“이 행성 모든 생명체의 확산을 가능케 한 우연의 일치를 상상하고 몰입하게 한다! 우리가 어디에서 왔으며, 무엇으로 이루어져 있으며, 어디로 가는지를 효과적으로 설명한다.” - 이탈리아 아마존 독자 “높은 수준의 물리학을 간단하게 설명한다. 만약 당신이 한없이 작은 것과 무한히 큰 것의 물리학을 즐겁게 배우고 싶다면... 이게 바로 그 책이다.” - 이탈리아 아마존 독자 관측 가능한 우주는 3천 600억 조의 조의 조의 조의 조 세제곱킬로미터(3.6×1071km3)이며, 우리가 아는 한 그중에서 당신이 몇 분 이상 생존할 수 있는 유일한 곳이 바로 지구밖에 없다고 해도 과언이 아니다. 우리의 오래된 이웃인 달에 가는 것조차 그리 오래된 이야기가 아니다. 달에는 방아 찧는 토끼가 살고 있다는 설화를 넘어 눈부신 과학의 발전으로 달에 발자국을 남긴 닐 암스트롱을 떠올려 보자. 1969년에서야 우리 인류는 ‘고요의 바다’로 명명된 달 표면에 착륙하는 데 성공했다. 그러나 우주는 실제로 생명에 적대적인 곳이 아니다! 시공간, 입자, 상호작용 등 기본 구성요소 각각을 검토하면 우리는 이러한 구성요소들이 우리의 존재를 허용하기 위해 너무나도 정확한 방식으로 ‘정량을 따르는’ 것처럼 보인다는 것을 발견한다. 다시 말해, 아주 작은 변화로도 우리는 우주에 지적인 생명체가 생존할 수 있을지 없을지 확신할 수 없게 되는 것이다. 그렇다. 당신은 우주에 수십억 개나 있는 막대나선은하 중 하나의 작은 팔에서 발견되는 그다지 특별한 것 없는 별의 궤도를 도는 세 번째 행성에서 영겁에서 영겁으로, 종에서 종으로 이어지며 수십억 년 동안 매우 긴 일련의 생물학적 생식과 유전적 전달이 무작위적으로 성공한 결과다. 여러 개의 다이얼이 있다고 상상해 보라. 각각의 다이얼은 당신이 원하는 대로 조정할 수 있고, 엄청난 범위의 값을 다루며, 어떤 값을 다른 값보다 선호할 이유는 없다. 좋을 대로 아무 다이얼이나 돌릴 때마다 당신이 선택한 값에 따라 그 속성이 결정되는 우주가 생성된다. 우주의 다이얼을 조금 건드린다면 우리는 과연 존재할 수 있을까? 사실 그 다이얼 중 하나를 살짝만 움직여도 당신과 우리, 우주의 모든 생명, 심지어 우주 자체를 소멸시키기에 충분하다는 것을 알게 될 것이다. 우리는 고대 학자들이 ‘신의 마음’이라고 불렀을, 바로 우리 우주의 구조가 기반으로 삼는 숫자들을 직접 엿볼 수 있다. 그리고 우리는 그 숫자가 놀랍게도 생명을 허용하도록 정확하게 조절된 것 같다는 점을 깨달았다. 모든 것이 우주에 대한 우리의 불완전한 이해의 결과인지, 보편적 질서의 결과인지, 아니면 ‘생명’이 무엇인가에 대한 우리의 지식이 부족한 탓인지, 우리는 여전히 모른다. 22세기의 우리는 여전히 같은 의문을 가지고 있을 수도 있고, 바보같은 생각이었다며 웃을 수도 있다. 혹은 어쩌면, 우리는 우리 자신과 우리 존재에 대한 근본적인 문제를 이해하게 될 수도 있다. 그러나 하나는 확실하다. 얼마 전까지만 해도 철학자들만의 특권이었던 존재에 대한 질문을 오늘날의 과학은 그 어느 때보다 잘 다룰 수 있다. 이제는 알았을 것이다. 당신의 안식처일 뿐만 아니라 당신을 위해 맞춤 제작된 이 광대하고 멋진 우주를 발견하기 위한 긴 여행을 이제 막 시작하려고 한다는 것을. 떠나 보자!

