우주의 음악을 찾아 떠나는

물리학자의 찬란한 지적 여행
 

“그 직관을 부추긴 것은 음악이었다. 나의 발견은 음악적 통찰의 결과였다.”

- 알베르트 아인슈타인

전설적인 재즈 뮤지션 존 콜트레인은 우주의 의미를 찾고자 하는 간절한 염원이 있었다. 

콜트레인은 자신의 악기를 음악과 우주 사이의 새로운 관련성을 탐구하기 위한 도구로 사용했다. 물리학자들이 실험 기기를 써서 똑같은 일을 하는 것과 매우 흡사했다. 콜트레인이 말년에 녹음한 앨범 《인터스텔라 스페이스》는 아인슈타인의 일반상대성이론과 팽창하는 우주 가설에 영감을 받아 만들었다. 그는 음악으로 물리학을 연주했으며 놀랍게도 우주의 팽창이 일종의 반중력임을 간파했다. 물리학자이자 재즈 음악가인 저자 스테판 알렉산더는 이 책에서 콜트레인과 유사한 작업에 나섰다. 재즈를 이용하여 고대로부터 이어져 내려온 ‘우주의 음악’ 또는 ‘음악적 우주Musical cosmos’에 관한 탐색을 시도한 것이다.

《뮤지컬 코스모스》는 음악과 우주 사이의 관련성을 간파한 위대한 인물들, 즉 피타고라스, 케플러, 뉴턴, 아인슈타인 등을 따라서 음악과 물리학이 하나였던 고대의 세계를 다시 방문한다. 그 과정에서 우리는 피타고라스 등의 옛사람들이 소리를 어떻게 이해했는지, 그들의 사상과 실천이 케플러와 뉴턴 같은 위대한 사상가들의 노력을 거치면서 어떻게 끈과 파동의 역학에 대한 현재의 지식을 낳게 되었는지 알 수 있다. 피타고라스 이후 2500년이 지나서 끈 이론의 창안자들은 근원적인 끈들을 이용하여 자연의 네 가지 힘들을 통합하는 데 몰두하고 있다. 하지만 그들 중에서 자신들 연구의 핵심 요소인 파동 방정식이 음악과 물리학의 보편적인 관련성에 깊이 뿌리내리고 있다는 사실을 기억하거나 중요하게 여기는 이는 찾아보기 어렵다. 

우주와 음악의 경이로운 유사성

그리고 아름다운 조화의 세계

“ 언젠가 자네의 사람들이 물리학을 하게 되면 마치 재즈 같을 거네.”

 - 압두스 살람(1979년 노벨물리학상 수상자)

캐나다 물리학자 빌 언루는 블랙홀의 물리학과 소리 사이의 놀라운 유사성을 통해 블랙홀의 신비를 고스란히 드러냈다. 그가 찾아낸 블랙홀 지평선은 음향적 속성을 지닐 뿐만 아니라, 최근에 밝혀지기로 어떤 블랙홀은 수벌처럼 윙윙거리는 노래를 부른다. 또한 우주론자 짐 피블스와 대학원생 제자인 저 유는 우주를 일종의 음악적 현상이라고 본 피타고라스와 케플러의 통찰을 처음으로 입증해냈다. 두 사람에 따르면 초기 우주는 파장이 30만 광년까지 뻗어 있는 음파를 생성했다. 30만 광년은 최초의 안정된 원자들이 생성되면서 CMB 복사가 방출될 때의 우주의 크기다. 그 음파는 최종적으로 우주의 대규모 구조가 형성되는 데 이바지했다.

이러한 연구 성과를 바탕으로 저자는 우주와 음악 사이에 숨은 연결 고리를 찾아내고자 한다. 그에 따르면 초기 우주에서 생겨난 파형들이 별을 생성했다. 별은 원소들의 요란한 융합 과정에서 음표와 같은 소리를 낸다. 별은 스스로 조직화하여 쌍성계나 성단과 같은 더 큰 구조를 이루는데, 이는 음악에서의 악구에 해당한다. 게다가 은하 내의 별 수백만 개도 스스로 조직화하여 자기유사적인 프랙털 구조를 이루는데, 바흐와 리게티가 작곡한 음악에서도 그런 프랙털 구조가 보인다. 핵 물질을 구성하는 쿼크들의 대칭적 패턴에서부터 DNA의 이중나선 구조까지, 나아가 초은하단 내의 은하들에 패턴에 이르기까지 우주는 구조들로 가득 차 있다. 심지어 이처럼 무수히 많은 구조를 생성하는 바탕이 되는 물리 법칙들조차도 구조를 지니는데, 이는 대칭성 원리와 대칭성의 붕괴 사이의 끝없는 춤에 의해 지배된다.

《뮤지컬 코스모스》는 음악을 매개로 여행을 하면서 우주의 구조를 밝혀내는 일에 음악적 속성이 있음을 알려 준다. 화음, 대칭성, 불안정성, 즉흥연주의 빈틈 등 모든 음악적 속성이 함께 어우러져 우주적 구조가 유지된다. 우주를 파헤치는 일은 마치 콜트레인의 솔로 작품을 파헤치는 일과 비슷하다. 우주적 구조의 촉매는 양자장들인데 이 장들은 시공간의 팽창과 수축의 순환들을 통해 조화를 이루는 성향을 지녔다. 이런 장들의 초기 진동이 시공간 배경 전체에 걸쳐 마치 진동하는 악기처럼 울려 퍼졌고 이로써 우리 우주의 최초 구조가 생성되었다. 
 

 『뮤지컬 코스모스』 서평단 모집
 인원 : 5명

~11월 12일까지
발표 : 11월 13일 

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