디즈니 신작 ‘시간의 주름’ 티저 예고편이 공개됐다. ‘시간의 주름’은 시간을 주름처럼 접는 5차원의 이동 원리를 알아낸 후 알 수 없는 힘에 의해 어둠에 갇힌 물리학자 아버지를 구하려는 한 소녀의 모험을 그렸다. 전 세계적으로 큰 사랑을 받은 동명의 베스트셀러를 디즈니의 환상적 감각으로 각색했다. 공개된 티저 예고편에는 시간을 주름처럼 접어 순식간에 움직일 수 있는 5차원의 이동 원리를 설명하는 물리학자 ‘알렉스(크리스 파인)’ 박사의 모습과 그가 알 수 없는 힘에 의해 깊은 어둠 속에 갇히는 모습으로 시작한다. 이후 그의 딸 ‘메그(스톰 레이드)’ 앞에 ‘기묘한 안내자’들이 나타나고, ‘메그’는 자신의 아버지를 찾기 위해 동생 ‘찰스’, 친구 ‘켈빈’과 함께 시공을 넘나드는 기상천외한 여정을 떠난다. 미지의 세계로 모험을 떠나게 된 메그와 찰스, 켈빈 일행은 거세게 불어 닥치는 바람과 아슬아슬한 통나무 다리, 구름 위 상공에서의 추락까지 상상을 초월하는 난관에 맞닥뜨린다. 한편, 이들이 도착한 한 마을에는 모두 똑같은 동작과 목소리로 말을 한다. 그리고 그 중 한 여인이 “너희 길을 잃었니?”라며 물어 기묘한 분위기를 자아낸다. 여기에 “빛보다 빠른 건 단 하나뿐이야, 어둠!” 이라는 대사는 시공을 초월한 세계에 대해 궁금케 한다. ‘시간의 주름’은 시공을 뛰어넘는 광대한 스케일과 끝없는 상상력, 오프라 윈프리와 리즈 위더스푼, 크리스 파인 등 화려한 캐스팅을 앞세우며 2018년 봄 극장가를 찾을 예정이다 문성호 기자 sungho@seoul.co.kr

어느 노과학자의 마지막 강의/프리먼 다이슨외 지음/드와이트 노이엔슈반더 엮음/하연희 옮김/생각의 길/584쪽/2만 2000원‘슈뢰딩거-타이슨’ 방정식이라는 게 있다. 양자전기역학의 기초가 된 이론이라고 한다. 솔직히 자세한 내용은 잘 모른다. 쥐꼬리만큼 안다고 해서 제대로 설명할 수도 없다. 다만 이 방정식으로 인해 반도체에서부터 우주 탐사까지 현재 우리가 누리고 있는 삶에서 많은 게 가능해졌다는 것만큼은 분명한 것 같다. 대중적으로 널리 알려진 노벨상은 아쉽게도 후보에 그쳤지만 로런츠 메달, 울프상, 마테우치 메달, 템플턴상 등을 휩쓸었다. 이 책은 바로 그, 세계적인 물리학자 프리먼 다이슨(94)에 대한 책이다. 그런데 과학분야에 있어서 그의 업적을 다루지는 않는다. 이 책은 노과학자가 품고 있는 삶의 지혜와 혜안을 전달하고 있다. 1993년 미국 서던내저린 대학의 ‘과학, 기술, 그리고 사회’라는 강의가 열렸다. ‘프리먼 다이슨, 20세기를 말하다’ 교재였다. 담당 교수는 학생들에게 저자에게 한번 연락해 보고 싶지 않느냐고 제안했고, 학생들은 머리를 맞대고 각자 궁금한 점을 담아 편지를 보냈다. 당시 일흔으로, 프린스턴 대학 고등학술연구소에 재직하던 다이슨 교수는 흔쾌히 답장을 보냈다. 그렇게 시작된 서신은 20년이 넘게 이어졌다. ‘과학, 기술, 그리고 사회’ 수강생들 사이에서는 다이슨 교수와 편지를 주고받는 게 일종의 전통이 됐다. 이 책은 다이슨 교수와 3000여명의 학생들이 편지를 통해 공유한 생각들을 추린 것이다. 과학과 기술 발전에 대한 이야기만 오간 게 아니다. 개인적인 삶과 사회, 역사와 종교에 대한 다양한 이야기가 오갔다. “어떤 문화든 아이들에게 무엇인가를 강요한다는 점에서 독재적 성격을 띨 수밖에 없으며 과학은 그런 독재에 대한 자유로운 영혼들의 저항이다.”, “90세가 됐다고 더 현명해지지는 않습니다. 학생 여러분께 드릴 수 있는 조언은 전과 똑같습니다. 성급한 결정은 피하고, 기회가 왔을 때 놓치지 않도록 늘 스스로를 단련하고… 무엇을 하든 최선을 다하고 필요할 때 경로를 바꿀 수 있도록 항상 준비돼 있어야 합니다. 팀워크를 키우고 세상을 지금보다 더 나은 곳으로 만들기 위해 노력하기 바랍니다. 우리 딸 에스더가 이메일로 보내준 격언을 여기에 덧붙입니다. 항상 새로운 실수를 하라.” 다이슨 교수가 과학자로서, 인생의 선배로서, 살가운 할아버지로서 들려준 주옥같은 이야기들의 일부다. 책을 읽다 보면 노과학자의 강의는 끝나지 않았다는 생각이 든다. 이 책을 통해 그의 지혜는 그렇게 다시 물림 된다. 홍지민 기자 icarus@seoul.co.kr

이란의 교육부가 선생님들을 교직에 서지 못하도록 하는 질병 목록을 발표해 논란을 일으키고 있다. 24일(현지시간) 유럽의 뉴스채널 유로뉴스에 따르면, 학교 금지령에 해당하는 수백 개의 질환과 건강상태 목록이 문서에 세부적으로 소개되어 있으나 교사의 외모와 관련된 부분이 가장 물의를 빚고 있다고 한다. 문서에 나온 규칙에 따르면, 교실에서 수업하는 선생님들은 사시이거나 얼굴에 보기 흉한 사마귀, 심각한 여드름, 습진, 화상자국 등이 있어서는 안된다. 치아 수가 20개보다 적어서도 안되며, 다른 사람보다 유독 얼굴에 털을 많이 가진 여자 교사도 학생들에게 수업을 할 수 없다. 또한 여성불임, 암, 방광결석, 색맹과 같은 크게 주의되지 않는 조건들도 규칙에 포함되어 있었다. 교육부의 문서를 공개한 이란 FARS 통신사는 “교사 지원자들이 교원시험보다 의료적인 문제에 더 많은 시간을 보낸다”면서 “교육부가 좀 더 현실적인 기준을 내놓아야 한다”고 지적했다. 소셜미디어 사용자들도 대통령 하산 로하니에게 목록 재조사 약속을 받아내달라고 교육부의 규칙을 공격했고, “유명 물리학자 스티븐 호킹은 이란 교직에서 금지당할 것”이라며 비꼬았다. 반면 일부 사람들은 교사와 관련해 이란 교육부가 제한한 규칙은 새로운 현상이 아니며 항상 차별적이었다고 언급했다. 이러한 비난에 교육부 대변인은 현지 언론을 통해 특별히 여성을 타깃으로 한 조치들을 제거하고 그 밖에 나머지 목록도 재검토할 예정이라고 밝혔다. 사진=유로뉴스 안정은 기자 netineri@seoul.co.kr

