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원시 우주의 문제.

...입자 하나를 t = 0인 순간, 또는 "t = 0에 가까운" 순간에 고려해 보자. 그 입자가 어떤 신호, 예컨대 전자기 복사를 방출한다고 가정하자. 그것은 속도 c로 전파될 것이다. 시간 t가 지나면 구면파는 반경 ct를 갖게 되는데, 이를 지평선이라 부른다. 그러나 "우주적 지지체"에 묶인 것으로 가정된 두 입자 사이의 팽창, 즉 멀어짐의 법칙(이들은 공동 이동한다고 말한다)은 포물선 형태를 띤다(이 거리는 t2/3처럼 증가한다). 시간을 거슬러 올라가면 입자들이 서로 소통하는 것이 물질적으로 불가능했던 시기 t < th를 항상 발견하게 될 것인데, 이는 "0에 가까운 순간 t에 방출된 전자기파가 나아가는 것보다 더 빠르게" 입자들이 멀어져 갔기 때문이다.

...다음 그림은 우주의 이러한 자폐적 상태를 떠올리게 하는데, 각 입자에 묶인 흰 구체들은 이웃 입자가 소통이 가능하려면 위치해야 할 부피를 나타낸다. 그러나 이들은 서로 겹치지 않으며, 훨씬 나중에야 겹치게 될 것이다.

...따라서 원시 우주의 놀라운 균질성, 그 화석적 흔적이 2.7° K의 우주론적 복사 배경인 균질성을 정당화하기는 어려워진다.

...유행하는 이론은 린데의 이론, 즉 인플레이션이며, 그것이 유일한 정당화다. 세부로 들어가지 않고 말하자면, 이 이론은 원시 우주에 (시간에 의존하는!) 초-우주상수를 부여하는 것으로, 상상을 초월하는 "진공의 반발력"을 나타낸다. 그것은 그러면 10의 몇 제곱인지 모를 인수만큼의 팽창을 초래한다....

기원의 문제.

사실 t = 0이라는 이 시간이란 무엇인가? 그것은 의미가 있는가?

...시간을 거슬러 올라가면 "우주 유체"의 온도가 상승한다. 0이 아닌 질량을 지닌 입자들의 열적 요동 속도 또한 상승한다. 이 속도가 상대론적이 되는 순간이 온다. 사실 t가 0으로 향하고 온도 T가 무한으로 향할 때, 입자들의 개별 에너지는 무한으로 향하고 그 속도는 c로 향한다. 고유 시간은 다음 법칙을 따른다:

...v가 c로 향할 때 고유 시간은 "시계 속에서 얼어붙는다". 시계를 정의하는 것은 개념적으로조차 문제가 된다.

...따라서 표준 모형이 완벽과는 거리가 멀다는 것을 알 수 있다. 언급된 문제들의 목록은 그마저도 완전하지 않다. 기초 물리학도 비슷한 문제들을 겪고 있다. 초끈 이론은 차원적 맥락의 확장(많은 이들에게는 10차원)을 거친다. 그러나 10차원 기하학은 여전히 어두운 정글이다. 2차원 곡면들이 그 신비를 잃었다면, 3차원 및 4차원 초곡면들의 분류는 아직 이루어져야 한다.

....한편 우주에 차원을 더하면, 각 차원에 연관된 특징적 길이들이 나타난다. 그리고 그것들은 변함없이... 플랑크 길이다. 그런데 길이라면 파장이고, 파장은 다음 관계에 따라 에너지와 연관된다:

...플랑크 에너지는 막대하다. 고전적 기법에 따라 그것을 구현하려면 은하의 지름을 가진 가속기를 갖출 수 있어야 할 것이다. 실험 물리학자들은 하늘에 두 손을 든다.

...일본 출신의 이론 물리학자 미치오 카쿠("하이퍼스페이스, 10차원을 통과하는 과학적 오디세이", 옥스퍼드 대학 출판부, 1995)는 기발한 개인적 해석을 내놓는다. 그에 따르면 초끈 이론은 단순히 자기 시대보다 몇 세기 앞서 있을 뿐이다. 현재의 기술 단계에서는 그것은 그저 친구들 사이에서 즐기는 방식일 뿐일 것이다.

아스펜 학술회의.

...1996년 저명한 잡지 사이언티픽 아메리칸은 콜로라도주 아스펜에서 막 열린 초끈에 관한 학술회의의 보도문을 전속 기자 마두스리 무케르지의 필치로 실었다. 마르크스 형제들에 어울릴 만한 글이다:

...기사의 저자가 상기시키듯이, 1986년 시카고 대학의 제프리 A. 하비에게 초끈 이론을 일곱 단어로 정의하라고 요청한 적이 있었다. 그때 그의 답은 이러했다:

• 오, 주여, 어찌하여 나를 버리셨나이까?

