데모크리토스에서부터 입자가속기, 그리고 미지의 존재에 이르기까지
원자와 입자에 얽힌 지난한 탐구에 관한 모든 것

미국의 위대한 물리학자 리처드 파인먼은 원자론이야말로 인류의 과학 지식 중에서 가장 많은 정보를 담고 있는 귀중한 지식이라고 말한 바 있다. 원자 가설을 설명하는 문장에 약간의 상상과 생각만 더한다면 이 세상을 설명하는 막대한 양의 정보를 담아낼 수 있다는 것이다. 원자와 입자에 관한 이야기는 아주 방대한 지식인 동시에, 3,000년 전의 그리스 데모크리토스에게까지 거슬러 올라가야 하는 아주 오래된 학문이며, 그런 와중에 아직도 밝혀지지 않은 부분이 많아 일선에서 가장 치열하게 다루어지는 최신의 학문이기도 하다.
폴 프램튼은 18세에 영국 옥스퍼드대학에서 물리학 박사 학위를 받은 이래로 숱한 물리학 논문을 발표해온 세계 최고 수준의 이론물리학자다. 김진의 교수 또한 수십 년간 이론물리학에 매진하면서 노벨상 수상자 수준의 피인용지수를 기록하고 있는 이론물리학계의 중진이다. 암흑물질 후보로 ‘아주 가벼운 액시온’을 제시하면서 학계의 주목을 받기도 했다. 둘 중 누군가 당장 이듬해 노벨물리학상을 수상하더라도 이상하지 않을 두 사람이 모여, 입자이론에 관한 한 권의 책을 써냈다.
세계 최고 수준의 석학 두 명이 모여, 가장 방대하고 오래되었으며 동시에 가장 새로운 학문의 시작부터 현재진행형에 이르기까지의 모든 것을 차근차근 설명해 나간다. 입자이론의 족적을 쫓다보면 데모크리토스, 아리스토텔레스, 플라톤 등 고대 그리스 철학자에서부터 티코 브라헤, 아이작 뉴턴을 위시한 중세와 근대의 천문학자, 과학자를 거쳐 현대의 CERN 입자가속기에 이르기까지 수많은 인물들의 사상과 입자 연구에 관한 치열한 시도를 만나게 된다.

존재하느냐 존재하지 않느냐, 그것이 문제로다
이론물리학과 호응하는 창조적인 발자취

“호레이쇼, 천국과 지상에는 자네가 꿈꿔온 것보다 더 많은 것들이 있다네.” 영국이 ‘식민지 인도와도 바꿀 수 없’다고 표현했던 극작가 셰익스피어의 비극, 《햄릿》에 나오는 햄릿 왕자의 대사다. 동시에 이는, 아직도 수많은 해결과제와 질문이 미답 상태로 남아 있는 입자이론의 현 상태를 잘 설명해주기도 한다. 이 책의 10장에서 두 저자는 다윈과 셰익스피어의 저작에서 문장들을 인용한다. 이 문장들은 저자들이 생각한 이론물리학의 여러 요소와 놀랍도록 조화롭게 호응한다. 가령 “존재하느냐 존재하지 않느냐, 그것이 문제로다(To be, or not to be? That is the question)”, 흔히 ‘죽느냐 사느냐, 그것이 문제로다’라고 번역되는 햄릿 왕자의 대사는 관찰하기 전에 그 속성이 결정되지 않는 양자역학의 결정적 속성, 이른바 슈뢰딩거의 고양이 현상을 적확하게 지시한다. 이러한 문구들을 캐치해내는 기발한 아이디어는 그 자체로 두 저자의 탁월한 창조성을 입증하는 것이기도 하다. 다윈과 셰익스피어를 위시한, 인류사에 길이 남을 창조적인 천재들이 그러했던 것처럼, 독자들은 이 책을 통해, 입자물리학을 통해 창조적인 발상으로 한 번 더 나아간다. 저자의 희망에 따라, 영어 원문의 문장이 가진 아름다움을 살리기 위해, 10장의 인용문들은 번역하지 않은 채 원문 그대로 기재했다.