미항공우주국(NASA)은 2020년대 태양계 탐사를 위한 제안을 받고 있다. 미국 내 여러 대학과 연구팀이 태양계의 비밀을 풀 기발한 아이디어들을 백가쟁명식으로 내놓고 있는 가운데, 존스 홉킨스 대학의 응용물리학 연구소 과학자들은 토성의 위성 타이탄의 하늘을 날 쿼드콥터 드론을 제안했다. 잠자리처럼 생긴 외형은 아니지만, ‘드래곤플라이’(Dragonfly)로 명명된 이 드론은 지구의 드론과는 달리 원자력 에너지를 동력원으로 삼는다. 흔히 원자력 전지로 알려진 MMRTG(Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator)가 그것으로 큐리오시티 로버를 비롯한 다양한 우주 탐사 로봇과 우주선이 이를 동력원으로 삼는다. 토성의 위성 타이탄은 두꺼운 대기를 가진 독특한 위성이다. 심지어 그 밀도는 지구보다 높아서 드론을 날리기에 적당하지만, 한 가지 문제가 있다. 마치 안개가 낀 것처럼 뿌연 대기를 가지고 있는 데다 태양까지 거리가 멀어 태양광으로는 에너지를 보급할 수 없다는 것이다. 따라서 현실적으로 원자력 전지 이외에 다른 대안은 없는 셈이다. 그런데 원자력 전지라는 명칭이 주는 느낌과는 달리 MMRTG는 출력이 약하다. 10년 이상 꾸준히 전력을 생성하지만, 약한 출력으로 인해 큐리오시티 로버 역시 매우 느린 속도로 움직일 수밖에 없다. 비록 타이탄의 중력이 아무리 지구보다 약하지만, MMRTG만으로 지속적인 비행은 불가능하다. 따라서 MMRTG로 배터리를 충전 후 일정 시간 비행하고 다시 충전하는 방식을 사용해야 한다. 그래도 이 잠자리 드론은 한 번에 최대 10~20㎞ 비행이 가능해 큐리오시티 로버와는 비교할 수 없는 거리를 이동할 수 있다. 타이탄의 약한 중력과 두꺼운 대기 덕분에 비행이 매우 효율적이기 때문이다. 연구팀은 2년 반의 임무 동안 타이탄의 상당 부분을 비행하고 데이터를 수집할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 물론 아직 제안 단계이지만, 만약 실제 탐사 임무로 선택된다면 태양계의 위성을 나는 드론이 될 뿐 아니라 사상 최초의 핵 추진 드론이 되는 셈이다. 과연 우주 원자력 드론이 현실이 될지 결과가 주목된다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

현대 사회에서 없어서는 안 될 것들을 꼽으라면 많은 사람들이 ‘컴퓨터’를 꼽는다. 1946년 2월 1만 8000여개의 진공관으로 만들어진 ‘애니악’을 시작으로 컴퓨터 기술은 눈부시게 발전해 ‘손안의 컴퓨터’라고 불리는 스마트폰으로까지 진화했다. 1950년대 이후 트랜지스터가 발명되고 반도체 집적회로 기술이 발전하면서 컴퓨터도 점점 소형화, 고성능화되고 있지만 현재 기술로는 소자를 원자 하나 이하로 구현하기는 불가능해 컴퓨터 성능도 한계에 이르렀다는 평가가 지배적이다. 그래서 나온 것이 양자컴퓨터(Quantum Computer) 개념이다.현재 컴퓨터는 0과 1이라는 2진법을 1비트로 정보를 저장하고 처리한다. 그렇지만 양자컴퓨터는 양자역학의 불확정성 원리에 따라 서로 다른 특징을 갖는 상태가 중첩되는, 즉 0과 1을 동시에 표시할 수 있는 ‘큐비트’로 정보를 처리한다. 서로 다른 정보를 동시에 표시할 수 있기 때문에 처리 속도는 물론 컴퓨터가 처리할 수 있는 정보량도 현재 사용하고 있는 컴퓨터와는 비교할 수 없을 정도가 된다. 실제로 양자컴퓨터가 상용화될 경우 세계 최고 수준의 슈퍼컴퓨터로도 수천년이 걸릴 문제를 몇 분 만에 풀 수 있기 때문에 ‘꿈의 컴퓨터’로 불린다. 미국 구글이나 IBM 같은 기업과 연구소, 대학들이 개발에 박차를 가하고 있지만 상용화에는 이르지 못하고 있다. 또 양자의 불확정성이라는 특징을 이용한 양자통신은 복제나 도·감청을 원천 차단하는 기술로 주목받고 있다. 양자 상태에 정보를 기록해 송신자와 수신자가 정보를 주고받기 때문에 중간에 해커가 도청을 하는 순간 양자 상태 자체가 변한다. 이렇게 되면 수신자는 데이터에 대한 해킹 시도를 쉽게 파악할 수 있고 해킹 시도된 정보를 폐기해 버리면 되기 때문에 도청이 원칙적으로 불가능해진다. 이 같은 양자컴퓨터와 양자통신의 장점들 때문에 각국 정부는 관련 기술 개발에 관심을 갖고 다양한 정책들을 내놓고 있다. 양자 관련 기술개발에 가장 발 빠르게 움직이고 있는 곳은 중국이다. 2000년대 초 중국은 중장기 과학기술개발계획에 양자정보연구 계획을 포함시켜 국립자연과학연구소, 국방과학기술대, USTC 등에서 관련 연구를 진행 중이다. 그 덕분에 지난해 8월 중국 과학기술대(USTC) 연구팀은 세계 최초로 양자통신 인공위성인 ‘양자’호를 발사하고 지난달에는 칭하이 덩리하 기지와 1200㎞ 떨어진 윈난 기지 간 양자통신에도 성공했다. 미국 역시 2009년에 국가양자정보과학비전을 발표하고 지난해 7월에는 양자정보과학 발전계획을 발표해 산학연 연계 방식으로 양자정보통신 기술 개발에 나서고 있다. 유럽연합도 지난해 5월 양자정보통신 성명서를 발표하고 양자통신, 양자네트워크, 양자인터넷 등 단계별 중장기 연구개발 목표를 설정해 놓고 있다. 우리나라 역시 2014년 말 당시 미래창조과학부(현 과학기술정보통신부) 주관으로 양자정보통신 중장기 추진전략을 수립했지만 다른 나라에 비해 한발 늦은 후발주자 신세다. 앞서가는 선진국들을 따라잡기 위한 대책 마련을 위해 지난 18일 한국과학기술한림원이 ‘양자통신, 양자컴퓨터의 부상’이라는 주제로 원탁토론회를 열었다. 이 자리에서는 지난 2월 북한 김일성종합대 물리학과 김남철 교수팀이 광자를 이용한 양자정보처리 기술에 대한 논문을 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’와 물리학 분야 국제학술지 ‘플라즈모닉스’에 발표했다는 사실이 공개되기도 했다. 이들 연구는 북한 정부 차원의 국가 주요 연구과제로 진행되고 있는 것으로 밝혀졌다. 문성욱 한국과학기술연구원(KIST) 양자정보연구단장은 “양자컴퓨팅 연구는 광자, 이온, 초전도체, 반도체 등 다양한 방식으로 연구되고 있지만 상용화에 성공하는 기술은 어떤 것이 될지 아무도 예측할 수 없다”면서 “양자컴퓨팅이나 양자통신 기술이 상용화되면 엄청난 기술 도약의 계기가 될 것이기 때문에 다양한 형태의 기초연구를 동시에 지원하는 정책이 필요하다”고 강조했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

