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  • “빛은 아인슈타인의 이론보다 느릴 수 있다”

    “빛은 아인슈타인의 이론보다 느릴 수 있다”

    1905년 아인슈타인이 특수상대성이론에 도입한 광속불변의 원리는 진공 상태에서 빛의 속도는 항상 초속 29만 9792km라고 정의한다. 이 이론은 지난 1세기에 걸쳐 널리 인정돼 왔지만, 미국 메릴랜드대학 볼티모어 캠퍼스의 물리학자 제임스 프랜슨 박사의 최근 연구에서는 이런 이론에 의문을 제기하고 있다. 그 의문은 빛의 속도가 지금까지 생각했던 것보다 느릴 가능성이 있다는 것으로 그는 연구를 통해 이를 설명하고 있다. 프랜슨 박사의 연구는 초신성 SN 1987A의 폭발로 발생한 빛이 예측보다 4.7시간 늦게 지구에 도달한 이유를 검토한 것이다. 1987년에 관측된 이 초신성 폭발은 별의 붕괴 과정에서 빛의 양자인 광자와 함께 전하를 띠지 않은 미세한 입자인 중성미자를 방출했다. 이론에 따르면 중성미자가 도달한지 약 3시간 뒤에 광자가 관측되야 했다. 하지만 실제 빛이 도달한 시간은 중성미자가 도달한지 약 7.7시간이 지난 뒤였다. 즉 빛이 예상 시간보다 약 4.7시간 늦게 도착한 것이다. 프랜슨 박사는 빛의 도달이 늦은 이유가 빛의 이동에 있어서 ‘진공분극’(vacuum polarization)이라고 불리는 현상 때문에 실제로 빛의 속도가 늦어졌을 수 있다고 추정하고 있다. 진공분극 현상은 광자가 일단 전자·양전자쌍을 생성하고, 그 후에 전자·양전자쌍이 재소멸해 광자로 돌아온다. 전자·양전자쌍의 생성 과정에서는 양자 역학 작용으로 가상 입자인 전자·양전자쌍 사이에서 중력포텐셜이 생긴다. 이 과정이 광자의 이동 속도가 느려지도록 영향을 줬을 수 있다고 프랜슨 박사는 주장하고 있다. 이 영향으로 빛이 16만 8000광년의 거리를 이동하는 동안 5시간 가까이 지연이 생긴 것이라고 한다. 만약 이 이론이 옳다고 하면 지구~태양 간 거리와 다른 은하계에서 관측된 가장 먼 천체까지의 거리 등 모든 것을 다시 계산해야하는 것이다. 한편 프랜슨 박사팀의 이 논문은 물리학계 권위지인 ‘뉴 저널 오브 피직스’(New Journal of Physics)에 제출돼 현재 심사 중이며 영국 일간 데일리메일 등 외신을 통해 소개됐다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr
  • 송대진 교수, “컴퓨터, 인간과 똑같은 생각하는 것은 근본적으로 불가능”

    송대진 교수, “컴퓨터, 인간과 똑같은 생각하는 것은 근본적으로 불가능”

    -뉴로퀀톨로지 학술지 통해 논문 발표 컴퓨터가 인간의 지능을 비슷하게 흉내 낼 수 있다 해도 인간과 똑같은 생각 자체를 가지는 것은 근본적으로 불가능하다는 내용의 논문이 눈길을 끌고 있다. 한국기술교육대학교 송대진 교수는 ‘뉴로퀀톨로지’(NeuroQuantology)라는 학술지를 통해 ‘의식의 계산불가성’ 논문을 발표했다. 이 논문은 기술 등의 발달로 물체가 아주 빨리 날아가도록 만든다고 해도 근본적으로 빛의 속도보다 빠를 수 없다는 결과를 보인 상대성이론과 비슷하게 아무리 컴퓨터가 인간의 지능을 흉내 낸다고 하더라도 인간의 생각 자체를 가지는 것은 근본적으로 불가능하다는 것. 송 교수는 이 논문을 통해 ‘자기 언급’(self-reference)이라는 러셀의 역설 등에서 사용된 방법을 바탕으로 양자역학적으로 접근해 인간의 생각이 본질적으로 컴퓨터로는 계산하거나 프로그래밍 할 수 없는 부분을 가질 수밖에 없다고 설명했다. 줄자를 가지고 다른 물체의 길이를 측정할 수 있지만 줄자 자신의 길이는 측정할 수 없는 것과 같이 인간의 의식세계도 이와 같은 컴퓨터로 계산될 수 없는 부분을 내포할 수밖에 없다는 것도 논문을 통해 증명했다. 송 교수의 논문을 지지하는 이탈리아 팔레르모 대학(University of Palermo)의 몰테니 교수(Prof. Diego Molteni)는 “송 박사의 연구결과는 인간의 본질이 완전한 실증적인 환원주의로 접근했을 때 컴퓨터로 계산될 수 없는 부분을 가진다는 것을 보여주기 때문에 특별한 가치가 있다”고 평가했다. 한편, 송대진 교수는 옥스퍼드 대학 양자컴퓨터센터에서 박사학위를 받고 현재 한국기술교육대학교에 근무 중이다. 나우뉴스부 nownews@seoul.co.kr
  • 우주 ‘빅뱅 후 급팽창’ 증거 찾았다

    우주 ‘빅뱅 후 급팽창’ 증거 찾았다

    우주 생성 초기의 신비 일부가 풀렸다. 138억년 전 빅뱅(대폭발) 직후 우주가 만들어지는 과정인 ‘우주 인플레이션(급팽창)’ 이론에 대한 직접 증거가 사상 처음 관측됐기 때문이다. 미국 하버드 스미스소니언 천체물리센터는 17일(현지시간) 전 세계에 인터넷으로 생중계된 기자회견에서 빅뱅 직후 극히 짧은 순간에 우주가 급속도로 팽창하면서 지금과 같은 균일한 우주가 형성됐다는 인플레이션 가설의 근거를 발견했다고 밝혔다. 이는 남극에 설치한 우주망원경 ‘바이셉2’를 이용해 우주 배경 복사의 편광 성분을 3년간 분석한 결과 ‘중력파 패턴’을 관측한 데 따른 것이다. 바이셉2가 관측한 중력파 패턴은 빅뱅 후 38만년에 생성된 것으로, 우주 초기 인플레이션이 존재했다는 거의 유일한 증거로 꼽힌다. 1983년 세상에 나온 빅뱅 이론에 따르면 138억년 전 소립자보다 작은 우주가 대폭발로 10의 32승분의1초라는 극히 짧은 시간에 빛보다 더 빠르게 급팽창했다. 빅뱅의 근거는 우주 전체에 고르게 퍼져 있는 초단파 영역의 전자기파인 우주 배경 복사이다. 중력에 의해 생긴 중력파도 우주로 퍼져나가면서 시간과 공간에 고유한 뒤틀림을 일으키는데, 이 뒤틀림이 우주 배경 복사에 특별한 패턴의 흔적을 남겼다. 연구팀은 “남극에 설치한 망원경을 이용해 지금도 우주의 모든 방향에서 쏟아지는 우주 배경 복사에서 원시 중력파의 영향으로 일어난 특징적인 패턴을 확인했다”고 밝혔다. 빅뱅 후 38만년은 인류가 관측할 수 있는 가장 오래된 시점이다. 중력파의 이론적 근거는 1916년 알베르트 아인슈타인이 발표한 일반상대성이론에서 나왔다. 이번 발견은 인류가 우주의 초기부터 현대까지 우주 생성 과정을 보다 명확히 이해할 수 있어 21세기의 가장 중요한 과학적 성과 가운데 하나로 꼽힌다. 검증되면 노벨상 수상이 확실시된다고 AFP 등 외신이 전했다. 이기철 기자 chuli@seoul.co.kr
  • 과학이 걸어온 길 천재적 발상인가 대중적 협력인가

