고대 그리스 사람들은 훌륭한 생각을 했습니다.
우주는 단순하다고 생각했죠.
그들의 마음 속에는
우주를 만드는 데는 4 가지 요소가 필요하다고 생각했습니다.
흙,
공기,
불,
물입니다.
이론에 따르면 그 생각은 아름답습니다.
단순함과 우아함이 있죠.
4 가지 기본 요소를
서로 다른 방식으로 조합해서
여러 가지로 훌륭한 우주의 다양성을 만들어낼 수 있다는거죠.
예를 들면 흙과 불은
마른 것을 만들어내고
공기와 물은 젖은 것을 만듭니다.
하지만 이론에 따르면 문제가 생깁니다.
그 이론은 측정할 수 있는 것에 대해선 예상을 못했죠.
측정은 실험 과학의 기본입니다.
더 나쁜 점은 그 이론이 틀렸다는 겁니다.
하지만 그리스 사람들은 훌륭한 정신을 가진 과학자들이었고
기원전 5세기에
밀레투스 출신의 레우키포스는
가장 뛰어난 과학적 이론을 내놓았습니다.
우리가 보는 모든 것은
원자라는 아주 작고 더는 나눌 수 없는 물질로 이루어져있다는 거죠.
이 이론은 단순하고 우아합니다.
그리고 흙, 공기, 불, 물 이론에 비해
장점도 가지고 있는데
옳다는 것입니다.
몇 세기에 걸친 과학적 사고와 실험은
진짜 원소들,
수소,
탄소,
철같은 것들이
원자로 쪼개질 수 있음을 확인시켰습니다.
레우키포스의 이론에서 원자는 가장 작고
더는 나눌 수 없지만 여전히 인식이 가능한 물질입니다.
수소,
탄소,
또는 철처럼 말입니다.
레우키포스의 생각에서 딱 하나 잘못된 것은
원자는 사실 나눌 수 있습니다.
더우기 그의 원자론은
우주를 이루고 있는
작은 부분만을 설명할 수 있습니다.
우주에서 보통으로 보이는 물질은
사실 아주 드뭅니다.
레우키포스의 원자론, 즉 물질을 이루고 있는 것은
우리가 우주에 있다고 알고 있는 것의
5%만 이루고 있습니다.
물리학자들은 우주의 나머지가,
그러니까 우주의 95%가
어두운 우주처럼
암흑 물질과 암흑 에너지로 이루어져있음을 알고 있습니다.
우리가 이것을 어떻게 알까요?
음, 우리가 사물을 관찰하고
보기 때문에 알 수 있습니다.
좀 단순해보일지는 모르겠지만
실제로는 아주 심오합니다.
원자로 이뤄진 모든 것들은 볼 수 있습니다.
빛은 물질에 반사되어 우리가 그것을 볼 수 있습니다.
우리가 우주를 보면
별과 은하계를 봅니다.
그들 가운데 일부는 우리가 살고 있는 지구처럼
아름답고, 나선형이며 우주를 우아하게 회전하고 있죠.
과학자들이 1930년에 처음으로
은하계의 회전 운동과
은하계가 가진 물질의 양을 측정했을 때
그들은 깜짝 놀랐습니다.
거기에는 서로를 함께 뭉쳐있게 하는
보이는 물질들이 충분하지 않다는 것을 발견했습니다.
개개 은하계를 나중에 측정한 결과
이 놀라운 사실을 확인했습니다.
은하계에는 눈에 보이는 물질이 충분하지 않아서
그들을 함께 모여있도록 충분한 중력을 제공하지 않습니다.
우리가 볼 수 있는 것으로는
은하계가 서로 흩어져야 하는데 실제로는 그렇지 않습니다.
그러니 우리가 볼 수 없는
어떤 물질이 거기에 있습니다.
그 물질을 암흑 물질이라 부릅니다.
오늘날 암흑 물질에 대한 가장 훌륭한 증거는
우주 배경 복사를
측정하여 나오는데
빅뱅의 잔광입니다.