오는 21일(현지시간) 미 대륙의 동해안에서 서해안까지 이어지는 개기일식이 코앞으로 다가와 현지들의 관심이 고조되고 있는 가운데, 우주 전문 사이트 스페이스닷컴이 내년 2018년 태양 탐사선 파커(Parker)가 지옥 같은 태양 대기 속으로 뛰어들 것이라고 19일(현지시간) 보도했다. 미 항공우주국(NASA)은 이번 태양 미션에서 보다 양질의 데이터를 얻기 위해 탐사선을 전례없이 태양에 가까이 접근시킬 계획이다 ​ 태양 탐사선 파커는 평생을 태양 연구에 바친 미국 천체물리학자 유진 파커(1927~)를 기리는 뜻에서 명명된 것이다. 생존 인물을 탐사선 이름으로 삼은 것이 이번이 최초다. 파커 박사는 태양 대기의 상층부, 곧 코로나의 온도가 태양 표면보다 200배나 높은 이유에 대한 유력한 가설로, 태양 대기 속에서 일어나는 초당 수백 번의 나노플레어(nanoflares)라 불리는 작은 폭발들이 코로나 속의 플라스마를 가열시켜 태양 표면보다 훨씬 높은 고온을 만들어낸다는 이론을 발표한 바 있다. 2018년 7월에 발사될 파커 탐사선은 태양으로부터 620만km까지 7차례 접근비행을 하는데, 이는 이전 어떤 탐사선의 접근거리보다 가까운 것이다. 꽤 먼 거리로 생각될지 모르지만, 더 이상 접근한다면 지구에서보다 520배나 높은 온도의 지옥불 속으로 떨어지는 꼴이 되고 만다. 문제는 섭씨 1,370도까지 치솟는 엄청난 온도와 지구에 비해 475배 강한 태양 복사로부터 어떻게 탐사선과 기기들을 보호하느냐 하는 것인데, 이를 위해 파커 탐사선은 11.43cm 두께의 탄소복합체 외피로 보호될 것이라 한다. 만약 계획대로 추진된다면, 파커 탐사선은 2018년에서 2025년까지 24차례 태양에 근접비행을 할 것이며, 태양 코로나의 비밀을 비롯해 태양의 구조와 태양 자기장 및 전기장에 관한 다양한 데이터와 함께 태양풍으로 쏟아져나오는 강한 에너지를 띤 입자들에 관한 정보도 수집할 계획이다. 이러한 정보들은 과학자들에게 오랜 숙제가 되어온 다음 두 가지 의문점을 해소하는 데 크게 도움이 될 것으로 보인다. 하나는 광속에 가까운 태양풍 입자들이 어떻게 그런 추동력을 받는가 하는 것이고, 다른 하나는 태양 대기권 위의 코로나가 왜 태양 표면보다 훨씬 높은 온도를 갖고 있는가 하는 문제라고 NASA 관계자는 밝혔다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

올 초 국내 내로라하는 과학자들이 강원도 산골의 광산을 다시 찾았다. 우주입자 연구실 터를 결정하기 위해서다. 지하 1100m 광산을 둘러본 과학자들은 크게 흡족해하며 고개를 끄덕였다.기초과학연구원(IBS) 지하실험연구단은 강원 정선군 및 광산 소유주인 한덕철광과 17일 업무협정(MOU)을 맺는다고 16일 밝혔다. 정선군 예미산 일대 철광석 광산 지하에 2000㎡ 규모의 연구 시설을 짓는 프로젝트다. 연구단은 2019년까지 공사를 끝내고 2020년부터는 본격적인 실험에 들어갈 계획이다. 땅속에 연구실을 만드는 데만 210억원이 투입된다. 우주 입자는 우주 생성의 비밀을 품고 있는 암흑물질과 사람의 눈에 보이지 않아 ‘유령입자’라고 불리는 중성미자를 말한다. 우주의 기원과 물질의 존재를 이해하는 핵심요소다. 하지만 그 어떤 물리학자도 지금까지 암흑물질 검출과 중성미자 질량 측정에 성공하지 못했다. 그만큼 현대 물리학의 최대 과제로 꼽힌다. 성공하면 ‘노벨상 0순위’라는 말이 공공연히 회자될 정도다. 그런데 왜 하필 땅속 깊숙한 광산일까. 김영덕 IBS 지하실험연구단장은 “암흑물질과 중성미자가 내는 신호는 포착하기 매우 어렵기 때문에 전 세계 과학자들이 미세한 소리나 잡음이 거의 없는 지하 깊은 곳에 검출장비를 경쟁적으로 설치하고 있다”고 설명했다. 중성미자 진동현상을 측정해 2015년 노벨물리학상을 받은 가지타 다카아키 일본 도쿄대 교수의 거대 실험장치 슈퍼 가미오칸데도 폐광 지하 1000m에 있다. 우리나라도 강원 양양 양수발전소 지하 700m에 300㎡ 규모의 실험실을 만들어 천체입자 물리학 실험을 하고 있다. 하지만 실험실 깊이와 규모 때문에 심도 있는 연구가 한계에 부딪친 상태라고 김 단장은 전했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

올 초 국내 내로라하는 과학자들이 강원도 산골의 광산을 다시 찾았다. 우주입자 연구실 터를 결정하기 위해서다. 지하 1100m 광산을 둘러본 과학자들은 크게 흡족해하며 고개를 끄덕였다. 기초과학연구원(IBS) 지하실험연구단은 강원도 정선군 및 광산 소유주인 한덕철광과 17일 업무협정(MOU)을 맺는다고 16일 밝혔다. 정선군 예미산 일대 철광석 광산 지하에 2000㎡ 규모의 연구 시설을 짓는 프로젝트다. 연구단은 2019년까지 공사를 끝내고 2020년부터는 본격적인 실험에 들어갈 계획이다. 땅속에 연구실을 만드는 데만 210억원이 투입된다.우주 입자는 우주 생성의 비밀을 품고 있는 암흑물질과 사람의 눈에 보이지 않아 ‘유령입자’라고 불리는 중성미자를 말한다. 우주의 기원과 물질의 존재를 이해하는 핵심요소다. 하지만 그 어떤 물리학자도 지금까지 암흑물질 검출과 중성미자 질량 측정에 성공하지 못했다. 그만큼 현대 물리학의 최대 과제로 꼽힌다. 성공하면 ‘노벨상 0순위’라는 말이 공공연히 회자될 정도다. 그런데 왜 하필 땅속 깊숙한 광산일까. 김영덕 IBS 지하실험연구단장은 “암흑물질과 중성미자가 내는 신호는 포착하기 매우 어렵기 때문에 전 세계 과학자들이 미세한 소리나 잡음이 거의 없는 지하 깊은 곳에 검출장비를 경쟁적으로 설치하고 있다”고 설명했다. 중성미자 진동현상을 측정해 2015년 노벨물리학상을 받은 가지타 다카아키 일본 도쿄대 교수의 거대 실험장치 슈퍼 가미오칸데도 폐광 지하 1000m에 있다. 우리나라도 한국수력원자력에서 운영하는 강원도 양양 양수발전소 지하 700m에 300㎡ 규모의 실험실을 만들어 천체입자 물리학 실험을 하고 있다. 하지만 실험실 깊이와 규모 때문에 심도 있는 연구가 한계에 부딪친 상태라고 김 단장은 전했다. 국내 과학계는 정선 폐광 연구시설이 완공되면 국내 천체 입자물리학이 한 단계 도약할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

눈만 깜빡이면 조명이나 TV 등을 켜거나 끌 수 있다. 공상과학(SF) 영화에서나 나올 법한 일이지만 현실 속에서 이를 활용할 날도 머지않았다. 중국에서 과학자들이 윙크로 작동하는 소형 센서를 개발해 화제가 되고 있다.센서 개발에 참여한 중국 충칭대 물리학원 실험실의 공학자 푸셴제는 “센서는 동전 정도의 크기(지름 19㎜)로 안경에 장착해 사용할 수 있다. 크기는 변경할 수 있지만 크기에 따라 신호의 강약도 변한다”면서 “앞으로는 더 작게 개량할 것”이라고 밝혔다. 또한 “그동안 생체 전기를 사용한 장치는 있었다. 하지만 눈의 위아래에 센서를 붙여야만 하고 외관은 물론 착용감도 좋지 않았다”면서 “이번 발명은 기존 기술의 약 750배로, 안경테에 설치만 하면 돼 편리하고 비용도 적다”고 설명했다. 이번 프로젝트 연구의 책임자인 후첸궈 충칭대 교수는 “이는 마찰전기를 이용한 나노발전기술(TENG)을 사용한 미세 운동 센서다. 즉 인간의 감각 기관으로 기계를 제어하는 것이 실현된 것”이라면서 “예를 들어 윙크했을 때의 관자놀이 주변 피부의 미세 움직임 등을 감지할 수 있다”고 말했다. 이어 “감도도 높고, 내구성과 안정성도 우수하다”고 덧붙였다. 또한 이 센서는 무의식중에 한 윙크와 의식적인 윙크를 구별할 수 있어 오작동할 염려도 없다. 이 밖에도 이 센서는 가상의 키보드를 사용해 문자를 입력할 수 있다. 센서 감도가 높아 안정적이고 높은 정확성을 갖고 있다는 것이다. 이에 대해 후 교수는 “이번 기술은 인류의 세 번째 손이 될지도 모른다”면서 “신체적 장애를 가진 사람들에게도 도움이 될 수 있다”고 말했다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴스’ 최신호에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