    과학이 걸어온 길 천재적 발상인가 대중적 협력인가

    # 1. 1900년 12월 14일은 ‘양자혁명’의 날이다. 막스 플랑크(1858~1947년) 베를린대 교수는 뉴턴의 고전물리학 체계를 송두리째 뒤바꾼 ‘E=hv’란 법칙을 세상에 내놨다. 흑체복사 현상을 추적하는 과정에서 우연히 탄생한 양자역학은 트랜지스터를 비롯해 반도체, 초전도체를 활용한 현대 전자공학의 밑바탕이 됐다. 플랑크는 베를린 인근 녹지인 그뤼네발트를 일곱 살 난 아들과 걸으며 “아빠가 뉴턴에 버금가는 중요한 발견을 한 것 같다”고 말했지만 당시로선 양자역학의 본질을 꿰뚫진 못했다. 이는 스위스 특허청 계약직원인 알베르트 아인슈타인(1879~1955년)의 몫이었다. 대학에서 강사 채용이 거부됐던 아인슈타인은 근근이 생계를 꾸리며 1905년 한 해에만 5편의 논문을 발표했다. 이 가운데는 역사상 가장 유명한 방정식인 ‘E=mc2’을 유도한 특수상대성이론이 포함됐다. #2. 하와이제도에 도착한 최초의 유럽인 집단을 이끈 제임스 쿡 선장은 폴리네시아인들을 만난 뒤 외쳤다. “이 종족이 광대한 대양을 가로질러 뉴질랜드와 이스터섬까지 퍼져 나간 것을 어떻게 설명해야 할까.” 폴리네시아인들은 5000년에 걸쳐 지도나 나침반도 없이 지구상에서 가장 넓은 수역인 태평양을 개척했다. 쿡 선장도 원주민 항해자의 도움을 얻어 74개의 섬이 그려진 지도를 완성했다. 하지만 이 지도와 섬들에는 쿡의 이름이 붙었다. 역사도 원주민 항해자가 아닌 쿡의 이름만 기억할 따름이다. #3. 수천명의 과학자가 참여한 ‘맨해튼 프로젝트’는 2차대전의 종식을 앞당겼지만 과학자들은 뒤늦게 고민에 빠졌다. 자신들의 연구가 핵무기로 뒤바뀐 현실에 두려움과 윤리적 가책을 느꼈기 때문이다. 이들은 종전 직후 조직을 결성해 본격적인 운동에 나선다. 이렇게 탄생한 ‘원자과학자연맹’은 냉전시대 군축과 반체제 과학자 구명 운동을 이끌었다. 연초 출판계에 과학서적이 봇물을 이루고 있다. 양자역학, 양자장이론 등 전문 지식을 다룬 서적부터 과학의 감춰진 이면을 재미있게 풀어놓은 책까지 다양하다. 민중과학, 좌파과학 등을 소개하는 ‘색깔있는’ 책도 나왔다. ‘퀀텀스토리’(짐 배것 지음, 박병철 옮김, 바니 펴냄)는 양자역학의 탄생 이후 지금까지의 궤적을 조명한 책이다. 양자역학은 뉴턴의 고전역학을 전복하며 상대성 이론과 함께 20세기 지성사에 가장 큰 영향을 끼친 과학적 발견으로 꼽힌다. 19세기 영국의 물리학자들은 “이제 물리학에서 더 이상 새로운 발견은 없다”고 선언했지만, 이는 난공불락의 요새에 먹구름이 모여드는 징조에 불과했다. 이 같은 오만함은 플랑크의 ‘작용양자’ 개념이 도입되면서 산산조각이 났다. 한때 뉴턴의 고전 열역학을 열렬히 숭배했던 플랑크는 물질이 원자나 분자로 이뤄진 불연속 객체라는 ‘원자론’으로 전향한다. 아인슈타인이라는 걸출한 천재 한 사람이 완성한 상대성 이론과 달리 양자역학은 플랑크, 슈뢰딩거, 하이젠베르크, 닐스 보어, 리처드 파인먼, 스티븐 와인버그, 피터 힉스 등 시대를 풍미했던 수많은 천재들이 머리를 맞대 고군분투한 결과물이다. 유럽원자핵공동연구소(CERN)가 우리 돈으로 60조원에 달하는 거액을 들여 거대강입자충돌기(LHC)의 힉스 입자(모든 입자에 질량을 부여하는 최소 입자)를 증명한 것도 같은 맥락에서다. 반면 ‘과학의 민중사’(클리퍼드 코너 지음, 김명진·안성우·최형섭 옮김, 사이언스북스 펴냄)는 전자의 가정을 뒤엎는다. ‘타고난 천재들이 이뤄냈다’는 과학기술 발전의 신화에 반기를 든다. 과학엘리트들의 업적에는 보이지 않게 도움을 준 보통사람들의 노력이 전제됐다는 점에 주목한다. 민중사관적 잣대를 들이대며 집단의 산물을 강조한 것이다. 예컨대 달의 위치와 조석의 관계를 기록해 지리학과 천문학 발전의 기반을 닦은 어부들, 화학과 재료과학 발전에 이바지한 광부·대장장이·옹기장이, 산업혁명 완수에 필요한 지식을 생산한 금속노동자와 기계공 등을 다룬다. 과학의 숨겨진 이면을 더 들춰보고 싶다면 좌파 과학사학자 게리 워스키의 ‘과학… 좌파’(게리 워스키 지음, 김명진 옮김, 이매진 펴냄)를 챙겨 읽어봄직하다. 연구실 밖에서 인종·성 차별, 환경오염, 핵무기에 맞선 20세기 좌파 과학자들은 신자유주의, 군비 강화, 테러, 기후변화 등이 기승을 부리는 오늘날 제3의 과학좌파 운동을 전개할 조짐을 보이고 있다. 오상도 기자 sdoh@seoul.co.kr
  • 빅뱅 없이 우주 무한팽창하는 ‘레인보우 이론’ 주목

    빅뱅 없이 우주 무한팽창하는 ‘레인보우 이론’ 주목

    우주의 나이가 138억 살로 생각되는 것도 놀랍지만, 이제 일부 학자들은 우주가 대폭발(빅뱅) 없이 무한 팽창하고 있다고 제안해 주목받고 있다. 11일(현지시간) 영국 일간 데일리메일 등 외신에 따르면 이 같은 이론은 그간 물리학계에서 널리 받아들여지지 않았던 ‘레인보우 그래비티’라는 이론의 결론이다. 이 이론은 우주에서 중력의 영향은 다양한 빛의 파장에 의해 다르게 느껴진다고 제안하는데, 이때 파장에 따라 무지개처럼 보이므로 레인보우 그래비티(무지개 중력)라는 명칭이 붙여졌다. 이 이론은 10년 전 일반상대성이론과 양자역학이론 사이의 차이점을 보완하기 위해 제안됐다. 연구자들은 이 이론이 기존 빅뱅이론에서 138억 년 전 우주가 시작될 때 밀도가 무한해 지는 지점인 특이점의 결함을 강조하는데서 비롯됐다고 밝혔다. 아인슈타인의 일반상대성이론에 따르면 질량이 매우 큰 물체는 주변의 시공간을 왜곡해 빛을 포함한 다른 대상이 주변을 지나갈 때 구부러진 경로를 따라가게 만든다. 빅뱅이론은 1922년 러시아의 우주론자 알렉산드르 프리드만에 의해 공식화됐는데, 그는 아인슈타인의 이론을 통해 우주가 고온·고밀도 상태에서 시작됐다고 풀이했다. 하지만 ‘레인보우 그래비티’ 이론에서 ‘에너지’가 다른 입자는 확실히 서로 다른 시공간과 중력장에 나타난다고 이집트 이론물리학센터의 아델 아와드 교수는 주장했다. 이는 입자가 자신의 에너지 영향을 받지않고 경로를 따라 이동한다는 현재 이론을 반박한다. 교수팀은 ‘레인보우 그래비피’ 이론은 기존 이론과 약간 다른 해석을 기반으로. 우주의 기원에 관한 2가지 시나리오를 제안한다고 말했다. 첫 번째 제안은 시간을 되짚어 보면 우주는 밀집돼 밀도가 무한해지긴 하지만, 결코 대폭발에 도달하지 않았다는 것이다. 또 다른 시나리오에서도 우주는 한정된 초고밀도에 도달했으며, 그런 다음 안정기에 들어섰다. 아와드 교수는 “우주에서 물질과 빛의 경로를 추적하는 두 시나리오에에 따르면 우리가 빅뱅으로 알고 있는 무한히 작은 특이점에 도달할 필요가 없다”고 말했다. 연구팀은 추후 몇 년간 레인보우 그래비티의 영향을 보여주는 감마선 버스트와 같은 다른 우주 현상을 연구할 계획이다. 한편 이번 연구 결과는 ‘우주론과 입자물리학회지’(Journal of Cosmology and Astroparticle Physics) 최신호에 실렸다. 사진=데일리메일 캡처 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr
  • 목성보다 무려 8배나 큰 ‘초거대 행성’ 발견

    목성보다 무려 8배나 큰 ‘초거대 행성’ 발견

    지구를 ‘꼬마’ 수준으로 만드는 초거대 행성이 발견돼 관심이 집중되고 있다. 최근 천문학 국제 공동 연구 프로젝트인 ‘미시중력렌즈 프로젝트’(Microlensing Observations in Astrophysics·이하 MOA)는 “지구에서 2만 5000광년 떨어진 곳에서 거대 행성 ‘MOA-2011-BLG-322’를 발견했다”고 발표했다. ’은하 팽대부’(Galactic bulge)에 위치한 이 행성은 입이 딱 벌어질 만큼 어마어마하게 크다. 지구보다 1300배나 큰 목성보다도 무려 8배나 크기 때문이다. 지난 2011년 처음 존재가 감지된 이 행성은 이번에 확실히 그 모습을 드러냈으며 현재까지 조사결과 지구와 태양거리보다 4배나 먼 항성을 돌고있는 것으로 보인다. 국제 연구팀이 이번에 이 행성에 존재를 밝혀낸 것은 미시중력렌즈(microlensing) 덕분이다. 일반적으로 행성은 스스로 빛을 내지 않기 때문에 직접 관측이 불가능하다. 아인슈타인의 상대성이론을 증명하는 미시중력렌즈는 멀리 있는 별에서 오는 빛이 또 다른 별의 중력 때문에 휘어져 생기는 일종의 우주 신기루 현상으로 천문학자들은 이 현상을 오랜시간 관측해 외계행성을 발견하고 행성의 질량 등을 측정해 낸다. MOA 측은 “항성(우리의 태양)과 멀리 떨어진 궤도에 이렇게 큰 행성이 존재한다는 사실에 우리도 많이 놀랐다” 면서 “행성이 형성되는 기존 이론이 바뀔 수도 있을 것”이라고 밝혔다.  사진=자료 이미지  박종익 기자 pji@seoul.co.kr
  • 독일 과학자 “우주는 팽창하지 않는다”