프롤로그 우주를 조절하는 다이얼 1장 맞춤 양말 : 인류 원리 중심을 없애라 | 무작위라니, 젠장! | 누구에게 약한가? | 그것은 완벽한 양말이다 2장 치명적인 끌림 : 중력 상호작용 상호작용 없이는 파티도 없다 | 커브를 조심하세요! | 상황의 중대성(gravity) | 분재(盆栽) 별과 하늘색 숲 3장 빛이 되게 하라 : 전자기 상호작용 하루에 사과 하나 | 전하 문제 | 당신은 정말 나를 끌어당기는군요! | 왜 137인가? | 접촉 금지 | 파스타를 던져라! | 얼마나 중요한 원소인가! | 긍정적(positive)으로 생각하라 4장 실재의 접착제 : 강한 핵 상호작용 우주의 저편 | 다수의 핵 접착제 | 우주 팔레트 | 격리 중인 쿼크 | 연쇄반응 | 수소 구름과 글루온 수프 | 양성자 교향곡 | 보물 지도 5장 변화의 힘 : 약한 핵 상호작용 판타 레이(Panta Rei) | 맛이 바뀌다 | 무법자 상호작용 | 병 속의 우주 | 당신은 폭발이다! | 마법사의 제자 6장 소립자 동물원 : 우주의 입자들 세계의 벽돌 | 양성자를 구출하라 | 중성자의 복수 | 전자, 세 번째 현혹 | 도망치는 원자 | 미소(微少)하지 않은 중성미자 7장 암흑의 존재 : 우주의 내용물 있다, 하지만 볼 수 없다! | 6 대 1, 중앙에 놓인 구 | 미는 건 누구? | 매우 슬픈 결말 | 우주 복권 당첨자 8장 크기가 문제다 : 공간과 시간 4차원 러브 스토리 | 그리고, 브라보 칸트! | 셋이 낫다 | 별이 모두 내려앉는다면 | 안정적인 신경! | 타키온을 벗어나 | 3+1 : 놓칠 수 없는 제안 9장 출발점에서! : 우주의 초기 조건 138억 년의 게임 | 끔찍한 물리학 | 엔트로피, 엔트로피, 그것이 아무리 작아도…… | 온갖 것들 | 균질화된 우주 | 우주 주사위 10장 오케이, 우주가 옳다! : 인류적 설명 행복한 무지 | 할 수 있느냐, 없느냐? 그것이 문제로다 | 알아야 할 필요 | 이해할 수 없는 헛소리 | 누구도 당신 같은 사람은 없다 | (안 좋게) 같이 있는 것보다 혼자가 낫다 | 불완전한 건축가 | 놀라운 부작용 11장 수정 구슬 : 인류적 예측 유명한 최종 선언 | 날아다니는 찻주전자 | 행운의 탄소! | 떠다니는 두뇌 | 마지막 비틀기 몇 개 | 놀라운 예측 | 끝이 가깝다? 에필로그 당신은 우주 감사의 글

폐로 들어오고 나가는 공기는 당신이 살아가는 데 필요한 산소를 포함한 기체의 혼합물이다. 아마도 당신에게는 그것이 특별함과는 거리가 멀다고 느껴질 것이다. 그러나 관측 가능한 우주는 3,600억 조의 조의 조의 조의 조 세제곱킬로미터에 걸쳐 있으며, 우리가 아는 한 여러분이 단 몇 분이라도 살 수 있는 유일한 곳은 여러분이 있는 이 행성의 지표면뿐이다. (…) 오늘날 당신을 존재할 수 있게 하려면 얼마나 많은 우연의 일치가 있어야 하는지 상상해 본다면, 당신이 존재할 확률이 얼마나 미미한지 알게 될 것이다. 너무도 적어서 이제 당신은 심지어 우주가 당신이 존재하는 것을 허용하기 위해 특별히 만들어졌다고 여길 수도 있다. 너무나도 많은 것이 우연의 일치다. 당신이 숨을 쉬고, 살아가면서, 《최상의 우주 설계》라는 제목의 책을 읽고 있는 지금 이 순간도 우연의 일치의 우연의 일치다. 〈프롤로그〉 5~7쪽 ---------------------------------------------------------------- 천문학적인 방랑은 잠시 접어 두고, 아름다운 일출이 눈앞에 있다. 