독일과 체코의 한 천문학자 그룹이 우리은하 중심에 있는 초질량 블랙홀 근처의 한 성단 속에서 기묘한 움직임을 보이는 세 개의 항성을 관측했다고 9일(현지시간) 우주 전문 사이트 스페이스닷컴이 보도했다. 연구자들은 칠레에 있는 초거대망원경을 이용해 이 세 별이 블랙홀 주위에서 어떤 움직임을 보이고 있는가를 면밀히 추적했다. 이 중 하나의 별인‘S2’는 궤도에서 약간 벗어나는 움직임을 보이는데, 이는 상대성이론에 따른 효과일 것으로 연구자들은 보고 있다. 만약 이 관측 결과가 사실로 확인된다면, 아인슈타인의 일반상대성이론이 극단적인 상황, 곧 태양질량의 400만 배에 이르는 블랙홀이 만드는 엄청난 중력장에서도 유효하다는 것을 뜻한다. 일반상대성이론에 따르면, 거대 질량체는 주위의 시공간을 왜곡시키고, 빛의 경로는 왜곡된 시공간을 따라 휘어지며, 천체 역시 왜곡된 시공간에 의해 궤도를 약간 이탈하게 된다. “지금까지 이루어진 상대성이론에 대한 실험은 거의 태양을 대상으로 한 것으로, 태양질량의 1배 또는 기껏해야 2,3배를 넘지 못하는 질량체를 대상으로 한 실험이었다"고 설명하는 연구팀장 안드레아스 에카르트 쾰른 대학 실험물리학 교수는 “레이저 간섭계 중력파관측소(LIGO)에서 한 실험은 태양질량의 수십 배 정도였다”고 밝혔다. 연구팀이 관측한 세 별은 블랙홀에 너무나 근접해 있어서 광속의 1~2%나 되는 고속으로 움직이고 있었다. 세 별과 블랙홀이 거리는 겨우 지구-태양 간 거리의 100배(100천문단위)를 넘지 않은 것으로 밝혀졌는데, 이는 은하적인 스케일에서 보면 놀랄 정도로 근접한 것이라고 에카르트 교수는 설명한다. 참고로, 명왕성은 태양에서 평균 39천문단위 거리의 궤도를 돌고 있으며, 1천문단위는 약 1억 5000만㎞다. 이번 블랙홀 근접 항성들이 보이는 움직임을 정밀하게 관측한 것은 상대성이론 검증 사상 최초의 실험으로, 초질량 블랙홀 주변의 시공간이 굽어 있음을 보여주는 것이다. 그러나 아직 시공간의 왜곡 정도를 정확히 파악한 것은 아니라고 밝히는 에카르트 교수는 앞으로의 연구에서 보다 명확한 결론을 이끌어낼 수 있을 것으로 기대하고 있다. 다음 연구에서는 분광사진술을 이용해 S2 별의 움직임을 보다 정밀하게 파악할 계획이라고 한다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

러시아 상트페테르부르크 방문 길에 소문난 천재 수학자 스미르노프 교수를 만났다. 자신이 1736년에 개교한 고등학교를 졸업했다며 안내를 자처했다. 안나 대제가 1736년에 세운 영재학교가 1918년에 다른 영재학교와 합병된 학교다. 수학 분야 최고의 상인 필즈상 수상자를 2명 배출한 고등학교는 전 세계에 이 학교 하나뿐이다. 은둔의 수학자 페렐만에 이어서 수학과 물리학을 넘나드는 스미르노프가 2010년에 수상했다.일단 학교 이름이 수상하다. ‘학교(Lyceum) 239’라니. 러시아에는 무슨 비밀기관인 것처럼 숫자 이름을 사용하는 영재학교가 곳곳에 있다. 옛 러시아 제국의 영재교육 방식에 기반을 둔 이 학교의 입학 경쟁률은 10대1을 넘고, 교과과정은 수학과 물리학에 특화돼 있다. 그런데도 국가예술인의 칭호를 받은 유명 배우와 세계 체스 챔피언, 그리고 러시아 록 음악의 창시자 보리스 그레벤시코프 같은 다양한 분야의 졸업생을 배출했다. 학교 방문 중에 대화는 이어졌다. 영재성을 가진 아이들은 통상의 교육과정을 못 견뎌 하고 좌절하거나 비범한 재능을 잃어버리는 경우가 많아서 이들에게 숨통을 터 주는 게 영재학교의 존재 이유라고 했다. 아이의 지적 호기심을 못 따라가는 교과과정에 비범한 아이를 묶어 두는 건 위험한 도박이라고도 했다. 최근 우리나라에서 특수목적학교의 존치 논쟁이 뜨겁다. 영재고나 과학고가 비범한 영재에게 숨통을 터 주는 게 아니라 훈련과 선행학습의 끝없는 반복으로 입학 자격을 따게 한다는 의견도 있다. 통상의 교과과정을 통한 지적 성숙이 아이를 탄탄하게 성장시킬 수 있는 경우라면 이런 기회를 박탈하는 것은 또 다른 의미에서 도박이다. 영재성을 위한 교과과정은 건강한 준재를 좌절과 열등감에 빠트릴 수 있으니까. 얼마 전에 국제수학올림피아드(IMO)에서 우리나라가 1위를 하자 이를 비꼬는 댓글이 위험 수위였다. 어차피 의대 갈 거라는 지레짐작부터 수상자에게 상처가 될 말까지. 우리나라 영재교육의 진전 논의는 대입 특혜 논란으로 번지곤 해서 공개적으로 논하기 어려운 주제가 돼 버렸다. 일단 데이터를 보자. 1959년에 IMO가 생기고 나서 처음 필즈상을 배출한 1978년 이후 총 36명의 수상자 중 14명이 IMO 수상자 출신이다. 무려 39%다. 유년 시절의 추억으로 그치지 않고 세계적인 수학자의 길로 이어졌다는 뜻이다. 우리나라에서는 처음 IMO에 출전한 1988년 이후 약 60%의 참가자가 대학에서 수학 전공을 선택했다. 의대를 선택한 IMO 참가자가 많았던 특정한 해가 있었지만, 이런 예외적인 사례 때문에 영재교육이 과학기술의 발전과 무관하다는 언론 보도가 나오는 것은 정상적이지 않다. 평창 동계올림픽이 내년이다. 겨울이 짧은 한국의 빙상이 지금의 국제적 위상을 갖게 된 것에는 ‘가능함’의 기준을 바꾸어 버린 김연아의 탄생이 큰 몫을 했다. 동네마다 스케이트장이 생기는 국민체육진흥 효과도 있었다. 엘리트체육과 국민체육의 상관관계를 드러내는 예다. 공교육 정상화는 정말 중요하다. 총명한 학생이 양질의 교육을 받지 못해 잠재력을 사장하면 국가적 불행이 되니까. 교육이 부와 신분을 세습하는 도구가 돼서는 더욱 안 되니까. 하지만 사교육 근절 위주의 최근 대책은 우려되는 면도 크다. 빙상 사교육이 염려되면 빙상대회를 없애 버리면 된다. 그랬다면 어린 김연아가 천재성을 증빙하며 데뷔할 수 있었을까.