    독일 과학자 “우주는 팽창하지 않는다”

    독일의 한 과학자가 지금까지 정설로 여겨왔던 ‘우주 팽창론’에 반기를 들어 전 세계적인 주목을 받고 있다. 세계적인 과학지 네이처가 운영하는 네이처뉴스(Nature News)는 16일(현지시간) 최근 온라인 논문 초고 사이트(arXiv.org)에 공개돼 화제와 논란을 낳고 있는 새로운 우주론을 소개했다. 네이처뉴스는 “우주는 빅뱅(태초의 대폭발)으로 시작됐으며 그 이후로 계속 팽창해 왔다. 거의 한 세기 동안 이는 보편적인 우주론이었다”면서 “지금 한 우주론자가 우주는 전혀 팽창하지 않았다는 근본적으로 다른 해석을 내놨다”고 전했다. 이런 주장을 펼친 이는 독일의 이론물리학자인 크리스토프 베테리히(Christof Wetterich) 하이델베르크대학 교수. 그는 우주는 팽창하지 않지만 모든 물질의 질량이 계속 증가해 왔다는 우주론을 내놨다. 베테리히 교수는 “내 해석이 학자들에게는 빅뱅의 ‘특이점’(singularity)으로 불리는 문제가 많은 이슈를 이해하는데 도움을 줄 것”이라고 말했다. 특이점은 빅뱅이 일어나기 직전 부피가 없고 온도와 밀도가 무한대인 상태를 의미하며 이는 아인슈타인의 일반 상대성이론으로도 해석할 수 없다. 이에 대해 이 매체는 “아직 과학자들이 검토(리뷰) 중이기는 하지만 누구도 이 논문이 전적으로 잘못된 것이라고 말하지 못하며 일부는 이 이론이 추구할 만한 가치가 있다고 말한다”고 설명했다. 천문학자들은 원자가 방출하거나 흡수하는 특유의 색과 주파수의 빛을 분석함으로써 천제가 지구로부터 멀어지거나 가까워지는지를 측정하는 것으로 알려졌다. 물질이 멀어지면 주파수는 낮은 대역으로 이동해 스펙트럼 상에서는 붉은색으로 변하는 ‘적색이동’(red shift)을 한다. 이는 구급차가 멀어질 때 사이렌 소리의 음높이가 낮아지는 것과 같은 방식이다. 1920년대 조르쥬 르메트르나 에드윈 허블과 같은 천문학자는 은하 대부분이 스펙트럼 상에서 적색이동하며 먼 은하일수록 더 심하다는 것을 발견했다. 이런 관측으로부터 우주론자들은 우주가 반드시 팽창하고 있다고 추론했다. 그러나 베테리히 교수의 지적처럼 원자가 방출하는 특유의 빛 또한 전자와 같은 원자를 구성하는 기본입자의 질량에 지배받는다. 만일 원자 질량이 증가하면 원자가 방출하는 광자 에너지는 증가할 것이다. 한때 모든 질량이 지금보다 적었고 그후 항상 증가해 왔다면 은하의 색상은 현재 주파수보다 적색이동한 것으로 보일 것이며 그 정도는 지구와의 거리에 비례할 것이다. 따라서 적색이동은 마치 은하가 우리에게서 멀어져가는 것처럼 여기게 하는 것이라는 게 이 매체의 설명이다. 이러한 식으로 적색이동을 수학적으로 보면 모든 우주론은 완전히 달라질 수 있다. 베테리히 교수에 따르면 초기 인플레이션(초팽창)에 앞서 빅뱅에는 우주의 밀도가 무한해지는 특이점이 없을 것이다. 대신 빅뱅은 본질적으로 무한의 과거에 발생한 사건이 돼 버리며, 현재의 우주는 정적이거나 수축이 시작된 것일 수도 있다. 그 이론은 그렇듯 하지만 여기에는 한 가지 큰 문제가 있다고 한다. 바로 실험으로 검증할 수 없다는 점이다. 질량은 차원을 갖는 양이라서 다른 것과 비교해야만 측정할 수 있다. 그 예로 지구 상의 모든 질량체는 프랑스 파리 외곽에 있는 국제도량형국(International Bureau of Weights and Measures)에서 정의한 질량표준 즉 1kg을 비교한 것에 정의해 비교해 상대적으로 결정된다. 따라서 만일 모든 물질의 질량이 함께 증가해 질량표준도 함께 증가한다면 질량이 증가했다는 사실은 알 수 없을 것이다. 이에 대해 베테리히 교수는 “실험적으로 내 이론을 검증할 방법이 없다는 주장은 주제를 벗어난다”면서 “내 해석법이 우주모델을 새로운 시각으로 생각하는데 유용할 수 있다”고 말했다. 즉 물리학자들이 양자역학을 수학적으로는 일치하지만 다양하게 해석하는 것과 같은 것이다. 또 베테리히 교수는 “내 이론에서 빅뱅의 특이점이 없다는 것은 큰 장점”이라고 강조했다. 캐나다 워털루 페리메터 연구소의 천체물리학자 니야예시 아프쇼르디 박사는 “그의 이론이 갖는 장점과 참신함을 확신한다”고 말했다. 아프쇼르디 박사에 따르면 우주론자들이 우주가 팽창한다고 말하는 것은 단지 은하의 적색이동을 해석하기에 가장 편하기 때문이다. 또 다른 학자들은 그의 해석이 한가지 생각에만 너무 사로잡혀 있는 우주론자들에게 도움이 될 수 있다고 말하고 있다. 영국 에든버러대학의 물리학자 아준 베레라 박사는 “오늘날 우주론 분야는 인플레이션과 빅뱅 이론에 중심을 둔 표준적인 모델에만 국한하고 있다”면서 “우리가 너무 편해지기 전에 알려진 모든 관측 결과와 일치하는 다른 설명들이 있는지 알아보는 것이 매우 중요하다”고 말했다. 사진=위키피디아 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr
  • [힉스 추정 입자 발견] 137억년전 ‘빅뱅’ 직후 재현… 1초 10억회 양성자충돌 실험

