2-5. 아직 풀리지 않은 물리학의 수수께끼들

"알려진 것이 있고, 알려지지 않은 것이 있다. 그리고 그 사이에 문이 있다." — 윌리엄 블레이크 (시인)의 말을 빌려, 물리학의 현재 상황을 표현하자면

물리학은 완성되었는가?

지금까지의 여정을 돌아보자.

뉴턴은 하늘과 땅의 운동을 하나의 법칙으로 통일했다. 맥스웰은 전기, 자기, 빛이 하나의 현상임을 밝혔다. 아인슈타인은 시간과 공간이 절대적이지 않다는 것을, 질량이 에너지로 바뀔 수 있다는 것을, 중력이 시공간의 휘어짐이라는 것을 보여주었다. 보어와 하이젠베르크는 미시세계에서 확률이 지배하며 입자가 동시에 여러 곳에 있을 수 있다는 것을 알려주었다.

이 이론들은 모두 놀랍도록 정확하다. 양자역학의 예측은 소수점 아래 12자리까지 실험과 일치하고, 일반상대론의 예측은 중력파 검출로 다시 한번 확인되었다. 현대 문명의 거의 모든 기술 — 스마트폰, GPS, 레이저, MRI, 원자력 — 이 이 이론들 위에 세워져 있다.

그렇다면 물리학은 거의 완성된 것 아닌가?

전혀 아니다.

사실, 현대 물리학이 직면한 수수께끼들은 100년 전의 수수께끼들 못지않게 깊고, 어쩌면 더 근본적이다. 물리학자들은 지금 이 순간에도 이 수수께끼들과 씨름하고 있다. 그리고 가장 놀라운 사실은 이것이다:

우리는 우주의 약 95%가 무엇으로 이루어져 있는지 모른다.

이번 절에서는 물리학의 가장 깊은 미해결 문제들을 만나 보자. 이 문제들은 단순히 "아직 풀지 못한 숙제"가 아니다. 이 문제들 하나하나가, 물리학의 다음 혁명 — 뉴턴이나 아인슈타인이 이룬 것에 버금가는 혁명 — 의 실마리를 품고 있을 수 있다.