크리스 프랫, 조이 살다나가 주연한 SF영화로 더 잘 알려진 ‘가디언즈 오브 더 갤럭시’는 미국의 만화출판사 마블 코믹스가 만든 슈퍼히어로 팀입니다. 지구인과 외계인 사이에서 태어난 스타로드의 지휘 아래 다양한 종족으로 구성된 이 팀은 멤버 구성만큼이나 다양한 개성을 보이지만 우주 행성들끼리의 갈등과 외계인의 위협을 좌충우돌하며 해결해 내는 일종의 ‘우주 해결사’들입니다.●임기 3년에 연봉은 최대 2억 1078만원 내년 개봉 예정인 영화 ‘어벤져스-인피니티 워’에는 마블 코믹스에 등장하는 슈퍼히어로들이 모두 등장하는데 ‘가디언즈 오브 더 갤럭시’ 팀도 이야기의 중요한 한 축을 담당한다고 합니다. 사실 많은 사람들이 일촉즉발의 위기 상황에 나타나 지구와 인류를 구하는 슈퍼히어로는 만화나 영화 같은 상상 속에나 있는 존재들로 알고 있습니다. 그렇지만 최근 미국의 우주개발을 담당하는 항공우주국(나사)에서 실제로 ‘가디언 오브 더 갤럭시’를 뽑는다는 구인광고를 내 화제가 되고 있습니다. 물론 나사의 농담도 아니고 SF영화 대본이나 만화 시나리오도 아닌 실제 미국 정부의 웹사이트에 올라온 구인광고입니다. 영화의 주인공들처럼 우주 전체나 ‘우리 은하’를 보호하는 정도는 아니지만 외계의 위협으로부터 지구를 보호하는 임무를 가진 ‘행성 보호관’(planetary protection officer)입니다. 나사가 찾고 있는 행성 보호관의 임기는 3년에 연봉은 최대 18만 7000달러(약 2억 1078만원)이며 업무상 출장이 잦고 보안 등급은 ‘비밀’(secret)이라고 합니다. 행성 보호관의 자격 요건으로는 반드시 미국 시민권자이거나 국민이어야 하며 물리학, 수학, 공학 분야 학위가 있어야 한다고도 합니다. 장난처럼 보이지만 행성 보호관은 1967년 1월 국제우주조약이 체결되면서 처음 만들어진 직책입니다. 국제우주조약은 우주 천체의 탐사와 이용활동에 관한 기본원칙을 정한 것으로 1967년 16개국이 서명해 발효된 국제법이지요. 현재 전 세계 125개국이 서명해 가입된 상태입니다. ●우주탐사 때 오염 방지정책 수립 맡아 행성 보호관의 임무는 ‘인간이나 로봇이 우주 탐사를 하러 나가거나 돌아올 때 유기물 및 생물학적 오염을 피할 수 있도록 하는 정책을 수립’하는 것이라고 하네요. 사실 지구의 미생물이나 유기물질은 우주탐사 과정에서 의도적으로나 의도하지 않게 다른 행성으로 운반될 수 있습니다. 이 때문에 행성 보호관은 나사뿐만 아니라 전 세계 우주 관련 모든 비행임무를 감독하는 것입니다. 물론 지구인이 우주를 오염시키는 것뿐만 아니라 외계인이 지구에 왔을 때도 행성 보호관의 감독하에 놓이게 됩니다. 실제 이 구인광고는 지난달 13일에 공개됐지만 지난 3일 나사가 운영하는 트위터에 게시된 이후 폭발적인 관심을 끌게 됐다고 합니다. 이 구인광고를 본 전 세계 누리꾼들은 갖가지 패러디 구인광고를 소셜네트워크서비스(SNS)에 올려 공유하면서 웃음을 주고 있다네요. 현재 나사의 행성 보호관은 2014년 임기를 시작한 캐서린 콘리 박사입니다. 콘리 박사는 “16~17세기 대항해시대에 구대륙 사람들이 신대륙으로 건너오면서 각종 질병을 퍼트려 신대륙의 원주민과 생태계를 파괴했던 것에서 볼 수 있듯이 인간이 다른 행성을 오염시키지 않고 탐사함으로써 현지 모습 그대로 유지하도록 하는 것이 우주탐사에서 가장 중요한 포인트”라고 강조했습니다. 인공지능(AI)의 등장으로 미래 일자리가 지금보다 더 줄어들 것이라는 우려가 커지고 있는 마당에 행성 보호관 구인광고를 보니 ‘이제는 직장을 찾아서 우주로까지 눈을 돌려야 하나’란 생각이 들어 씁쓸해지기도 합니다. edmondy@seoul.co.kr

# 고양이 한 마리가 철로 만들어진 상자 안에 갇혀 있다. 상자 안에는 고양이와 함께 방사성물질이 들어 있는 가이거 계수기, 계수기와 연결된 망치, 독가스가 들어 있는 유리병이 있다. 방사성물질의 원소 한 개가 한 시간 안에 붕괴할 확률은 50%다. 방사성 원소가 한 개라도 붕괴할 경우 망치는 떨어져 유리병을 깨뜨리게 되고 독가스가 방출되면서 고양이는 죽는다. 그렇다면 이제 한 시간 뒤 상자 속 고양이는 죽어 있을까, 살아 있을까. 정답은 ‘상자를 열어 확인하기 전까지 고양이는 죽어 있는 상태와 살아 있는 상태가 섞여 있다’이다. 일반적인 사고로는 도저히 이해가 되지 않는 이 사고실험은 여전히 대학의 물리학과, 화학과 학생들을 ‘멘붕’에 빠뜨리고 있는 양자역학의 ‘슈뢰딩거 고양이’의 역설이다. 세계적인 물리학자인 스티븐 호킹마저도 ‘누군가 슈뢰딩거의 고양이 이야기를 한다면 난 조용히 총을 꺼낼 것’이라고 할 정도다.●안다는 것은 무엇?… 인식론 철학 선구 양자역학의 확률론적 해석에 대해 가장 잘 표현한 이 사고실험을 만들어 낸 사람이 바로 오스트리아 물리학자 에르빈 슈뢰딩거(1887~1961)다. 오는 12일은 슈뢰딩거가 태어난 지 130년이 되는 날로 과학계에서는 그의 업적을 되돌아보는 활동이 활발하다. 20세기 물리학 업적의 양대 산맥은 상대성이론과 양자역학이다. 이 중 상대성이론은 아인슈타인이라는 천재 한 명이 만들어 낸 것이지만 양자역학은 여러 과학자의 다양한 업적이 모여 만들어진 것이다. 원자와 관련된 거의 모든 것을 설명할 수 있는 탁월한 이론인 양자역학은 이론체계로 만들어지는 과정에서 ‘우리가 안다는 것은 무엇인가’라는 문제를 제기해 인식론이라는 철학적 발전을 이끌어 내기도 했다. 슈뢰딩거는 1926년 양자역학에서 가장 중요한 수학식인 ‘슈뢰딩거 방정식’(파동방정식)을 발표함으로써 양자역학의 체계를 완성했다는 평가를 받고 있다. 1933년 노벨상 위원회는 슈뢰딩거가 만든 파동방정식이 양자역학의 핵심적인 업적이라는 사실을 인정해 그를 노벨물리학상 수상자로 선정했다. 실제로 슈뢰딩거 방정식은 원자, 핵, 고체물리 분야에서 널리 사용되고 있다. 원자현미경의 작동 원리인 ‘터널링 현상’을 풀 때는 물론 원자력 발전이나 핵폭탄처럼 원자핵 붕괴로 에너지를 얻는 모든 분야에서는 슈뢰딩거 방정식을 빼고는 생각할 수 없다는 것이다. 이 때문에 “고전역학(뉴턴역학)에 운동방정식이 있다면 양자역학에는 슈뢰딩거 방정식이 있다”는 평가를 받고 있다. 물리학뿐만 아니라 생물학 분야에도 관심이 많았던 슈뢰딩거는 제2차 세계대전 중 독일 나치를 피해 아일랜드 더블린에서 거주하는 동안 ‘생명이란 무엇인가?’라는 책을 냈다. 생명체의 유전정보를 가지고 있는 복잡한 분자에 대한 그의 생각을 풀어낸 것으로 유전자(DNA) 발견과 분자생물학의 탄생에 기여했다고 알려져 있다. 실제로 DNA 분자구조를 밝혀내 노벨생리의학상을 받은 제임스 왓슨과 프란시스 크릭이 이 책 때문에 DNA 연구를 시작했다고 회고록에 밝히기도 했다.●스마트폰 등 우리 생활과 밀접한 관계 슈뢰딩거가 완성한 양자역학은 우리 삶과 어떤 관계가 있을까. 남순건 경희대 물리학과 교수는 “반도체가 없는 세상을 생각해 보면 양자역학이 실제로 우리 생활과 얼마나 밀접한 관계를 갖고 있는가를 알 수 있다”며 “양자역학이 없었다면 반도체, 컴퓨터는 물론 스마트폰이 존재할 수 없고 레이저, 엘리베이터 출입문 개폐장치, 최근 활발히 연구되는 양자컴퓨터는 그저 SF소설에서나 보게 됐을 것”이라고 설명했다. 양자역학은 20세기 초반 과학기술의 혁명으로 시작돼 물리학의 핵심 기둥이 됐지만 지금도 계속 진화하고 있다. 양자역학을 통해 반도체나 초전도체의 기본 메커니즘이 밝혀졌고 나노기술, 양자계산 등 새로운 방향으로 발전해 나가고 있다. 이론적으로도 양자역학과 특수 상대성이론을 결합한 양자장론(quantum field theory, QFT)은 물론 양자전기역학 등 새로운 이론이 계속 만들어지고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