    [힉스 추정 입자 발견] 137억년전 ‘빅뱅’ 직후 재현… 1초 10억회 양성자충돌 실험

    지금까지 알려지지 않았던 17번째 입자를 찾기까지의 과정은 멀고 험난했다. 137억년 전으로 추정되는 우주대폭발(빅뱅) 직후를 재현해야 가능한 일이었기 때문이다. 이를 위해 유럽입자물리연구소(CERN·선)는 1992년부터 16년 동안 스위스와 프랑스 국경에 둘레 27㎞, 지름 8㎞에 이르는 거대강입자가속기(LHC)를 건설했다. 건설 비용만 50억 달러가 투입됐다. 신(神)의 입자, 창조의 천사로 불리는 힉스를 찾기 위해 과학자들은 LHC에서 반대 방향으로 양성자 다발을 쏜 뒤 서로 부딪치도록 하는 실험을 반복했다. 아주 작은 양성자가 정확하게 부딪치게 하는 작업은 흔히 야구장에서 두 명의 선수가 공을 던져 한가운데서 맞부딪치게 하는 것에 비유될 정도로 확률이 낮다. 그러나 과학자들은 양성자 다발을 만들어 끊임없이 가속시켰다. 현재 LHC에서는 1초에 4000만번의 양성자 다발 충돌이 일어나고 그중 10억번 정도가 양성자 충돌로 이어지고 있다. 비켜 나가는 것을 제외한 실제 충돌은 10만번, 이 가운데 검출기에 찍힐 정도로 강한 충돌은 1초에 100~150번에 불과하다. CERN 한국 대변인인 박인규 서울시립대 교수는 “힉스 검출에 활용되는 자료는 그나마 이 중 1장 정도나 건지면 다행”이라고 설명했다. ●현대물리학 새로운 갈림길에 서다 당초 CERN은 새 입자의 발견을 연말쯤에나 확신할 수 있을 것으로 기대했다. 하지만 지난 4월 LHC의 출력을 대폭 높여 재가동하면서 양성자 충돌이 급작스럽게 많아졌고 그 결과 연말까지 얻어질 것으로 예상했던 데이터양이 불과 3개월 만에 모였다. 이에 따라 힉스를 추적해 온 CMS와 ATLAS팀 모두 새로운 입자의 발견을 확신할 수 있었다. 새로운 입자의 발견은 현대물리학이 중대한 갈림길에 섰다는 의미다. 우선 연말쯤이면 이 입자가 힉스인지 아닌지에 대해 명확한 결론이 내려질 전망이다. 양성자 100배 이상의 질량을 갖는 힉스는 불안정하기 때문에 아주 잠깐 동안만 존재해 직접적인 관찰이나 검출은 불가능하다. 이 때문에 물리학자들은 힉스가 붕괴하면서 생기는 입자들의 비율을 이론적으로 예측해 놓았다. 새 입자를 더 많이 만들어서 그 결과로 나타나는 입자들의 통계를 살펴보면 힉스인지 아닌지 알 수 있다는 것이다. 박 교수는 “예를 들어 화성인을 찾고 있는데 현재는 외계인이라는 것이 확실한 존재를 발견한 수준”이라면서 “이 외계인이 화성인인지, 아니면 지금까지 몰랐던 전혀 새로운 외계인인지에 대한 검증 작업을 진행하고 있다.”고 비유를 들어 설명했다. 이어 “11월까지 실험하면 현재의 3배 정도 되는 데이터를 모을 수 있고 그 정도 데이터면 힉스인지를 판단하기에 충분하다.”고 덧붙였다. 발견한 입자가 힉스가 맞다면 표준 모형이 옳다는 것이 입증되고 이는 곧 현대물리학의 완성으로 귀결될 수밖에 없다. 우주 만물이 생성되고 소멸되거나 존재하는 이유를 물리학으로 완벽하게 설명할 수 있는 것이다. 대신 1950년대 이후 꾸준한 연구가 이뤄진 초끈이론, 초대칭이론 등을 주장해 온 이론물리학자들은 설 자리를 잃게 된다. 반면 힉스가 아닌 새로운 존재라면 문제는 훨씬 심각해진다. 표준 모형에서 예측되지 않은 새로운 입자가 있다는 것은 인류가 모르는 또 다른 힘과 원칙이 있다는 뜻이다. 물리학자들의 입장에서는 상대성이론이나 뉴턴의 법칙이 완벽하게 잘못됐다는 것만큼이나 충격적인 일이다. 일각에서는 이미 새로운 입자의 질량 125GeV(기가전자볼트)가 톱쿼크(178GeV)보다 낮다는 점 때문에 힉스가 아닐 가능성이 높다는 주장도 나오고 있다. ●학계, 이미 힉스 이후 준비 물리학계는 이미 LHC 이후를 준비하고 있다. 힉스의 존재가 입증되면 수십 대에 이르는 초거대 선형가속기를 건설해 힉스를 생산할 계획이다. 힉스를 대량으로 생산, 연구하면 물질의 구성이나 붕괴 과정을 면밀하게 파악할 수 있어서다. 창조라는 신의 영역에 한발 더 다가서는 셈이다. 선형가속기 유치전도 치열하다. CERN은 물론 미국, 일본, 독일 등이 관심을 보이고 있다. 선형가속기 건설에는 2조원 정도가 들지만 얻어지는 과학적 결과물은 충분히 그 이상의 가치가 있다는 평가를 받는다. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr
  • 은하계서 쫓겨나는 태양 수백 배 ‘초대형 블랙홀’ 포착

    은하계서 쫓겨나는 태양 수백 배 ‘초대형 블랙홀’ 포착

    태양 크기의 수백 배에 달하는 초대형 블랙홀들이 자신의 본래 은하에서 벗어나 우주를 떠돌고 있으며, 우리 은하계를 스쳐 지나갈 것이라는 전문가들의 예측이 나왔다. 과학전문매체인 스페이스닷컴 등의 7일자 보도에 따르면, 미국항공우주국(이하 NASA)의 허블 우주망원경으로 조사한 결과, 지구에서 40억 광년 떨어진 곳에서 CID-42로 불리는 매우 밝은 천체를 발견했다. 이 초대형 블랙홀은 본래 궤도에서 벗어나 시속 500만㎞의 엄청난 속도로 이동하며, 중력파 방출의 힘에 의해 은하 중심부에서 바깥으로 쫓겨나고 있는 것으로 추측된다. 중력파는 아인슈타인이 일반상대성이론을 발표하면서 예측한 이론으로, 블랙홀의 충돌 또는 별의 폭발 등이 발생하면서 시공간의 뒤틀림이 나타나고, 이것이 파동으로 전달되는 현상을 뜻한다. 천문학계는 이 현상이 오랫동안 가설로 존재해왔을 뿐 실제로 확인된 바가 없지만, 이번 발견을 통해 중력파를 입증할 할 수 있을 것이라는 기대를 내놓고 있다. 프란세스카 시바노 하버드-스미스소니언 천체물리학연구소(CfA) 소속 과학자는 “이렇게 거대한 블랙홀이 엄청난 속도로 움직인다는 것은 매우 믿기 어렵다.”면서 “이번 발견은 아인슈타인이 주장했지만 눈으로 확인하기 어려웠던 중력파에 대한 근거가 될 것”이라고 설명했다. 한편 전문가들은 NASA의 챈드라 망원경을 이용해 광원을 분리하고 X선 관측을 한 결과, X선이 둘이 아닌 하나로부터만 나온다는 사실도 밝혀냈다. 이는 이 초대형 블랙홀이 두 개의 은하가 충돌한 뒤 중심부의 블랙홀이 하나로 합쳐져 탄생했으며, 당시 충돌에 의해 생긴 중력파의 영향으로 우주 바깥공간으로 밀려나고 있다는 가설의 근거가 되고 있다. 만약 이 가설이 사실로 밝혀진다면, 우주에는 홀로 자유롭게 떠도는 태양 크기 수백 배의 초대형 블랙홀이 매우 많을 것이라는게 전문가들의 예측이다. 이번 연구결과는 미국 천문학회전문지 ‘아스트로피지컬 저널’(The Astrophysical Journal) 6월 호에 실릴 예정이다. 송혜민기자 huimin0217@seoul.co.kr
  • [씨줄날줄] 선행학습병/임태순 논설위원

    에디슨, 처칠, 아인슈타인… 모두 세계 역사를 바꾼 위인들이다. 하지만 이들은 모두 학습지진아들이었다. 에디슨은 저능아 취급을 받아 정규교육을 포기했고, 처칠은 낙제생에 말썽꾸러기였고, 아인슈타인은 상대성이론을 발견한 세계적인 물리학자였지만 초등학교 시절 구구단을 외우지 못할 정도로 무능아였다. 그뿐만아니라 담임교사로부터 “너의 존재로 내 학급에 대한 존경심을 잃게 한다.”는 치욕적인 말까지 들었다. 유대인들은 지구상에 1400만명이 살고 있지만 노벨 수상자의 4분의1가량이 이들이다. 1901년부터 2009년까지 모두 184명이 수상해 전체의 23%를 차지하고 있다. 미국 아이비리그 대학 교수와 100대 부호 중 20%가 유대계라고 한다. 70억 지구 인구의 500분의1(0.002%)에 불과하지만 성취도(?)는 1000배 이상 높은 것이다. 유대인 어머니들은 자녀가 학교에서 집에 돌아오면 “너는 오늘 뭘 물어봤니.”라고 질문한다고 한다. 반면 한국의 어머니들은 “오늘 뭘 배웠니.”라고 묻는다. 능동적으로 배우려는 자세와 교사가 가르쳐주는 것을 수동적으로 받아들이려는 자세의 차이를 극명하게 보여준다. 우리나라 등 극동 3국의 교육열은 ‘맹모삼천지교’(孟母三遷之敎)라는 경구에서 알 수 있듯이 세계 최고 수준이다. 하지만 투자 대비 성과는 그리 높지 않아 교육효율은 매우 낮다. 몇년 전 국정감사 자료를 보면 중·고교생 중에서 적지 않은 학생들이 한글을 깨치지 못한 것으로 나타났다. 이들은 선행학습을 하는 바람에 초등학교 수업시간에 흥미를 느끼지 못해 우리 글을 읽고 쓰지 못하게 됐다고 한다. 선행학습이 오히려 아이들의 학습 의욕을 감퇴시키고 집중력을 저하시켜 재앙으로 되돌아온 것이다. 시민단체인 사교육 걱정 없는 세상이 ‘선행학습법 금지법’ 제정을 추진하기로 했다고 한다. 학부모들이 선행학습을 시키는 것은 내 자녀가 정규 교과과정에서 앞서야 한다는 이기심과 조급증, 불안감 등이 복합적으로 작용하기 때문이다. 다분히 한국적인 현상이지만 선행학습은 배우는 것에 대한 호기심과 공부에 대한 즐거움을 감퇴시켜 오히려 학력 증진에 역효과를 일으킨다. 선행학습은 또 사교육 수요를 야기하는 대표적인 고비용 저효율 구조다. 고기를 잡아서 아이들 손에 쥐여줄 것이 아니라 아이들에게 고기 잡는 법을 알려주어야 한다. 아인슈타인과 같은 노벨상 수상자가 되게 하려면 선행학습이 아니라 공부하는 법을 가르쳐 주자. 그러면 부모, 아이들 모두 행복해진다. 임태순 논설위원 stslim@seoul.co.kr
  • 아인슈타인이 남긴 최고의 명언 10가지는?

    아인슈타인이 남긴 최고의 명언 10가지는?