그러나 그 논문은 신이 새로운 대칭, 즉 이중성의 발견을 통해 답한 듯하다고 지적한다.

...초끈 이론가들 중 가장 낙관적인 위튼은 이 이중성이 TOE(모든 것의 이론)로 이어질 뿐만 아니라 "우주가 왜 이렇게 만들어졌는지"도 설명할 것이라고 생각한다. 그는 우리가 양자역학의 심층적 본질에 대한 설명으로 수렴하고 있다고 생각한다.

...사실 이 초끈 이론에 도전하는 사람은 거의 없는데, 그것은 수학을 포함한 모든 면에서 너무나 복잡해서 물리학자들과 수학자들이 뛰어들기를 꺼리기 때문이다.

...기사는 이 "이중성"이 기본 입자와 복합체를 상호 교환 가능하게 만들 것이라고 지적한다. 전문가들은 그러면 덩어리(클럼프)를 언급하며, 그것을 "고슴도치"처럼 시각화하려 애쓴다. 고슴도치처럼 말리는 것: 둥글게 웅크리는 것. 또 다른 이미지: "벡터로 못 박힌 구체"로, "솔리톤"이라 명명된다.

...그러나 이 이중성은, 만약 존재한다면, 이 개념의 저자들이 밝히듯이 입증이 불가능한 채로 남을 것이다(이중성은 "이중 본성"으로 이해해야 한다: 영어 사전). 따라서 기사에서는 복합 구조가 "얽혀" 동등해지고 그리하여 "기본 대상"이 될 수 있다고 명시한다.

그다음 "거울 대칭" 개념이 큰 성과 없이 동원된다.

...1986년 런던 임페리얼 칼리지의 더프는 새로운 실체, "거품"의 진동을 고려한 적이 있었다. 끈들이 10차원에서 꿈틀거리는 동안, 거품들은 11차원 공간에 떠다닐 것이다. 그다음 더프는 끈에 대한 대안적 기술인 "5차원" 막을 고려했다. 이어서 그는 이 막들이 다시 "소시지 껍질"처럼 감길 수 있다고 고려했다. 그리고 "끈-끈 이중성"을 언급했다.

...1995년 위튼은 버클리에서 강연하며 더프의 거품들이 10차원에 해당하는 특정 끈의 솔리톤일 수 있다고 추측했다.

그리고 칼텍의 슈바르츠(이론의 선구자 중 한 명)가 덧붙였다:

• 나는 트럭 운전사가 되었어야 했다!

어쨌든 현재 매일 초끈에 관한 새 논문 열 편이 나온다.

솔리톤은 "털복숭이 애벌레처럼 보이며", 벡터로 뾰족뾰족하므로 "끈의 이중 대상"이다.

더프는 그다음 공간들 사이의 이중성의 이중성을 제안했다. 그리고 서스킨드가 논평했다:

대상의 크기와 내부 차원은 "곳곳에서" 변할 것이다.

타운젠드:

• 끈의 솔리톤으로 변하는 막들은 끈과 같은 지위를 가질 수 있을 것이다. 불행히도 막으로 한 계산은 의미가 없다.

...그러면 끈과 블랙홀의 결혼이 언급된다. 호킹은 블랙홀이 입자를 방출할 수 있으므로 질량을 잃고 수축할 것이라고 지적한 바 있었다. 그것들이 처음에 끈으로 만들어졌다면("끈 같은 블랙홀") 그 진화는 그것들을 크기가 0인 대상으로 바꿀 것이다: "실제로 오히려 입자처럼 보이는 극단 블랙홀". 이 점에 관해 서스킨드와 스트로민저 사이의 논쟁:

• 스트로민저의 작업은 "훌륭하다", 그러나 이것들을 블랙홀이라 부르는 것은 그래도 좀 무리다.

참고로 스트로민저의 마지막 논문 제목은 "홀로그램으로 구상된 세계"이다.

그러면 그는 "질량이 0인 블랙홀" 개념을 언급한다.

시카고 대학의 제프리 A. 하비가 즉시 항의한다:

• 질량이 0인 네 블랙홀이라는 게 무슨 뜻이야? 그것들이 빛의 속도로 움직인다는 뜻이야?

캘리포니아 대학의 게리 T. 호로비츠:

• 오, 헛소리!