#고양이 한 마리가 철로 만들어진 상자 안에 갇혀 있다. 상자 안에는 고양이와 함께 방사성물질이 들어 있는 가이거 계수기, 계수기와 연결된 망치, 독가스가 들어 있는 유리병이 있다. 방사성물질의 원소 한 개가 한 시간 안에 붕괴할 확률은 50%다. 방사성 원소가 한 개라도 붕괴할 경우 망치는 떨어져 유리병을 깨뜨리게 되고 독가스가 방출되면서 고양이는 죽는다. 그렇다면 이제 한 시간 뒤 상자 속 고양이는 죽어 있을까, 살아 있을까. 정답은 ‘상자를 열어 확인하기 전까지 고양이는 죽어 있는 상태와 살아 있는 상태가 섞여 있다’이다. 일반적인 사고로는 도저히 이해가 되지 않는 이 사고실험은 여전히 대학의 물리학과, 화학과 학생들을 ‘멘붕’에 빠뜨리고 있는 양자역학의 ‘슈뢰딩거 고양이’의 역설이다. 세계적인 물리학자인 스티븐 호킹마저도 ‘누군가 슈뢰딩거의 고양이 이야기를 한다면 난 조용히 총을 꺼낼 것’이라고 할 정도다.양자역학의 확률론적 해석에 대해 가장 잘 표현한 이 사고실험을 만들어 낸 사람이 바로 오스트리아 물리학자 에르빈 슈뢰딩거(1887~1961)다. 오는 12일은 슈뢰딩거가 태어난 지 130년이 되는 날로 과학계에서는 그의 업적을 되돌아보는 활동이 활발하다. 20세기 물리학 업적의 양대 산맥은 상대성이론과 양자역학이다. 이 중 상대성이론은 아인슈타인이라는 천재 한 명이 만들어 낸 것이지만 양자역학은 여러 과학자의 다양한 업적이 모여 만들어진 것이다. 원자와 관련된 거의 모든 것을 설명할 수 있는 탁월한 이론인 양자역학은 이론체계로 만들어지는 과정에서 ‘우리가 안다는 것은 무엇인가‘라는 문제를 제기해 인식론이라는 철학적 발전을 이끌어 내기도 했다. 슈뢰딩거는 1926년 양자역학에서 가장 중요한 수학식인 ‘슈뢰딩거 방정식’(파동방정식)을 발표함으로써 양자역학의 체계를 완성했다는 평가를 받고 있다. 1933년 노벨상 위원회는 슈뢰딩거가 만든 파동방정식이 양자역학의 핵심적인 업적이라는 사실을 인정해 그를 노벨물리학상 수상자로 선정했다.실제로 슈뢰딩거 방정식은 원자, 핵, 고체물리 분야에서 널리 사용되고 있다. 원자현미경의 작동 원리인 ‘터널링 현상’을 풀 때는 물론 원자력 발전이나 핵폭탄처럼 원자핵 붕괴로 에너지를 얻는 모든 분야에서는 슈뢰딩거 방정식을 빼고는 생각할 수 없다는 것이다. 이 때문에 “고전역학(뉴턴역학)에 운동방정식이 있다면 양자역학에는 슈뢰딩거 방정식이 있다”는 평가를 받고 있다. 물리학뿐만 아니라 생물학 분야에도 관심이 많았던 슈뢰딩거는 제2차 세계대전 중 독일 나치를 피해 아일랜드 더블린에서 거주하는 동안 ‘생명이란 무엇인가?’라는 책을 냈다. 생명체의 유전정보를 가지고 있는 복잡한 분자에 대한 그의 생각을 풀어낸 것으로 유전자(DNA) 발견과 분자생물학의 탄생에 기여했다고 알려져 있다. 실제로 DNA 분자구조를 밝혀내 노벨생리의학상을 받은 제임스 왓슨과 프란시스 크릭이 이 책 때문에 DNA 연구를 시작했다고 회고록에 밝히기도 했다. 슈뢰딩거가 완성한 양자역학은 우리 삶과 어떤 관계가 있을까. 남순건 경희대 물리학과 교수는 “반도체가 없는 세상을 생각해 보면 양자역학이 실제로 우리 생활과 얼마나 밀접한 관계를 갖고 있는가를 알 수 있다”며 “양자역학이 없었다면 반도체, 컴퓨터는 물론 스마트폰이 존재할 수 없고 레이저, 엘리베이터 출입문 개폐장치, 최근 활발히 연구되는 양자컴퓨터는 그저 SF소설에서나 보게 됐을 것”이라고 설명했다. 양자역학은 20세기 초반 과학기술의 혁명으로 시작돼 물리학의 핵심 기둥이 됐지만 지금도 계속 진화하고 있다. 양자역학을 통해 반도체나 초전도체의 기본 메커니즘이 밝혀졌고 나노기술, 양자계산 등 새로운 방향으로 발전해 나가고 있다. 이론적으로도 양자역학과 특수 상대성이론을 결합한 양자장론(quantum field theory, QFT)은 물론 양자전기역학 등 새로운 이론이 계속 만들어지고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