    20세기가 낳은 천재 과학자 알버트 아인슈타인. 그의 상대성이론 만큼 명언 또한 유명하다. 최근 영국 일간 텔레그래프와 디스커버리 채널은 아인슈타인이 살아생전 남긴 명언 중 가장 유명한 10가지를 꼽아 소개하고 있어 눈길을 끌고 있다. 아인슈타인의 명언이 개인에 미치는 영감은 사람마다 다르겠지만 한 번쯤 읽어봐도 좋을 듯하다. ⑴ 한 번도 실수를 해보지 않은 사람은 한 번도 새로운 것을 시도한 적이 없는 사람이다. ⑵ 지식인은 문제를 해결하고 천재는 이를 예방한다. ⑶ 과학이 과학자에게 생계수단만 아니라면 경이로울텐데…. ⑷ 세상에서 가장 이해하기 어려운 것은 소득세이다. ⑸ 신은 우주를 가지고 주사위 놀음을 하지 않는다. ⑹ 제아무리 지속적이고 불변하는 것일 지라도 현실은 단순한 환상에 불과하다. ⑺ 난 미래에 대해 생각하는 법이 없다. 어차피 곧 닥치니까…. ⑻ 내 학습을 방해한 유일한 훼방꾼은 내가 받은 교육이다. ⑼ 우주와 인간의 어리석음 그 두가지가 무한하다. 그런데 우주에 대해서는 확신이 없다. ⑽ 3차 세계대전이 어떤 무기로 치러질지 모른다. 하지만 4차 세계대전은 아마 몽둥이와 돌로 싸우게 될 것이다. 사진=위키피디아 캡처 윤태희기자 th20022@seoul.co.kr
  • 아인슈타인 러브레터 내용은…

    20세기 물리학계를 뒤흔든 상대성이론(에너지는 질량에 광속의 제곱·E=mc2) 설명 노트, 6명의 연인에게 보낸 편지, 병환 중인 어머니에게 보낸 엽서, 그의 헤어스타일에 대한 팬레터…. 알베르트 아인슈타인(1879~1955)이 직접 손으로 쓴 모든 자료가 온라인에 공개된다. 아인슈타인의 모든 기록을 소장한 예루살렘의 헤브루대학은 19일(현지시간) 소장 자료 중 우선 작성 연도가 1921년까지인 7000쪽 분량의 문서 2000건을 공개했다. 나머지 자료는 앞으로 수년간에 걸쳐 단계적으로 모두 온라인에 올릴 계획이다. 영국 폴론스키재단의 재정 지원을 받아 8만건에 이르는 아인슈타인 문서 전체를 디지털화한다. 헤브루대학 소장 아인슈타인 문서에는 아인슈타인이 알아보기 어려운 작은 글씨로 빽빽이 써놓은 14권의 연구 노트와 다른 물리학자들에게 보낸 연구 관련 편지들이 있다. 그의 특유한 헤어스타일과 관련, 여섯 살 여자아이는 큰 인쇄체 글씨로 또박또박 적어 보낸 편지에 “신문에서 사진을 봤어요. 이발을 하셔야 된다고 생각해요.”라고 써 놓았다. 이날 공개된 자료는 아인슈타인 문서의 전체 목록을 포함하고 있어 이전에 알려지지 않았던 자료들에 학자들이 접근할 수 있는 기회를 주고 있다. 유대인으로서의 의식, 아프리카계 미국인 문제, 아랍과 이스라엘 갈등 등 다양한 사회문제에 대한 그의 관심이 공개 문서에 고스란히 담겨 있다. 이기철기자 chuli@seoul.co.kr
  • 아인슈타인의 승리? “빛보다 빠른 물질 아직…”

    아인슈타인의 승리? “빛보다 빠른 물질 아직…”

    역시 아인슈타인의 승리? 지난 해 9월 유럽입자물리연구소(이하 CERN)가 “빛보다 빠른 물질이 있다.”며 아인슈타인의 특수상대성이론이 틀렸다는 주장을 제기해 물리학계를 놀라게 한 바 있다. 하지만 당시 연구를 진행한 CERN의 연구팀이 최근 미국 과학전문지 사이언스에 “CERN의 실험 결과가 위성항법장치(GPS)와 메인 컴퓨터 간의 연결에 문제가 있는 상태에서 도출된 것이며, 재검토가 필요하다.”는 글을 올리면서 또 한 차례 파장이 일고 있다. 결과적으로 빛보다 빠른 물질은 ‘아직’ 없다고 인정했으며, 이는 아인슈타인의 이론이 여전히 틀리지 않았다는 근거로 해석되기 때문이다. CERN은 지난 해 프랑스와 스위스 국경지대에 있는 실험실에서 732㎞ 떨어진 이탈리아의 실험실로 중성미립자를 발사했으며, 이 중성미립자가 빛보다 60나노초(0.00000006초) 빨리 도착했다고 밝힌 바 있다. 일명 ‘오페라 프로젝트’라는 이 실험으로 100년이 넘게 지속돼 온 물리학의 근간을 뒤흔드는 결과가 나타나자 물리학계는 동요를 감추지 못했다. 일반인들은 빛의 속도를 넘어서 시간여행이 가능한 타임머신이 실제로 등장하는 것이 아니냐는 기대를 품기도 했다. 이 실험에는 중성미립자의 이동시간을 측정하는 GPS수신기가 사용됐는데, 연구팀은 이 수신기의 광섬유 케이블과 컴퓨터의 연결선에 문제가 있었던 것으로 밝혀졌다고 설명했다. 한편 CERN측은 MSNBC와 한 인터뷰에서 “실험과 관련된 조사가 진행 중이지만 아직 확인단계일 뿐”이라면서 말을 아끼고 있다. 송혜민기자 huimin0217@seoul.co.kr
  • ‘특수상대성이론’ ‘불확정성 원리’ 오류? 물리학계 ‘패닉’

    기초적인 원리는 더 이상 연구할 것이 없다며 ‘죽은 학문’으로 취급받던 물리학이 새로운 혁명기에 접어들고 있다. 현대물리학의 절대 진리인 알베르트 아인슈타인(1879~1955)의 ‘특수상대성이론’과 베르너 하이젠베르크(1901~1976)의 ‘불확정성 원리’가 동시에 의심받고 있다. 천재들의 머릿속에서 만들어진 이론이 ‘실험실의 기계’를 앞세운 학자들에게 도전받는 형국이다. 두 이론의 오류가 사실이라면 20세기 이후 생성된 대부분의 물리학 이론과 가설은 정도에 상관없이 원초적으로 오류를 가질 수밖에 없다. ●獨·日 연구진 “양자역학의 뿌리 결함 발견” 과학저널 ‘네이처 피직스’ 최신호는 오스트리아 빈 공업대와 일본 나고야대 공동연구진의 연구결과를 실었다. 특정 조건에서 입자들의 위치와 속도를 불확정성 원리의 오차범위 이내로 측정해냈다는 연구 내용은 물리학계에 엄청난 파장을 일으켰다. 1927년 하이젠베르크가 발표한 불확정성 원리는 아이작 뉴턴으로 대표되는 고전물리학이 미시적인 세계에서는 맞지 않는다는 점을 담고 있다. 언제 어느 상황에나 동일한 ‘계산과 결과’가 가능하다고 여겼던 과학계의 고정관념이 눈에 보이지 않는 세계에서는 적용되지 않는다는 논리다. 이 이론은 물질이 한 상태가 아니라 여러 상태로 동시에 존재할 수 있다는 ‘양자역학’의 핵심 원리가 됐다. 김재완 고등과학원 교수는 “이전에는 항상 결론이 하나였다면 조건에 따라 결과를 다르게 해석할 수 있다는 것”이라며 “개념의 확장이자 기존 한계를 뛰어넘었다는 의미”라고 설명했다. 불확정성 원리는 화학·화학공학·재료공학·나노과학 등에서도 핵심 이론이다. ●CERN “빛보다 빠른 물질 존재… 바로 중성미자” 지구나 우주와 같은 거시세계를 지배해온 아인슈타인의 특수상대성이론 역시 불확정성 원리와 같은 처지다. 유럽입자물리연구소(CERN) 과학자들은 지난해 9월 “소립자인 중성미자의 속도가 빛보다 빠르다는 측정결과를 얻었다.”고 발표했다. “빛보다 빠른 물질이 없다.”는 특수상대성이론이 틀렸다는 것이다. 현대물리학은 아인슈타인의 주장이 옳다고 전제한 뒤 쓰여졌다. 이 때문에 세계 각국에서는 CERN의 실험에 대한 검증이 한창이다. 물리학자들은 아직까지 두 이론의 오류를 인정하지 않는 분위기다. 양쪽 연구팀 모두 실험을 통해 결과를 내놓은 만큼 실험오류 가능성이 높다는 주장이다. 김정욱 고등과학원 초대 원장은 “CERN의 연구결과는 이전에 비슷한 종류의 실험과 결과가 다른 것”이라며 “대부분의 물리학자들이 100% 신뢰할 수 없다고 보고 있다.”고 밝혔다. ●“사실이라면 지동설에 비견될 만한 혁명” 그러나 두 이론의 오류가 사실로 드러날 경우 물리학의 지각변동은 불가피하다. 김수봉 서울대 물리천문학부 교수는 “사실이라면 천동설에서 지동설로 패러다임이 전환되는 것과 비견될 만한 사건”이라며 “교과서의 일부분을 고치고 추가하는 문제가 아니라 아예 처음부터 새로 써야 하는 상황이 될 것”이라고 밝혔다. 이어 “사안 자체가 워낙 중요한 문제라 섣불리 나서는 학자는 없지만, 과학은 하나라도 틀리면 틀린 것이라는 점이 중요하다.”고 강조했다. 박건형·윤샘이나기자 kitsch@seoul.co.kr
  • 천문학자들 “블랙홀의 실체, 눈으로 직접 본다”

