학자들은 우리가 사는 세계를 지탱하는 힘들을 하나의 이론으로 통합하려는 시도를
아주 오래전부터 해왔다.
아이작 뉴턴이 중력을 발견하게 되고
마이클 패러데이는 자신이 실험으로 얻은 자기력과 전기력의 연관성과 종교적 신앙을 바탕으로(그는 독실한 기독교 신자였다.)
아이작 뉴턴의 중력과 통합을 시도하였다.
마이클 패러데이의 이 시도는 순수한 신앙적인 이유(이 세상이 신의 섭리대로 움직인다면 하나의 통합된 이론으로 설명가능할 것이라는)로 시작했으나
양자를 통합하는데 실패하였다.
그 이후 제임스 클러크 맥스웰은 마이클 패러데이의 증명을 바탕으로 수학적으로 전기력과 자기력을 통합시켰다.
이른바 전자기력의 탄생의 순간이다.
그 뒤에 알베르트 아인슈타인은 이전의 다른 학자들이 한 실험결과를 바탕으로 광전효과를 발표하며 이를 바탕으로 광양자설을 주장했다.
(아인슈타인의 광양자설은 양자역학의 중요한 주춧돌이 되어 훗날 코펜하겐 학파에 의해 양자역학으로 발전한다.)
이후 그는 상대성 이론의 두 이론을 차례대로 발표하며(특수 상대성 이론, 일반 상대성 이론) 거시세계의 물리학을 새로 정립하게 된다.
이후 아인슈타인은 맥스웰에 의해 정립된 전자기력과 자신이 재정립한 중력을 통합하는 통일장 이론에 몰두하게 된다.
(당시엔 강력과 약력이 존재하지 않았기에 현재 발견된 두 힘을 통합하려 했다.)
통일장 이론이란 전자기력과 중력을 하나의 장으로 통합하여 기술하는 이론으로 수식은 대단히 복잡하면서 엉터리로 보이기도 했기에
동료 과학자들은 그의 앞에서 대놓고 혹평하진 못했지만 통일장 이론의 엉터리 수식을 매우 안좋게 보았다.
양자역학의 코펜하겐 해석을 바탕으로 하는 이론에 관심을 두지 않았던 아인슈타인은 그렇게 주류학계에서 밀려났고
끝내 자신의 이론을 완성하지 못하고 작고하고 만다.
이후 양자역학의 발달에 따라 우리 세계는 강력,약력,전자기력,중력을 바탕으로 하는 4대 기본상호작용으로 정립되었다.
이제 물리학을 지탱하는 양대 이론인 양자역학과 상대성이론을 통합한다면 그야말로 만물을 아우르는 통일된 힘의 이론이 나올 수 있을터였다.
그렇기에 두 이론을 통합하려는 움직임을 여러 과학자들이 시도했다.
폴 디랙이 제창한 디랙 방정식을 바탕으로 고전역학의 양자화 시도에 불을 붙였고
리처드 파인만, 도모나가 신이치로, 쥴리안 슈잉거에 의해 양자전기역학이란 이름으로 특수 상대성 이론과 양자역학의 통합을 이루었다.
즉 전자기학이 완전하게 양자역학에 통합된 것이다.
허나 가장 거대한 산이 남았으니,
중력을 다루는 일반 상대성 이론과의 통합에서 큰 장애물을 만났다.
양자역학은 아주 작은 양자의 영역을 기술하는 학문이다.
일반 상대성 이론에서 정립된 중력은 질량에 의해 발생한 공간의 곡률이다.
따라서 아주 극소의 질량(0에 한없이 가깝거나, 질량이 0인)으로 인해 중력의 간섭을 사실상 배제된채 정립된 이론에서
중력의 작용은 너무나도 약했다.
이에 대해 리처드 파인만은 "중력은 지독할 정도로 약하다."라고 평했을 정도.
그렇기에 양자역학과 일반 상대성 이론의 단순한 통합은 제대로된 수식결과를 내지 못했다(값이 무한대로 발산한다던지....)
이에 등장한 이론이 바로 초끈 이론이다.
시공간을 끈으로 표현한다면
우리가 사는 세계는 11차원으로 이루어져 있으나 실질적으로 우리가 접촉하는 4차원의 각각 틈새속으로 7차원이 숨어져 있다는 가정을 바탕으로
여기서 중력이 약한 이유를 중력이 다른 차원으로 새어나가기 때문이라는 설명과 함께
초끈이라는 도구를 통한 통합을 제창했다.
하지만 이 이론은 어떠한 실험 데이터도 없고, 어떠한 예측도 없으며, 그저 이름뿐인 이론이라는 혹평을 받았다.
대표적인 학자가 리처드 파인만으로 이런 이론같지도 않는 것을 이론이랍시고 떠들고 다니는데 절대 이런 이론이 진리가 될 일은 없을거라고 악평을 내렸다.
그 외에 M이론이라던지, F이론이라던지, 루프 양자 중력 이론이라던지
여러 이론들을 주장하고 있지만 역시나 큰 성과가 없는 상황이다.
결국 중력자(중력을 매개로 하는 게이지 보손 입자)가 발견되어야 겨우 출구를 찾을 수 있을지도 모르는 일이나
중력자의 발견은 요원해보인다.