보랏빛 광채가 동쪽에서, 수평선 위로 태양이 떠오를 시간이 임박했음을 알리면서, 처음에는 소심하게 그리고 점점 더 확실하게 출현한다. 태초부터 반복되어 온 마법이지만, 세상 그 자체만큼이나 오랜 태고의 감정을 선사하면서 매번 마치 처음인 양 우리를 놀라게 한다. 영묘한 밤의 그림자를 몰아내는 새벽의 빛 속에서, 모든 것이 아주 짧은 순간 시간 속에 멈춘 것처럼 보인다. “그것은 도약 전의 심호흡이다”라고 간달프(…)는 말했을 것이다. 새로운 날이 시작되기 전에 자연 전체가 잠시 숨을 멈춘다. 당신도 숨을 멈추라. 자연은 일관성을 잃으면서 동시에 되찾는다. 당신도 그렇다. 왜냐하면 당신은 자연의 한 부분이기 때문이다. 수평선에 깜박이는 새로운 태양은 새벽의 밝은 커튼 뒤에 숨어 일몰 후 다시 나타나기를 기다리는 마지막 별을 겁준다. 바다의 표면은 햇빛을, 이제 마침내 인지할 수 있는 파도의 리듬에 맞춰 움직이는 수천 개의 붉은 광채로 분해한다. 태양의 열기는 새로운 파도를 일으키는 바람을 만들고, 보이지 않는 물 분자를 증발시켜 태양을 가리는 구름을 만들 것이다. 모든 것이 연결되어 있고 모든 것이 다른 모든 것과 상호작용한다. 물리학자들에게는 이것이 존재하는 것을 정의하는 방식이다. 즉 무언가 다른 것과 상호작용한다는 사실이다. 〈치명적인 끌림〉 38~39쪽 ---------------------------------------------------------------- 핵융합은 아름다운 것이다. 수소 같은 단순한 원자로부터 혈액의 철이나 뼈의 칼슘 같은 복잡한 원자를 얻을 수 있게 해준다. 원리는 간단하다. 두 개의 원자핵을 정전기적 반발력을 극복할 수 있을 만큼 가까이 가져와 강한 핵력의 영역에 들어서게 되면, 핵력이 이어받아 두 핵을 붙여서 새로운 하나의 핵으로 만든다. 물리학에서는 결합이 만들어질 때마다 에너지가 생기고, 결합이 강할수록 결합이 형성될 때 방출되는 에너지가 커진다. 그게 바로 우리 태양이 지금 하는 일이다. 매초 6억 2,000만 톤의 수소 원자가 6억 1,600만 톤의 헬륨 원자로 변환된다. 그 차이인 400만 톤은 광자 형태의 순수한 에너지로 전환된다. 별에서 핵융합은 이런 식으로 진행되어, 점차 철까지 이르는 주기율표상의 원자를 만들어 낸다. 따라서 강한 핵 상호작용이 달랐다면, 분명 우리가 알고 있는 것과 매우 다른 우주가 생성되었을 것이다. 〈실재의 접착제〉 105쪽 ---------------------------------------------------------------- 만약 45억 년 전 태양과 지구를 만들었던 가스구름에 산소가 있었다면, 그것은 중성미자가 가진 상호작용을 거의 하지 않는(그러나 전혀 안 하는 것은 아닌) 성향과 극미의 질량 덕분이다. 당신이 지금 호흡하는 바로 그 산소. 당신이 마시는 물의 일부인 바로 그 산소. 당신이 살고 있는 행성의 30%를 구성하는 바로 그 산소 말이다. 그 산소는 중성미자 덕분에 폭발했던 II형 초신성에서 나왔다. 중성미자가 다른 모든 소립자와 그토록 구별되는 독특한 특성을 가지지 않았다면 당신은 존재할 수 없었을 것이다. 어떤 생명체도 존재할 수 없었을 것이다. 우주는 끝없이 고요하고 생명이 살지 않는 곳이었을 것이다. 심지어 우주에서 가장 작고, 가장 덧없고, 주변에서 일어나는 일에 가장 무관심한 입자라도 변화를 만들고, 불모의 우주를 생명이 사는 우주로 바꿀 수 있다. 다음번에 당신이 하찮게 느껴지는 순간이 오면, 그것을 기억하길! 〈소립자 동물원〉 194쪽