    천문학자들 “블랙홀의 실체, 눈으로 직접 본다”

    해외 연구팀이 최초로 ‘블랙홀의 실체’를 포착할 것으로 알려져 학계의 관심이 쏠리고 있다. 영국 일간지 데일리메일의 17일자 보도에 따르면, 과학자들은 세계 곳곳에 포진된 전파망원경 50대를 이용해 중력을 흡수하는 블랙홀의 모습을 눈으로 직접 볼 수 있다고 주장했다. 일명 ‘Event horizon telescope‘이라 불리는 이 프로젝트는 역사상 최초로 우리 은하계 중심에 있는 거대한 블랙홀을 생생하게 담아내는 목표를 가지고 있다. 세계 각국의 과학자들은 오는 18일 이 프로젝트를 위해 한자리에 모이며, 블랙홀의 존재를 처음 주장한 천재 과학자 아인슈타인의 일반상대성 이론을 테스트 할 것으로 알려졌다. 과학자들이 눈으로 직접 볼 수 있을 것으로 기대하는 블랙홀은 태양보다 400만 배 더 크며, 수 십 년에 걸쳐 숱한 학자들과 첨단 장비로 존재의 여부가 확인된 바 있다. 그러나 강한 중력으로 주변의 모든 것을 빨아들이고, 심지어는 빛 까지 흡수하는 블랙홀의 성질 때문에 눈으로 직접 보는 것은 불가능했다. 매사추세츠 공과대학교(MIT)교수이자 이번 프로젝트를 이끄는 셰퍼드 돌레먼 교수는 “우리는 5년 전부터 블랙홀을 직접 보고자 했지만 매번 실패했다.”면서 “블랙홀은 우리 우주에서 가장 중요한 환경”이라고 설명했다. 이어 “지금까지 우리는 블랙홀이 우리 은하계 중심에 있다는 간접적인 증거는 가졌지만, 실질적으로 그것의 실체를 볼 수 는 없었다.”면서 “지구 곳곳에 포진한 50대의 전파 망원경이 이를 밝혀낼 것”이라고 덧붙였다. 과학자들은 유럽과 미국, 멕시코, 남극 등에 있는 전파망원경을 이용해 블랙홀의 근접거리에서 어떤 일이 일어나는지를 눈으로 직접 확인할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 이어 이번 프로젝트가 아인슈타인의 상대성이론을 확실히 증명하는데 도움을 줄 것으로 예측했다. 송혜민기자 huimin0217@seoul.co.kr
  • 병세 악화… 고희연 참석 못 한 호킹, 역사는 그를 어떻게 기록할까

    ‘정신이 육체를 지배한다.’는 오랜 명제에 의심을 품는 사람이 있다면 여기 스티븐 호킹 케임브리지대 명예교수를 보라. ‘현존 최고의 물리학자’라는 수식어에 감히 그 누구도 이의를 제기할 수 없고, 아인슈타인 이후 누구보다 뛰어난 이론과 우주를 보는 시각을 제시했지만 그의 가장 큰 업적은 ‘생존’ 그 자체다. 1963년 근위축성 측색경화증(루게릭병)으로 2~3년만이 남았다는 시한부 판정을 받았던 22살의 청년 호킹은 올해도 살아있다. 지난 8일(현지시간) 70세 생일을 맞은 과학자의 인생은 우리에게 무엇을 주는 것일까. ●22세때 3년 시한부 선고… 연구 지속 호킹 교수는 루게릭병 진단을 받기 전 자신의 삶이 ‘지루했다.’고 표현한다. 그러나 때이른 죽음을 직면한 호킹 교수는 점점 말을 듣지 않는 몸 대신 정신을 집중하기 시작했다. “삶이란 좋은 것이고 하고 싶은 일도 많다는 것을 깨달았다.”는 것이다. 특히 호킹 교수가 일생의 목표로 삼은 ‘우주의 완전한 이해’는 몸보다는 정신이 훨씬 큰 역할을 할 수 있는 분야였다. 그의 병이 유례를 찾기 힘들 정도로 천천히 진행된 것은 자신은 물론 과학계에도 큰 축복이었다. 호킹 교수가 세계적인 명성을 얻게 된 것은 1973년이다. ‘블랙홀은 검은 것이 아니라 뜨거운 물체처럼 빛을 발한다.’는 그의 이론은 블랙홀에 대한 학계의 고정관념을 송두리째 흔들었다. 1979년에는 아이작 뉴턴, 폴 에이드리언 디랙에 이어 케임브리지대 루카시언 석좌교수가 됐다. 하지만 병마는 끊임없이 그를 괴롭혔다. 1985년 폐렴으로 인한 기관지 절개술은 그의 목소리를 기계음으로 영원히 바꿔놓았다. 그러나 그 어떤 것도 호킹 교수를 막을 수는 없었다. ‘특이점 정리’ ‘블랙홀 증발’ ‘양자우주론’ 등 호킹 교수가 내놓은 이론은 ‘가설의 천국’인 이론물리학계에서 가장 뛰어나고 혁신적인 이론으로 각광받았다. 호킹 교수의 이론은 물리학자들이 꿈꾸는 단 하나의 원리, 곧 ‘최종 이론’에 가깝다. 호킹 이전의 물리학은 우주와 같은 거시세계를 다루는 상대성이론과 미시세계를 다루는 양자역학이 분리된 세계였다. 그러나 그는 이 둘을 하나로 통일하는 양자중력론에 평생을 바쳤다. 휠체어에 앉아 수십년간 목 위의 움직임만으로 세상과 소통한 호킹 교수는 과학의 대중화에도 지대한 영향을 미쳤다. 그의 행동 하나, 말 하나에도 전 세계가 귀를 기울였다. 호킹 교수의 첫 저서 ‘시간의 역사’는 난해한 내용임에도 전 세계적으로 1000만권 이상 판매됐다. 호킹 교수 자신도 abc방송이 선정한 지난 25년간 세계를 변화시킨 25인 중 7위에 이름을 올렸다. 학문적 성과 이외에도 호킹 교수는 민간 우주 여행사의 무중력 체험선에 탑승해 무중력 공간을 체험한 것으로 화제가 되기도 했고, 이혼과 재혼 등 사생활도 언론과 대중의 관심을 한 몸에 받고 있다. ●무신론 주장… 철학자에 가까워져 수십년간 ‘신’의 존재를 부인하지 않았던 호킹 교수는 2010년 발간한 저서 ‘위대한 설계’를 통해 본격적인 ‘무신론자’로 돌아섰다. 지난해에는 “사후 세계가 우리를 기다리고 있다는 믿음은 죽음을 두려워하는 사람들이 만들어 낸 동화일 뿐”이라며 이 같은 믿음이 확고하다는 사실을 다시 강조하기도 했다. 고희를 맞은 노()과학자는 이제 철학자에 가까워 보인다. 외계인의 존재, 시공간을 거스르는 존재 등에 대한 최근의 발언들은 연구보다는 고뇌의 결과물로 보인다. 시간은 많이 남지 않은 것 같다. 영국 일간 데일리메일은 최근 “호킹 교수의 뺨 근육이 악화되면서 1분에 한 단어밖에 발음하지 못할 정도”라고 전했다. 또 호킹 교수는 8일 열린 자신의 생일파티에도 참석하지 못했다. 역사는 그를 어떻게 기록할까. 갈릴레이, 뉴턴, 아인슈타인의 대를 이었던 ‘누구나 인정하는 당대 최고의 과학자’보다는 ‘정신과 마음이 가장 위대했던 과학자’가 더 어울리지 않을까. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr
  • 2011 5개 키워드로 본 ‘올해의 과학’

    2011 5개 키워드로 본 ‘올해의 과학’