조금 더 나아가면 끈이 "환경에 따라 구성될 수 있으며", 역학적으로 올바른 해를 채택한다는 것을 읽게 된다 (...). 그리고 스트로민저가 덧붙인다:

• 우주의 어딘가에 물방울 모양의 공간 부분들이 존재할 수 있으며, 블랙홀이 그 안으로 들어가면 끈으로 변하고 그 반대도 마찬가지일 것이다. 우리 환경에서 이 물방울들은 가상 우주들을 항해하는 것처럼 보일 수 있으며, 그 가상 우주들은 관찰되기 전에 곧바로 사라지므로 극히 짧은 시간 동안만 존재할 것이다.

...그러나 더 이상 아무도 "해법이 길모퉁이에 있다"고 믿지 않는 듯하다. 위튼이 세기말까지 이론이 성숙할 것이라며 아이스크림 콘 하나를 건 주장에도 불구하고.

그리고 '트 호프트가 신랄하게 받아친다:

• 끈 이론 사람들이 상황을 정리할 때, 그들은 늘 결과를 부풀리는 경향이 있다. 그들은 그저 맹목적으로 자기 이론을 믿는다.

이 초끈의 투기장에는 젊은이들과 그다지 젊지 않은 이들이 나란히 있다.

하버드의 시드니 R. 콜먼:

• 내 나이가 되면 바람을 많이 내뿜는 경향이 있다. 나는 차라리 입을 다물겠다.

셸던 L. 글래쇼는 "이 이론에서는 아무것도 움직이지 않았다"고 인정한다:

회의 끝. 기사의 저자에 따르면 밤이 내리고, 서스킨드가 내뱉는다:

• 나는 개인적으로 이게 헛소리 더미라고 생각해!

이 위기에도 불구하고 어떤 이들은 모든 것이 결국 해결될 것이라고 생각한다. 암흑 물질이 검출될 것이다. 모든 것의 이론은 10차원 초끈을 배경으로 마침내 떠오를 것이다.

...그 축복받은 시대, 지식의 황금기를 기다리며, 앞으로 이어질 이론적 발전들은 결국 암흑 물질과 초끈에 관한 모든 것보다 나을 것도 나쁠 것도 없다.

우리 작업의 발표에 들어가기 전에, J.M. 수리오와의 대화 기록 (98/1/4).

(아마도 현 상황에 대한 설명의 시작).

• 기초 물리학에서 우리가 침체기를 살고 있다고 생각하는가?

• 1950년대, 파인만과 양자전기역학 이후로는 정체 상태다. 양자전기역학은 작동하지만, 사실 우리는 그 이유를 잘 모른다. 그것은 아직 밝혀져야 한다. 그 외에는 정말로 주목할 만한 것을 아무것도 찾지 못했다.

• 그러나 과학계가 지난 세기에 같은 종류의 기초 분야 침체기를 겪은 적이 있는가?

• 기초 분야와 기술적 활용 분야에서 일종의 도약의 교대가 있는 듯하다. 마치 사람들이 둘 다 동시에 할 수 없는 것처럼. 예컨대 자카르 직기의 발명(1752-1834)은 수작업과 물건 생산 사이의 기계화된 이행을 보여준다(그것은 또한.... 정보학의 시작이기도 하다). 물리학에서는 1788년 라그랑주의 《해석역학》이 있다. 세기 전환기에 나비에는 유체역학, 푸리에에는 열 이론, 조화 해석, 프레넬은 기초 광학을 진전시킨다.

1815년과 가령 1870년 사이는 기술의 시기다. 증기 기관, 즉 기계를 인간이나 동물이 아닌 화학 에너지로 움직이게 함. 전기도 있다. 그람은 1845년 발전기를 발명한다. 쥘 베른은 1870년경 이러한 기술적 응용의 찬가를 부른다. 화학, 철도, 전화, 전기 조명 생산의 발전도 있다. 그러나 1815년과 1870년 사이는 오히려 기술적 응용의 시대다.

• 그러면 언제 다시 시작되는가?

• 1870년경은 결정학의 탄생과 원자 이론의 시작이며, 그것은 그 시대에 투기적 가설로 여겨졌다. 맥스웰도 있다.

• 그리고 군론은?

• 군론은 결정학과 함께 태어난다. 소푸스 리, 클라인, 그것은 1870년경이다. 군론의 출발점은 결정학이다. 세기 전환기에는 원자다.

• 그리고 네 생각에 그것이 1950년까지 계속되는가?

• 그 후에는 주로 기술, 응용 연구다. 물리학에서 큰 도약은 정보학이며, 그 폭발을 예측한 사람은 아무도 없었다.

• 그리고 1950년 이후로 모든 것이 다시 기술로 재중심화되었다. 그리고 기초 분야가 그 대가를 치른다.

이 탈선 끝. .

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