눈만 깜빡이면 조명이나 TV 등을 켜거나 끄는 공상과학(SF) 영화에서나 나올 법한 일이 현실이 될지도 모르겠다. 중국에서 과학자들이 윙크로 작동하는 소형 센서를 개발해 화제가 되고 있다. 이 센서의 개발에 참여한 중국 충칭대 물리학원 실험실의 공학자 푸시엔지에는 “센서는 동전 정도의 크기(지름 19㎜)로 안경에 장착해 사용할 수 있다. 크기는 변경할 수 있지만 크기에 따라 신호의 강약도 변한다”면서 “앞으로는 더 작게 개량할 것”이라고 밝혔다. 또한 “그동안 생체 전기를 사용한 장치는 있었다. 하지만 눈의 위아래에 센서를 붙여야만 하고 외관은 물론 착용감도 좋지 않았다”면서 “이번 발명은 기존 기술의 약 750배로, 안경테에 설치만 하면 돼 편리하고 비용도 적다”고 설명했다. 이번 프로젝트 연구의 책임자인 후첸궈 충칭대 교수는 “이는 마찰전기를 이용한 나노발전기술(TENG·Triboelectric Nanogenerator)을 사용한 미세 운동 센서다. 즉, 인간의 감각 기관으로 기계를 제어하는 것이 실현된 것”이라면서 “예를 들어, 윙크했을 때의 관자놀이 주변 피부의 미세 움직임 등을 감지할 수 있다”고 설명했다. 이어 “감도도 높고, 내구성과 안정성도 우수하다”고 덧붙였다. 또한 이 센서는 무의식중에 한 윙크를 구별할 수 있어 오작동할 염려도 없다고 한다. 이 밖에도 이 센서는 가상의 키보드를 사용해 문자를 입력할 수 있다. 센서 감도가 높아 안정적이고 높은 정확성을 갖고 있다는 것이다. 이에 대해 후 교수는 “이번 기술은 인류의 세 번째 손이 될지도 모른다”면서 “신체적 장애를 가진 사람들에게도 도움이 될 수 있다”고 말했다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴스’(Science Advances) 최신호에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

2008년 개봉한 제시카 알바 주연의 스릴러 영화 ‘어웨이크’는 심장이식 수술 중 의식이 깨어나는 각성현상을 다룬 작품이다. 전신마취 환자는 의식이 없고 통증을 느끼지 못할 뿐만 아니라 수술 과정을 기억 못해야 하는데 ‘수술 중 각성’은 의식이 깨어있는 상태에서 수술을 받게 되는 현상이다. 미국에서는 연간 2000만건의 수술 중 4만명 정도가 수술 중 각성을 경험한다고 보고됐다. 수술 중 각성은 수술 과정을 생생하게 기억하게 만들어 수술 뒤 불안, 공포, 의료진에 대한 거부감 같은 외상후 스트레스 장애(PTSD)를 유발시킨다. 그렇지만 정확한 발생 원인과 메커니즘이 밝혀지지 않았다.포스텍 물리학과 김승환, 정우성 교수와 서울아산병원 마취통증의학과 노규정 교수 공동연구팀은 다채널 뇌파의 상호작용 분석을 통해 마취 과정에서 의식을 잃거나 회복하는 과정을 정량적으로 측정할 수 있는 기술을 개발했다. 연구팀은 96명의 실험대상자에게 마취제를 이용한 임상실험을 한 결과 마취 후 환자의 뇌파가 물리학의 엔트로피(무질서도) 지표에 따라 변한다는 사실을 확인했다. 뇌파가 엔트로피 지표에 영향을 미친다는 사실을 확인한 연구팀은 마취에서 회복되는 과정에서 의식의 깊이와 수준을 측정할 수 있는 ‘마취 심도 진단기법’을 개발했다. 연구팀은 국내 바이오벤처 기업과 함께 상용화를 위한 진단장비를 제작 중에 있다. 제작이 끝나면 실제 수술현장에서 바로 활용할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 김승환 교수는 “이번 연구를 통해 의식과 무의식 간 경계와 깊이를 정확하게 구분할 수 있게 돼 마취로 인한 의료사고를 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라 뇌의 신비에 한 발 더 다가서게 됐다”고 설명했다. 연구는 뇌과학 분야 국제학술지 ‘휴먼 브레인 맵핑’ 9월호에 실릴 예정이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

●페르미 방식 단위 면적당 사람 수에 전체 면적을 곱하는 방식으로 전체 인원을 추산하는 어림셈 기법. 1938년 노벨물리학상을 받은 엔리코 페르미 미국 시카고대 교수의 이름에서 따왔다.

좋은 과학자가 가져야 하는 소양은 어떤 것일까.과학을 좋아하고 남보다 앞선 생각을 하며 창의적 아이디어가 샘솟아 시간 가는 줄 모르고 실험이나 계산을 하는 사람을 떠올릴 것이다. 과학적 아이디어로 사업을 해서 많은 돈을 벌면 금상첨화라고도 생각할 것이다. 아이가 과학에 소양이 있다고 하면 위와 같은 사람이 되게 하려고 부모들은 물심양면으로 과학에 몰입하게 만들어 주고 싶어 한다. ‘과학에서 리더십’을 말하면 ‘과학자에게 그런 것이 필요할까’라고 되묻는 사람이 많다. 연구만 열심히 하면 되지 다른 사람들과의 관계인 리더십이 중요하느냐는 것이다. 그러나 21세기를 살아가는 과학자들에게 리더십은 점점 더 필요한 덕목이 되고 있다. 첫째 집단 연구에 의한 과학 실험이 많아지고 있다. 2015년 힉스입자 관련 논문은 저자 수가 무려 5154명에 달했다. 저자 이름만 나열한 분량이 전체 33쪽의 논문 중 24쪽에 이른다. 생물학에서도 초파리 유전자 논문 하나에 1014명의 저자가 등장하기도 했다. 이런 거대 집단 연구에는 반드시 리더가 필요하다.필자가 지난주 참가한 국제우주선학회에서는 여러 실험 그룹에서 발표했는데 대부분이 수백명의 연구자가 참여하는 실험이다. 한 연구에 참여하는 국가도 5~10개국이 대부분이다. 이런 실험들에서는 각자 맡은 역할을 충실히 하는 것도 중요하나 실험에 대한 비전을 제시하고 미래를 내다보는 계획을 하는 리더 학자들이 있어야 한다. 과학 리더십은 어떻게 나타나는 것일까. 많은 연구자가 과학자로서의 소양은 잘 갖추고 있다. 그러나 리더십에는 몇 가지 덕목이 더 필요하다. 리더는 보다 긴 안목에서 더 중요한 것을 볼 수 있어야 한다. 여러 분야의 사람들과 충분한 소통을 통해 큰 비전을 공통의 관심사로 도출할 능력이 있어야 한다. 또 개인적 호기심에 기반을 둔 과학 연구가 사회에 어떤 영향을 줄 수 있을 것인지 성찰해야 한다. 과학에서 중요한 업적이 사회적 변화를 이끌어 내기 위해서는 반드시 후속 세대로 연결돼야 하는 만큼 멘토링 능력도 필요하다. 이를 위해서는 자신의 업적을 넘어서서 보다 창의적인 일을 할 수 있도록 후속 세대에 대한 배려와 존중하는 마음이 무엇보다 중요하다. 한국의 과학 리더들은 어떻게 길러지고 있을까. 약 35년 전 과학고가 처음 만들어진 뒤 현재 20여개 영재고와 과학고에서 좋은 시설과 훌륭한 교사진이 우수한 학생들을 교육하고 있다. 문제는 선행학습에 의해 선발된 학생들이 협업보다는 경쟁을 하는 환경, 자신의 호기심에 기반한 도전보다는 잘 짜여진 탐구 활동에 의해 각각 교육받고 있다는 것이다. 답이 나올 수 있는 것들만 경험하는 것이다. 또 교수들의 양적 연구실적을 강조하는 우리나라 대학의 현실에서는 리더십을 발휘할 후속 세대에 대한 멘토링보다는 말 잘 듣고 시키는 일 열심히 하는 조직의 부품이 양산되고 있다. 리더십을 가진 과학자는 글을 잘 쓰고 말도 잘해야 하며 인문학적 소양도 두루 가질 수 있는 눈과 독서력을 가져야 한다. 미국에서 유명한 브롱크스과학고는 1938년 개교해 지금까지 8명의 노벨상 수상자를 배출했다. 개교 34년이던 1972년 졸업생 중 첫 노벨상 수상자인 리언 쿠퍼가 나왔다. 좀더 자세히 들여다보면 6명이 개인 연구가 중요한 이론물리학으로 노벨상을 받았다. 1960~70년대 인기를 끌었던 이론물리학에 최고의 인재들이 몰릴 때 발군의 실력을 발휘한 것이다. 그런데 이 학교 출신 중 7명이나 퓰리처상을 받았다는 것도 우리에게 시사하는 바가 크다. 교육계와 과학계 차원에서 과학에서 리더십을 발휘할 인재를 어떻게 만들고 있는지 우리의 모습에 대한 철저한 반성이 필요하고 국가 차원에서도 앞으로 100년 동안 과학계를 이끌 리더를 어떤 식으로 배출할 것인가 고민해야 할 때다.

