중력은 시공간에 관한 이론으로 핵력, 전자기력 그리고 약력 등 다른 상호작용에 비하여 매우 약한 상호작용을 한다. 빅뱅 초기 이후의 우주 진화는 고전적인 중력이론으로 잘 설명이 되고 있다. 반면에 빅뱅의 당시와 인플레이션의 우주 초기에는 중력의 양자적인 성질이 중요해지는데 반하여 아직도 양자중력의 충분한 이해에는 이르지 못한 상태이다. 블랙홀은 중력만에 의한 매우 간단한 구조로서, 마치 가장 간단한 수소원자가 양자역학 발견의 길잡이 역할을 하였듯이 양자중력의 성질 규명에 길잡이를 할 것으로 기대되며, 또한 우주 진화 과정과 거대구조의 이해에도 중요한 연구주제이다. 한편, 끈이론은 시공간 이론인 중력까지 포함하여 모든 상호작용을 설명해 줄 것으로 기대되어 많은 연구가 이루어졌으나, 근본적인 이해에는 미치지 못하고 있다. 그럼에도 불구하고 아인슈타인의 중력이론을 넘어선 다양한 중력이론 모형 제시와 연구의 동기도 제공하고 있다. 끈이론의 발전이 가져온 또 하나의 중력을 보는 시각은 홀로그래피 원리로서 양자계를 이보다 한차원 높은 고전 중력계로 동등하게 기술을 할 수 있다는 것이다.

물리학과 첨단기술의 본 기획에서는, 이와 같은 배경하에 중력을 소개하고자 한다. 먼저, 초기 우주에서 중요해질 수 있는 다양한 중력이론을 소개한다. 이어서 블랙홀의 소개로 양자 중력의 길잡이로서의 역할과 정보손실의 문제로 나누어 자세히 기술하고자 한다. 아울러 우주 진화에서 양자 중력으로 가는 길목에 있다 할 인플레이션을 위주로 하여 단편적이나마 우주론을 살펴보고자 한다. 마지막으로 중력을 보는 새로운 관점이라 할 홀로그래피 원리로서 양자계에 응용될 수 있는 중력의 면을 기술하는 기획을 하였다. 그러나, 제한된 지면에 많은 연구분야가 담기지 못하게 된 점은 아쉬움으로 남는다. 국내에서도 참여하여 활발히 연구가 진행 중인 중력파를 비롯하여 입자물리의 현상론과 연계된 암흑물질 연구, 그리고 끈이론과 관련된 이중 장이론에서의 새로운 중력 및 우주론 접근 등이 대표적이다. 이는 차후 새로운 기획으로 독자들에게 소개될 수 있기를 기대해본다. 대부분의 집필진은 서강대 양자시공간 연구센터에 직간접적으로 관련지어 구성하였는데, 이로써 좀 더 유기적인 구성을 하고자 하였다. 또한, 일반적인 독자들의 접근성을 고려하여 평이한 기술을 하려 노력하였다.

[객원 책임편집위원 서강대학교 물리학과 교수 이범훈 (bhl@sogang.ac.kr)]