긴 세월 동안 연구에 매진했을까? 이 책의 저자를 34년 동안 물리학의 세계에 가둬둔 건 바로 숫자 137이다. 이 책에서 137이란 소위 ‘마법의 수’로서 모든 물리학 난제를 통칭한다. 그뿐만 아니라 이 땅 위에 살고 있는 모든 생명이 가진 공통된 표지標識를 의미하기도 한다. 유명한 이론물리학자 리처드 파인만은 평소 동료 물리학자들에게 집 대문이나 책상 앞 벽면에 숫자 137을 쓴 패널을 걸어 놓기를 권했다고 전해진다. 그만큼 이 숫자 137은 세상의 모든 물리학자들을 블랙홀처럼 빨아들이는, 깊고 묘한 마력을 가진 ‘잘 알려진 수수께끼’다. 세상의 내로라하는 유명 물리학자들이 물리학 전 영역에 걸쳐 불쑥불쑥 튀어나오는 이 마법의 수 137의 출처에 대해, 그리고 왜 하필 그 숫자여야만 하는지에 대해 평생을 두고 탐구해왔다. 하지만 모두 아직 이렇다 할 성과를 거두지 못하고 있다.

그만큼 물리학의 난제 중의 난제로 알려진 마법의 수 137을 제대로 알아냈다고 하면 당장에는 의혹을 가질 수밖에 없을 것이다. 그리고 이것이 일반적인 생각이기도 하다. 이를 누구보다 잘 아는 이 책의 저자는 이 책에서 세상의 모든 불신을 잠식시킬 수 있는, 즉 일반인도 신속하게 확인(검증)할 수 있는 검증 과정 및 방법에 대해 자세히 소개하고 있다.

불가사의한 난제 중의 난제를 푸는 데 성공했을 때의 심정을 저자는 이렇게 전한다. “도저히 사람의 능력으로서는 풀 수 없었던 난제 중의 난제인 물리학 문제를 꿈속같이 풀게 되었다. 모든 문제는 겉으로는 서로 복잡하게 얽혀 있는 것 같아도 매우 단순한 ‘하나’라는 화두에 연결되어 있다. 인류가 그렇게 찾고 싶어 했던 방정식을 찾아낸 것이다. 그 방정식은 생명과 비생명의 관계가 ‘하나’라는 것이다.”

이 책의 저자는 34년의 긴 세월 동안 눈물 밥을 먹으며 항생제를 복용하면서도 탐구의 생활을 중단하지 않았다. 치과 의사라는 직업을 통해 얻은 그동안의 수익을 형식적인 ‘숫자 1과 중력의 본질로서 하나의 이치’를 밝혀내는 물리학 연구에 모두 썼다. 오직 젊은 청춘을 겉으로 볼 때 숫자 ‘1’과 ‘중력’에 올인한 셈이다. 왜 그랬을까? 왜 미치지〔狂〕 않으면 미칠〔到〕 수 없는 불가사의한 낯선 전문 영역에 전심전력으로 파고들었을까? 전 삶을 바쳐 매달릴 수 있을 만큼의 가치가 있다고 확고하게 생각했기 때문이다.

이 책의 저자는 마법의 수 137이 숨기고 있었던 문제는 아인슈타인과 파인만이 풀지 못한 문제까지 풀 수 있게 했다며, 믿기 어려운 이 놀라운 이야기를 물리학자를 비롯해 이 세상의 모든 사람에게 신문고를 치는 심정으로 널리 알리고 싶었다고 한다. 이 책의 제목 ‘노벨상 0순위 137’은 저자가 연구한 137이 노벨상 0순위란 뜻이 결코 아니다. 저자의 연구 결과물이 기아 구제라는 물리학 연구 이면에 숨어서 그동안 흩어져 있던 사람들의 관심을 하나로 통일시키는(노벨상) 최적합한 도구(0순위)의 상징(137)이라는 의미다. 잘 알다시피 노아의 방주 길이는 대략 137미터다. 이런 의미에서 저자는 숫자 137의 상징을 기아 구제의 실천적인 메시지로 받아들이고 있는 것이다.

