“오늘날 과학계가 주목하는 새로운 우주론!”
네모난 화면 속에 펼쳐지는 경이로운 시뮬레이션의 세계

우주 시뮬레이션을 다룬 과학 교양서 《상자 속 우주》는 우주를 대상으로 한 컴퓨터 시뮬레이션 연구를 최초로 소개한다. 우리가 흔히 알고 있듯 시뮬레이션은 가상의 세계를 구현하는 기술이다. 존재가 느껴지지 않는 요소들이 우주의 운명을 좌우하고 있는 가운데 볼 수도 만질 수도 없는 우주를 연구하는 학문으로서, 이론과 실험 사이의 간극을 메우기 위해 등장한 새로운 물리학이 바로 컴퓨터를 이용한 ‘우주론 시뮬레이션’이다. 컴퓨터 안에 초소형 우주를 만들고 일련의 법칙을 부여한 뒤 실행 버튼을 누르면 작고 네모난 화면 속 우주실험실이 열리고, 그 순간 우주의 비밀이 눈앞에 펼쳐진다.

언뜻 이렇게 생각할 수도 있다. “작은 입자의 거동은 양자역학으로 서술되고, 커다란 천체의 움직임은 뉴턴과 아인슈타인이 이론을 제시했으니, 우주 시뮬레이션은 그저 기존의 이론을 확인하는 작업 아닌가?” 유니버시티칼리지런던 우주론학과 교수이자 시뮬레이션 전문가인 앤드루 폰첸은 우주 시뮬레이션이 이론이 나아갈 길을 인도하는 가이드이자 “물리학의 범주를 넘어 계산과 과학, 인간의 창의력이 혼합된 과학계의 종합예술”이라고 강조한다. 컴퓨터의 한계를 극복하고, 개별 요소들을 최대한 간결하게 정의하고, 미처 고려하지 못한 세부 사항을 반영하여 최선의 결과를 얻어내는 것, 그 끝에는 우주에 대한 선견지명이 기다리고 있다.

이 책은 다소 생소한 우주 시뮬레이션의 원리와 의미를 명확히 짚고, 우주의 미스터리를 푸는 데 실제로 시뮬레이션이 어떤 식으로 활용되고 있는지를 구체적으로 안내하는 대중과학서다. 출간과 동시에 천문학자 마틴 리스, 양자물리학자 짐 알칼릴리, 수학자 해나 프라이 등 다양한 분야의 전문가의 기대를 한 몸에 받았고, ‘파이낸셜타임스 2023 최고의 책’으로 꼽히는 등 저명함을 인정받았으며, 타임, 뉴사이언티스트, 월스트리트저널, 퍼블리셔스 위클리 등 유수의 언론이 찬사를 아끼지 않았다. 짐 알칼릴리의 말처럼, “컴퓨터가 실험실이 되어버린 시대”, 양자컴퓨터에 대한 기대를 비롯해 기술의 발전이 최고조를 향해 가고 있는 지금, 우리 사회에 이 책이 필요한 이유다.

영국의 우주론학자. 유니버시티칼리지런던 우주론학과에서 학생들을 가르치며 연구에 매진하고 있다. 주 연구 분야는 우주론 시뮬레이션으로, 이는 눈부시게 발전한 컴퓨터를 통해 은하와 블랙홀, 암흑물질과 암흑에너지 등 우주 전체를 재현하여, 우주의 신비를 이해하기 위한 도구로서 활발히 연구 중인 학문이다. 천문학자의 실험 도구가 대형 천체망원경과 우주망원경인 데 반해 우주 시뮬레이터들의 실험실은 컴퓨터 안에 있다. 〈뉴사이언티스트〉 〈BBC 사이언스 포커스〉 등의 매체에 글을 쓰고, 영국 왕립과학연구소에서 강연을 해오고 있다. BBC, 아마존 프라임, 디스커버리채널 다큐멘터리에 출연하여 과학 시뮬레이션을 소개하는 등 연구뿐만 아니라 대중에게 우주 시뮬레이션의 중요성을 알리기 위한 활동에도 매진하고 있다. 그간의 성과를 기록한 《상자 속 우주》는 우주 시뮬레이션 분야의 첫 번째 교양서로 자리매김했으며, 앤드루 폰첸은 미래가 기대되는 연구자로 주목받고 있다.

서문
1장 날씨와 기후
2장 암흑물질과 암흑에너지, 그리고 코스믹 웹
3장 은하와 서브 그리드
4장 블랙홀
5장 양자역학과 우주의 기원
6장 사고 시뮬레이션
7장 시뮬레이션과 과학, 그리고 현실
감사의 글│옮긴이의 말│주│찾아보기