    2011년이 저물고 있다. 전 세계 언론들이 앞다퉈 ‘올해의 사건’, ‘올해의 사진’을 선정해 발표하고 있다. 과학계도 예외가 아니다. 수천년을 이어온 과학의 역사에서 고작 1년은 뚜렷한 변화를 느끼기에 너무나 짧은 시간이지만, 2011년은 여러 가지로 역사에 기록될 만한 일들이 유난히 많았다. 꼭 기억해 둬야 할 ‘2011년 올해의 과학’을 5개의 키워드로 정리했다. 1. 올해의 말 스티븐 호킹 “천국은 동화다” 과학자가 ‘연구’가 아닌 ‘발언’으로 주목받기란 쉬운 일이 아니다. 하지만 가끔은 누구의 말이냐에 따라 엄청난 파장을 몰고 오기도 한다. 자타가 공인하는 최고의 물리학자 스티븐 호킹 케임브리지대 명예교수는 지난 5월 가디언과의 인터뷰에서 인류의 오랜 믿음에 배치되는 발언을 했다. “사후 세계가 우리를 기다리고 있다는 믿음은 죽음을 두려워하는 사람들이 만들어 낸 동화일 뿐”이라고 말이다. 호킹 교수가 ‘무신론’을 주장한 것이 처음은 아니다. 이미 지난해 저서 ‘위대한 설계’에서 “신이 우주를 창조하지 않았다.”고 강조한 바 있다. 그러나 올해는 강도가 훨씬 높아졌다. 호킹 교수는 “마지막 순간 뇌가 깜빡거림을 멈추고 나면, 그 이후엔 아무것도 없다.”면서 “뇌는 부속품이 고장나면 멈추는 컴퓨터이며, 고장난 컴퓨터를 위해 마련된 천국이나 사후세계는 없다.”고 말했다. 그렇다면 우리는 어디에서 왔을까. 호킹 교수는 ‘과학’이라고 선언했다. “과학은 우주가 무에서 창조됐다는 것을 설명하며, 우주는 과학에 의해 지배받는다.”는 것이 인생의 황혼에 접어든 노과학자의 결론이다. 2. 올해의 사건 후쿠시마 방사능 유출 공포 3월 동일본 대지진이 쓰나미로 이어졌을 때 모두들 범람하는 바다와 쓸려가는 집에만 관심을 가졌다. 하지만 곧이어 실체를 드러내기 시작한 후쿠시마 원자력발전소 사고는 자연과 과학이 합작한 최악의 사고로 역사에 기록될 전망이다. 지진으로 인한 발전소 설비의 손실과 비상 전원의 단절은 냉각시스템을 마비시켰고, 이는 노심 융해와 방사능 유출의 직접적인 원인이 됐다. 원전 주변 20㎞는 죽음의 땅으로 변했고, 일본 전역은 아직까지 방사능 유출의 공포에서 자유롭지 못하다. 대기로 누출된 방사성물질의 양은 37경 베크렐 이상으로 추산되며, 이는 원전 사고 최고등급인 7등급에 해당한다. 사고 당시와 이후 수습과정을 통틀어 최소한 840명의 원전 관계자들이 공식적으로 실종 상태다. 3. 올해의 실험 아직끝나지 않은 ‘힉스 찾기’ 11월 말부터 12월 중순까지 주요 언론과 소셜네트워크서비스(SNS)는 ‘힉스’로 뜨겁게 달아올랐다. 우주 탄생의 기원을 찾겠다는 과학자들의 오랜 꿈이 마침내 모습을 드러낼 것이라는 기대감은 꼬리에 꼬리를 물고 확산됐다. 유럽입자물리연구소(CERN)의 거대강입자가속기(LHC)에 투입된 예산은 100억 달러. ‘인류 역사상 최대의 과학실험’이라는 호칭에 걸맞은 관심이었다. CERN은 지난 13일 공개세미나와 공식 기자회견을 열고 모두의 궁금증에 답했다. 하지만 기대와는 달리 우주를 구성하고 있는 입자들에 ‘질량’을 부여한 ‘신의 입자’ 힉스는 결국 모습을 드러내지 않았다. 다만 ‘가능성’이라는 말이 그 자리를 채웠다. CERN은 125기가전자볼트(Gev) 영역에서 힉스 입자가 존재한다는 결과가 일부 나왔지만 확신까지는 좀 더 많은 데이터가 필요하다고 밝혔다. 현재 확률은 99.5~99.7% 수준. CERN는 내년 실험이 진행되면 가능성이 99.99994%까지 높아질 것으로 예상하고 있다. 4. 올해의 논란 아인슈타인의 진리는 틀렸나 과학사에 2011년이 기록된다면, ‘물리학의 신’으로 추앙받는 아인슈타인에 대한 도전의 원년으로 쓰여질 가능성이 높다. CERN은 지난 9월 “빛보다 빠른 소립자, ‘중성미자’를 측정하는 데 성공했다.”고 발표했다. “그럴 수도 있지.”라고 생각한다면 당신은 물리학의 기본을 모르는 것이 확실하다. 1905년 알베르트 아인슈타인이 특수상대성이론을 발표한 이후, 빛보다 빠른 물질이 존재하지 않는다는 것은 절대적인 진리로 받아들여졌다. 이는 우주의 모양이 지금까지의 생각과는 달라질 수 있다는 것을 의미한다. OPERA로 불리는 실험에서 물리학자들은 CERN의 입자가속기에서 나온 중성미자의 빔을 땅속을 통해 730㎞ 떨어진 그란사소 실험실로 쏘는 작업을 1만 6000번 반복했다. 그 결과 중성미자가 빛보다 60나노초 빠르다는 사실을 확인했다는 것이다. 실험 당사자들조차 믿지 못한 결과에 대한 논란은 진행형이다. CERN은 물론 미 페르미연구소도 검증 실험을 진행 중이다. 5. 올해의 해프닝 영전에 바친 노벨상 매년 10월이면 전 세계인의 주목을 끄는 스웨덴 노벨위원회 구성원들은 아마 올해 과학계에서 가장 당혹스러운 경험을 한 사람들로 뽑혀도 불만이 없을 것 같다. 노벨위원회는 올해 생리의학상 공동 수상자로 랠프 스타인먼 미 록펠러대 교수를 선정했다. 하지만 불과 몇 시간 후 록펠러대는 스타인먼 교수가 췌장암으로 며칠 전에 숨졌다는 사실을 발표했다. 1974년 노벨위원회는 이전까지 관례적으로만 내려오던 ‘생존 인물만 수상자로 뽑는다.’는 규정을 공식화했다. 스스로 정한 규정을 어긴 셈이다. 결국 위원회는 “그가 수상의 기쁨을 누리지 못해 애석할 뿐, 선택을 바꾸지 않겠다.”고 발표했다. 위원회는 올해 유독 갈팡질팡했다. 올해 물리학상을 공동수상한 솔 펄머터 캘리포니아버클리대 교수는 수상소식을 스웨덴의 기자에게 전해들었다. 두 사건 모두 업적을 평가하는 데 지나치게 골몰한 때문인지, 수상자들에 대한 기본적인 예의조차 지키지 않은 노벨위원회의 거만이 만들어 낸 해프닝으로 한동안 회자될 전망이다. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr
  • 아인슈타인은 옳았다? “중성미자, 빛보다 빠르지 않아”

    아인슈타인은 옳았다? “중성미자, 빛보다 빠르지 않아”

    지난달 유럽입자물리연구소(CERN)가 ‘중성미자(뉴트리노)가 빛보다 빠르다.’는 연구결과를 발표한 이후 물리학계에서 논란이 뜨겁다. CERN의 발표가 사실로 입증될 경우 “빛보다 빠른 물질은 없다.”는 알베르트 아인슈타인의 상대성이론을 수정해야 하기 때문이다. 논문 초고 온라인 등록사이트인 ‘아카이브’(ArXiv.org)에는 CERN의 발표 이후 19일까지 80편 이상의 관련 논문이 게재됐다. 아카이브는 수학·물리학 분야의 출판 전 논문을 수집하는 웹사이트로, 전 세계 학자들에게 자신의 이론을 공개하고 검증받는 곳이다. ‘푸엥카레의 추측’ 등 수학·물리학 난제 대부분의 해법이 이 사이트를 통해 공개됐다. 아카이브 논문 중 일부는 중성미자가 빛보다 빠른 이유에 대한 가설을 담고 있다. 시공간을 넘어서는 새로운 지름길이 있다거나, 지구에서만 중성미자가 빠를 수 있다는 식이다. 영국의 과학 전문지 뉴사이언티스트는 이에 대해 “최초로 이론적 설명을 내놨다는 명성을 노린 무리한 이론들이 대거 등장했다.”고 평가했다. 대부분의 논문은 CERN의 실험 오류 가능성을 지적하고 있다. 1979년 노벨 물리학상 수상자인 셸던 글래쇼 보스턴대 교수는 논문에서 “뉴트리노가 일시적으로 빛보다 빠르게 움직인다 해도 곧바로 에너지를 잃게 되며, CERN에서 발표한 속도를 내는 것은 불가능하다.”고 주장했다. 현재 아카이브에서 가장 많은 지지를 받고 있는 것은 CERN이 사용한 위성위치시스템(GPS)의 오차를 지적한 네덜란드 흐로닝언대 연구진의 논문. CERN 연구진은 뉴트리노 속도 측정을 위해 스위스에서 724㎞ 떨어진 이탈리아로 뉴트리노를 계속 발사하는 방식을 사용했다. 빠르게 움직이는 뉴트리노의 속도를 정확하게 측정하기 위해서는 출발 시점과 도착 시점을 매우 정밀하게 알아야 한다. 하지만 시간을 측정하는 GPS 위성은 출발과 도착을 검증하는 지상의 탐지기에 비해 시속 1만 5000㎞ 빠르게 움직인다. 로널드 반 엘버그 교수는 “시간을 재는 위성의 관점에서 보면 탐지기가 있는 지구는 위성에 비해 늦게 움직이며, 이는 뉴트리노가 실제 측정하려는 거리보다 좀 더 짧은 거리를 이동하는 효과를 낳게 된다.”면서 “결국 GPS 시간측정에는 오차가 생긴다.”고 지적했다. 엘버그 교수는 오차가 측정기 양쪽에서 각각 32나노초씩 발생해, 실험 전체에서 64나노초를 보정해야 한다는 계산 결과도 공개했다. 이는 뉴트리노가 빛보다 60나노초 빠르다는 CERN의 발표가 오차범위 내에 있다는 것을 의미한다. MIT 테크놀로지 리뷰는 “GPS와 탐지기의 오류를 지적한 엘버그의 논문은 어느 관점에서 바라보느냐가 중요하다는 상대성이론에 근거하고 있다.”면서 “이 논문의 주장이 옳다면, CERN은 오히려 상대성이론이 옳다는 것을 입증하는 실험을 한 셈”이라고 평가했다. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr
  • 노벨 물리학상 펄머터·슈밋·리스 “우주 점점 빠르게 팽창” 밝혀내