과학자의 생각법/로버트 루트번스타인 지음/권오현 옮김/을유문화사/776쪽/3만 2000원모두가 세상의 중심이 지구라고 했음에도 지구가 태양을 중심으로 돈다는 것을 발견한 코페르니쿠스, 천문학과 물리학의 기초를 닦은 갈릴레이 갈릴레오, 떨어지는 사과를 보며 만유인력의 법칙을 알아낸 아이작 뉴턴, 아무도 보지 못했던 상대성원리를 찾아낸 아인슈타인…. 인류문명의 진보를 이끈 과학자들은 어떻게 그런 위대한 발견에 이르게 됐을까? 발견을 잘하는 방법이 있을까? ‘과학자의 생각법’은 이런 궁금증에 해답의 실마리를 제공해 준다. ‘생각의 탄생: 다빈치에서 파인먼까지 창조성을 빛낸 사람들의 13가지 생각도구’의 저자 로버트 루트번스타인 미국 미시간주립대 교수가 과학적 사고 과정에 주목해 쓴 책이다. 저자는 가상의 인물들이 등장하는 픽션의 형식을 취하면서 과학자들이 ‘무엇을’ 하는가뿐 아니라 ‘어떻게’ 하는지를 보기 위해 과학자들의 머릿속으로 들어간다.책은 생물학자와 역사학자, 화학자, 과학사학자 등 가상의 인물 여섯 명이 ‘발견하기 프로젝트’라는 모임에서 6일 동안 다양한 주제로 토론을 벌이면서 저명 과학자들이 발견을 이룬 과정을 들여다본다. 이들의 대화 속에는 미생물을 발견한 루이 파스퇴르와 페니실린을 발견한 알렉산더 플레밍, 표백에 염소를 활용하는 방법을 발견한 화학자 클로드 베르톨레, 첫 번째 노벨화학상 수상자로 삼투압 원리를 발견했던 야코부스 반트 호프 등 과학자들의 삶과 발견법, 생각법이 등장한다. 가상의 인물들은 실제 과학자들이 남긴 노트와 편지, 개인사 등을 분석하고 과학사적으로 밝혀진 과학자들의 실험을 재구성해 가면서 발견의 과정, 과학자들의 특성, 연구 방식 등에 대해 뜨거운 논쟁을 벌인다. 논쟁을 따라가다 보면 과학자들이 문제를 인식하고 돌파구를 찾는 과정을 볼 수 있다. 과학자들은 직관적인 생각법을 즐겨 활용한다. 위대한 연구자 중 많은 이들은 동시에 여러 문제를 다루는 다양한 분야에 종사했다. 흔히 좁은 분야를 파고들어야 성과를 낼 수 있다고 생각하지만 오히려 과학에 공헌했던 과학자들은 서너 가지 문제를 동시에 연구했고 연구 중에 발생한 문제를 탐구해 끊임없이 연구의 초점을 바꾸면서 다양성을 취했다. 5∼10년마다 연구 분야를 바꾸기도 했다. 과학은 늘 진지한 활동으로 묘사되지만 위대한 발견을 이룬 과학자들은 연구를 놀이처럼 했다. 그들이 소중하게 여겼던 것은 발견의 즐거움이었다. 페니실린을 발견한 공으로 1945년 노벨상을 받은 플레밍은 게임하듯 연구했다고 수상 직후 소감에서 밝혔다. “저는 미생물을 갖고 놀았습니다. 물론 놀이에는 많은 규칙이 있습니다. 지식이 쌓이면 규칙을 깨는 일이 즐거울뿐더러 생각하지 못한 사실을 발견할 수도 있습니다.” 위대한 발견은 여러 가지 실험을 하는 중에 우연히 얻어지는 경우가 많았다. 뢴트겐의 X선 발견이나 플레밍의 페니실린 발견도 우연에서 비롯됐다. 물론 그들이 억세게 운이 좋아서 우연히 과학적 성과를 얻은 것은 아니다. 핵심은 ‘우연’이 나타나도록 구축하는 방법론이다. 씨앗 역할을 하는 기초생각을 발전시켜 실험을 반복하는 가운데 우연이 나타나게 되는 것이다. 탁월한 과학자들은 어렸을 때부터 폭넓은 지적 호기심을 드러냈고 또 미술, 음악, 무용, 소설, 희곡, 시 창작, 그 밖에 여러 창조적 분야에 적극적으로 참여하는 경향이 있다. 연구하는 학문 분야의 지식 습득에만 몰두하기보다는 미술이나 연극, 문학 등을 통해 다양한 분야를 통합하고 재창조하는 법을 배우고 자신만의 방식으로 세계를 이해할 줄 아는 정신을 갖춘 사람들에게서 최상의 과학과 기술이 나올 수 있다는 것이다. 흔히 연구가 발전할수록 복잡하고 값비싼 장비가 필요하다고 생각하지만, 혁신적인 실험은 거의 언제나 단순한 실험이었다. 다윈, 파스퇴르, 라이트, 플레밍, 아인슈타인 같은 위대한 과학자들은 어느 시대, 어느 장소에 있든 자기만의 실험실을 만들어 연구했을 것이다. 중요한 것은 생각을 고안하는 능력과 과학에 필요한 기술이다. 책은 1989년 처음 출간됐지만 여전히 유효하며 오히려 지금 더 필요하다고 저자는 말한다. 그는 한국어판 서문에서 “가장 우수하고도 실용적인 발명품은 거의 언제나 기술적 목표나 응용법을 염두에 두어서가 아니라 그저 자연이 어떻게 작동하는지 알고 싶은 기초 연구의 순수성에서 생겨났다”면서 “기초원리는 필요가 만드는 연구가 아니라 호기심이 이끄는 연구로 발견되며 이것이 훨씬 강력하다”고 강조했다. 함혜리 선임기자 lotus@seoul.co.kr

여름방학을 앞두고 전국의 학생들이 치러야 할 시험기간은 언제나 스트레스를 동반하기 마련이다. 그러나 한 약삭 빠른 학생은 자신의 물리학 시험에서 해답을 기억하기 위해 기발한 해결책을 내놓았다. 25일(현지시간) 영국 데일리메일은 최근 레딧에 공개된 아주 작은 크기의 ‘컨닝 쪽지’를 공개했다. 이 사진을 올린 해당 여성은 작은 종이 조각에 물리학 공식들을 써서 손톱 끝 아래 쪽에 붙였다. 긴 손톱 아래 감춰진 컨닝 쪽지는 자세히 보지 않으면 육안으로 식별할 수 없을 정도다. ‘블루드 리퍼’라는 아이디를 가진 이 여성은 중고등학교 혹은 대학교에서 공부하는 학생인지 자신의 신분은 밝히지 않았지만 이를 올리자마자 인터넷 공간에서 격렬한 반발에 부딪혔다. 대부분의 사람들이 ‘한심함’이라는 꼬리표를 붙이며, 시험공부를 하지 않은 점을 질타했다. 일부 물리학 애호가들은 ‘단순한 방정식도 기억해내지 못한다’고 지적했고 한 유저는 ‘그러한 조그만 컨닝 쪽지를 정성들여 붙인 시간과 노력을 투자해 베낀 자료를 공부할 수도 있었다’며 비난했다. 물론 그녀의 임기응변에 박수를 보낸 몇몇 사람 또한 있었다. 사진=레딧 안정은 기자 netineri@seoul.co.kr