드라마 "빅뱅이론"은 시즌1을 조금 보았는데, 물리학이 코미디 소재가 된다는 게 무척 흥미로웠습니다. 링크해 주신 영상에서는 '고리양자중력(LQG, Loop Quantum Gravity)'과 '초끈이론(superstring theory)' 사이의 갈등을 소재로 하고 있습니다.

초끈이론은 미국 고등연구원의 에드워드 위튼을 비롯하여 전세계에 상당한 연구자들이 매달리고 있는 "모든 것의 이론(Theory of Everything, TOE)"입니다. 모든 물질이 근본적으로 아주 작은 끈, 즉 $10^{-33}$cm 정도 크기의 끈으로 이루어져 있다는 조금 황당한 가정으로부터 네 가지 상호작용 즉 중력, 전자기력, 약한 핵력, 강한 핵력을 모두 포괄하는 이론을 만들어냈습니다. 대신 시공간이 10차원이 되어야 이론적 모순이 생기지 않습니다. (참고: "시공간의 차원: 2+1+1차원으로부터 4차원으로, 그리고 10차원?") 또 초대칭성(supersymmetry, SUSY)이라는 조금 더 황당한 개념을 전제로 해야 해서 그냥 '끈이론(string theory)'이 아니라 '초끈(superstring) 이론'이라 부릅니다. (참고: "끈이론의 시공간 차원") 수학적으로는 그럴싸한 이론이지만, 실험증거는 전무합니다. 그래서 많은 물리학자들이 그냥 '아름다운 수학'에 불과하다고 생각합니다. 셸던 쿠퍼는 초끈 이론으로 10대 때 박사학위를 받은 천재로 설정되어 있습니다.

고리양자중력은 장회익 선생님의 <양자역학을 어떻게 이해할까?>의 마지막 장에 인용되어 있는 리 스몰린이나 요즘 한국에서 약간 인기를 끌고 있는 카를로 로벨리 등의 물리학자들이 1980년대부터 만들어온 양자중력이론입니다. 이것은 중력을 서술해 주는 일반상대성이론과 가장 작은 세계를 서술해 주는 양자역학을 정합적으로 합쳐 놓은 이론입니다. 여기에서 시공간은 4차원이고 끈 같은 것은 없습니다. 대신 전자기력이나 약한 핵력, 강한 핵력은 포함되어 있지 않습니다. 또 시간과 공간이 연속적이지 않고 일정한 단위(공간은 $10^{-33}$cm 정도, 시간은 $10^{-43}$초 정도)의 자연수배만 허용된다고 가정합니다. 즉 시간과 공간이 양자화되어 있습니다. 고리양자중력도 실험증거는 아직 전무합니다.

여하간 이 두 이론 사이에는 40년 넘도록 갈등이 있습니다. 가장 똑똑하고 머리 좋은 물리학자, 수학자들이 매달리고 있는 이론들입니다. <빅뱅이론>의 저자들이 이 재미있는 상황을 놓칠 리가 없죠.

이 두 이론 사이의 차이를 비교적 쉽게 설명하는 글이 아래의 글입니다.

Science Simplified: Loop Quantum Gravity vs. String Theory

제가 자연철학 게시판에서 종종 소개한 적이 있는 자비네 호셀펠더가 2016년에 퀀터매거진에 쓴 글이 꽤 유익합니다.

Sabine Hossenfelder (2016) String Theory Meets Loop Quantum Gravity (Quana Magazine)

고리양자중력에 대한 좀 쉬운 입문서로 짐 바고트(Jim Baggott)가 쓴 Quantum Space라는 책이 유요합니다.

짐 배것, 배지은 (2018) 퀀텀 스페이스: 고리양자중력을 이해하는 거대한 여정. 반니. (http://aladin.kr/p/pyfSC)

피비는 본능적으로 직관적으로 뭣이 중한지 언제나 알아채는 사람이죠! 저의 이상형~ ㅎㅎ