하지만 그건 다른 이야기입니다.
우리가 모은 모든 증거가
암흑 물질이 거기 있음을 말해주고
하늘을 채우고 있는
아름다운 나선형의 은하계에 있는
물질의 대부분을 이루고 있습니다.
그것이 시사하는 바가 뭘까요?
우리는 오랫동안 하늘이
우리를 중심으로 돌고 있지 않음을 알고 있었습니다.
게다가 우리는 아주 평범한 행성에서 살고 있고
우리가 사는 행성은 아주 평범한 별을 돌고 있으며
그 별은 아주 평범한 은하계의 나선형에 끝에 위치합니다.
암흑 물질의 발견은
모든 것의 중심에서 한발짝 물러서게 합니다.
우리를 이루고 있는 물질은
우주를 이루고 있는 것의 아주 일부일 뿐임을 알려줍니다.
하지만 더 있습니다.
이번 세기 초에
우주의 바깥 경계를 연구하는 과학자들이
모든 것이 서로에게서
흩어져 나가는 것을 확인했습니다.
여러분이 기대했던 것처럼
뜨겁고 빽빽한 빅뱅으로 시작한 우주처럼
뿐만 아니라 우주의 팽창은
가속화되는 것처럼 보입니다.
그래서요?
이런 가속화를 밀어붙이는,
여러분이 차를 가속하는 힘을 제공하는 것처럼
어떤 에너지가 있거나,
아니면 중력이 우리가 생각하는 것처럼 움직이지 않는다는 것을 말합니다.
대부분의 과학자들은 전자라고 생각합니다.
가속화를 진행시키는 어떤 에너지가 있고
그것을 암흑 에너지 라고 부릅니다.
오늘날의 최신 측정법으로
우주의 얼마나 많은 부분이 암흑인지를 측정할 수 있습니다.
암흑 에너지는
우주의 약 68%를 이루고 있고
암흑 물질은 약 27%,
우리에게 남은 것은 5% 뿐입니다.
우리가 볼 수 있는 것은 이것 뿐이죠.
암흑 물질은 뭘로 이루어져 있을까요?
모릅니다.
하지만 하나의 이론이 있는데 초대칭성 이라고 부릅니다.
이것으로 일부분을 설명할 수 있습니다.
초대칭성 또는 줄여서 수지(SUSY)라고 하는데
다양한 새 입자들을 예측합니다.
그들 일부가 암흑 물질을 구성할 수 있습니다.
수지(SUSY)에 관한 증거를 찾는다면
우주의 5%를 이해하는데서,
우리가 실제로 볼 수 있는 데서 나아가
1/3 까지 이해할 수 있습니다.
하루 일거리로는 나쁘지 않죠.
암흑 에너지는 아마 이해하기가 더 어렵겠지만
일부 추측 이론이 있어서
길을 알려줄 지도 모릅니다.
그 가운데서도 몇몇 이론들은
고대 그리스 사람들의 뛰어난 최초 이론으로 거슬러 올라갑니다.
우리가 몇 분 전에 했던 그 생각,
우주는 단순하다는 그 생각 말입니다.
그 이론들은 단지 하나의 요소가 있다고 예측합니다.
그 요소에서 우주의 훌륭한 다양성이 갈라져 나오는
떨리는 끈이라구요.
오늘날 우리고 알고 있는 모든 입자는
그 끈에서 서로 다른 화음을 이룰 뿐이라는 이론입니다.
불행히도 오늘날의 끈 이론은
아직 검증되지 않았습니다.
하지만 아직 탐험해야 할 우주가 많이 남아있는 것처럼
개연성이 큽니다.
이런 모든 것들이 여러분을 왜소하게 만듭니까?
그렇지 않아야 합니다.
오히려 여러분은
지금까지 우리가 아는 사실에 경이로움을 느껴야 합니다.
여러분은 우주의 신비를 파악하기 시작한
우주에서 유일한 종의 일원입니다.
여러분은 우리의 이해력이 폭발하는 것을
볼 수 있는 알맞은 때에 살고 있습니다.