이 책의 목적은 아주 작은 크기를 대표하는 양자역학의 안정장치인 알파(α)에서 아주 큰 크기를 대표하는 일반 상대성 이론의 안정장치 람다(Λ)까지, 삼라만상 모든 것이 ‘하나’의 이치로 되어 있음을 깨닫는 것이다. 자연에 존재하는 물리현상을 어렵고 복잡한 기호가 달린 수식으로 표현하면 권위가 있어 보이는 건, 그만큼 자연에 대한 이해가 떨어진다는 방증이다. 물리학자들의 임무는 복잡다단한 자연현상의 기술에서 그 복잡성을 걷어내는 일이다. 저울이 차원이나 성분 따위는 일체 거들떠보지 않듯이 말이다. 저울의 임무는 어느 한쪽으로 기울어지는가의 여부에만 관심을 갖는 것이다. 이 책이 물리학의 저울 같은 임무를 다하지 않을까 싶다.

아마 일반인들은 이 책을 통해 복잡하고 난해한 수식이 제대로 맞는지 틀리는지 검증할 수 있는 ‘보편문법’이라는 방법이 존재한다는 사실을 처음 알았을 것이다. 이 책에서 지칭하고 있는 보편문법은 임의적 조작이나 위조 자체가 불가능한 블록체인block chain의 수학 구조와 흡사하다. 여기서 ‘블록’이란 물리학에서 말하고 있는 양자 단위나 물리량의 상수 등에 대응하여 원장에 기록된 대상을 함부로 훼손할 수 없는 것이다. 또 ‘체인’은 임의로 조작할 수 없는 대상들 간의 조합이다. 그만큼 진위 여부를 검증하는 데 있어 완벽하다는 것을 의미한다.

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프롤로그_누가 밤새 137의 비밀을 풀어 주었지? · 12
제1부 물리학이라는 세계를 만나다……기초 물리학
01 우연을 넘어선 여러 인연과의 만남 · 43
02 치과 의사가 왜 물리학에 빠져들었을까 · 60
03 34년 동안 마법의 상수를 파헤치다 · 64
04 하늘 끝까지의 높이를 재고 싶어 한 소년 · 86
05 오랫동안 믿고 있던 상식이 무너진다 Ⅰ · 106
06 오랫동안 믿고 있던 상식이 무너진다 Ⅱ · 112
07 아인슈타인도 파인만도 침묵했던 에너지의 정의 · 125
08 빛의 속도는 왜 일정한가 · 139
09 하나의 물리량에 하나의 숫자 붙이기 · 163
10 확률과 결정론의 조화, 버킹엄 머신 · 179
11 불가사의한 몬스터군의 물리적 해독 · 187
제2부 물리학 너머의 세계를 보다……응용 물리학
01 자연의 선택, ONLY ONE · 201
02 무한대와 무한소는 존재하는가 · 214
03 느낌만으로 풀 수 없는 오메가 문제 · 223
04 우주론의 제1 화두, 블랙홀 · 231
05 숨겨진 6차원과 중력자 · 234
06 세 개의 큰 질문 · 249
07 드디어 문샤인을 찾았다 · 278
08 중학생도 검증할 수 있는 양자 중력 · 282
09 운명처럼 찾아온 모든 것의 마지막 두 문제 · 294
10 영성은 어디에서 오는가 · 307
11 그물에 걸리지 않는 바람처럼 · 316
제3부 수식의 세계를 완성하다……10개의 수식
수식 1 새로운 물리학의 출발 공준 · 327
수식 2 몬스터군의 물리적 해독 · 334
수식 3 쿼크에서 우주론까지 · 343
수식 4 최대·최소 블랙홀 질량과 최대 엔트로피 · 356
수식 5 K-방정식, 사랑 방정식 · 371
수식 6 중력자와 숨겨진 6차원 · 378
수식 7 최소 에너지양자, 궁극적 기본단위 · 391
수식 8 큰 수 가설 · 398
수식 9 문샤인 · 407
수식 10 허블 상수 구하기 · 413
에필로그_‘하나의 이치’를 실천하는 것 · 419
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찾아보기 · 449