    노벨 물리학상 펄머터·슈밋·리스 “우주 점점 빠르게 팽창” 밝혀내

    올해 노벨 물리학상은 초신성(超新星·supernova) 연구를 통해 ‘우주가 점점 빠르게 팽창하고 있다’는 사실을 밝혀낸 천체 물리학자들에게 돌아갔다. 스웨덴 한림원 노벨상위원회는 4일(현지시간) “솔 펄머터 미 캘리포니아 버클리대 교수, 브라이언 슈밋 웨스턴크릭호주국립대 교수, 애덤 리스 존스홉킨스대 교수를 노벨 물리학상 수상자로 선정했다.”고 밝혔다. ●스스로 빛내는 초신성 연구 위원회는 “이들은 미지의 대상인 우주의 장막을 걷어내는 데 일조했다.”고 설명했다. 1929년 에드윈 허블은 우주가 팽창하고 있다는 사실을 밝혀냈다. 이후 1948년 러시아 물리학자 조지 가모브와 랄프 알퍼가 발표한 ‘빅뱅(대폭발) 이론’이 학계의 정설로 받아들여지면서 과학자들은 우주가 얼마나 빠르게 팽창해 왔고, 어떤 종말에 이르게 될 것인지에 대해 관심을 갖게 됐다. 슈밋과 리스 교수는 1990년대 초 하이(High)-Z 연구팀을 꾸려 초신성을 관측해 우주의 팽창 속도를 규명하기 시작했다. 초신성은 항성의 마지막 단계로 늙은 별이 폭발하면서 많은 양의 에너지(빛)를 뿜어내는 현상이다. 두 교수는 초신성 중 다른 별을 삼키면서 폭발하는 ‘1a형 초신성’의 밝기가 모두 같다는 점에 착안, 그 밝기로 거리를 추정했다. 1a형 초신성들의 밝기를 관찰해 비교하면 우주가 얼마나 빠른 속도로 팽창하고 있는지를 분석할 수 있다. 펄무터 교수는 미 로렌스버클리 국립 연구소에서 이들과 별도로 초신성 우주론 프로젝트 그룹(SCP)을 만들어 허블망원경을 이용해 1a 초신성들을 관측했다. ●“우주 장막 걷어냈다” 평가 1998년 두 팀은 우주의 팽창 속도가 과거에 비해 계속 빨라지고 있다는 논문을 비슷한 시기에 발표했다. 관측한 초신성의 밝기가 예상보다 훨씬 어두웠던 것이다. 이는 초신성이 점점 빠른 속도로 멀어지고 있다는 뜻이고, 우주팽창이 가속화되고 있다는 결론을 얻을 수 있다. 이들의 계산에 의하면 현재의 우주는 70억년 전에 비해 15%가량 빠르게 팽창하고 있다. 이들의 발표 이전에는 서로 끌어당기는 중력에 의해 우주팽창 속도가 점차 느려진다고 여겨져 왔다. 특히 우주 팽창이 가속화되고 있다는 것은 중력보다 더 큰 힘이 우주에 작용하고 있다는 것을 의미한다. 과학자들은 이 힘을 ‘암흑에너지’라고 부르고 있다. 특히 이들은 알베르트 아인슈타인이 ‘일생 일대의 실수’라고 지칭했던 우주상수(宇宙常數·Λ)의 존재가 사실은 맞았다는 사실도 입증했다. 아인슈타인은 1917년 일반상대성이론을 우주에 적용하면서 정적이라고 생각했던 우주가 계속 팽창하고 있다는 계산 결과가 나오자 이를 해결하기 위해 우주의 진공공간에 알려지지 않은 에너지가 있다는 의미의 우주상수를 도입했다. ●우주상수 실존도 입증 한국천문연구원 박석재 박사는 “아인슈타인은 이후 우주상수를 철회했지만, 이번 노벨상 수상자들은 암흑에너지가 실재한다는 사실을 밝혀냈다.”면서 “이들의 연구를 시점으로 우주의 기원과 미래에 대한 연구가 획기적으로 발전하기 시작했다.”고 설명했다. 상금 1000만 크로네(약 17억 2000만원)의 절반은 펄머터에게, 나머지 절반은 슈밋과 리스에게 지급된다. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr
  • [WHO&WHAT] 시간여행·생각읽기… 인간들 ‘신의 영역’을 넘보다

    [WHO&WHAT] 시간여행·생각읽기… 인간들 ‘신의 영역’을 넘보다

    인류가 ‘만들어낸’ 최고의 기계를 꼽는 것은 쉬운 일이 아니다. 누군가는 자동차를, 누군가는 컴퓨터를 얘기할 수도 있고, 어떤 주부는 전자레인지나 진공청소기를 먼저 꺼낼 수도 있다. 하지만 인류가 ‘생각해 낸’ 최고의 기계를 꼽는다면 후보는 좁혀진다. 이미 현실화된 기계는 당연히 제외된다. 만들어지지 않았기 때문에, 아니면 불가능하다고 여겨지기 때문에 더 많은 기대가 걸려 있다. 여기 실제로 만들어진다면 ‘신의 영역’에 이르렀다고 선언할 수 있을 만한 두 개의 기계가 있다. 미래의 일을 먼저 볼 수 있거나 과거에 무슨 일이 있었는지를 정확하게 알 수 있는 타임머신. 그리고 남의 생각이나 꿈을 읽을 수 있는 드림머신(혹은 드림스캐너)이다. 유사 이래 상상 속에서만 존재해 온 이 기계들이 2011년 올해, 그것도 한 달도 안 되는 사이에 화제로 떠올랐다. 너무나 당연하게 여겨지던 과학의 상식이 깨지고 있기 때문이다. ‘상식을 깨는 것’에서 어느 새 ‘가설과 상식을 확인하는 것’을 목표로 삼고 현실에 안주해 온 과학계가 뿌리째 흔들릴 만한 일이다. ■ 과학상식 위협하는 ‘타임머신’ ‘과거나 미래로의 여행’이라는 누구나 한번쯤 상상했을 법한 호기심이 구체적인 모습으로 등장한 것은 ‘공상과학(SF)의 아버지’로 불리는 허버트 조지 웰스가 1895년 소설 ‘타임머신’을 출간하면서부터다. 웰스는 소설에서 빛보다 빠른 회전운동을 일으키는 ‘타임머신’을 4차원 공간의 시간축 방향으로 밀어 미래로 움직일 수 있다는 아이디어를 제시했다. 이후 ‘터미네이터’ ‘12몽키즈’ ‘백 투 더 퓨처’ 등 수많은 영화와 소설, 만화에서 타임머신이 등장해 이야기의 중심을 이뤘다. 하지만 그 후 100년이 훌쩍 넘은 지금껏 타임머신은 상상 속에 갇혀 있다. 실제 타임머신을 만들려는 시도도, 결과물도 알려진 바 없다. 우선 논리적인 문제가 있다. 과거로 가는 타임머신은 시간을 거스르는 순간, 곧바로 기계가 존재하지 않는 상태가 된다. 또 과거에 자신의 조상을 만나거나, 인과관계가 있는 물건에 손을 대면 그 후의 모든 일이 바뀌어 현재에 타임머신을 만드는 상황이 재현되지 않는다. 미래 역시 마찬가지다. 미래에 생길 일을 알아 과거에 전달하면 그 미래는 재현되지 않을 가능성이 높다. 결과와 원인이 뒤엉키는 상황은 철학이나 논리의 영역에서조차 설명하기가 불가능에 가깝다. 만화 ‘드래곤볼’에서 ‘수많은 미래와 과거와 존재하고 서로 영향을 미치지 않는다.’라는, 필요에 따라 변화무쌍하게 변하는 논리가 등장하는 것도 이 같은 모순을 피하기 위한 장치다. 현존하는 최고의 물리학자로 꼽히는 스티븐 호킹 영국 케임브리지대 명예교수 역시 이 같은 논리를 내세워 시간여행이 불가능하다는 점을 밝히기도 했다. “타임머신의 발명이 가능하다면 언젠가 만들어질 것이고, 그 타임머신을 타고 나타난 시간 여행객들이 주위에 있어야 한다. 그러나 아직까지 나타나지 않았다는 점은 타임머신이 불가능하다는 증거”라는 것이 호킹의 논리다. 과학의 영역에서는 알베르트 아인슈타인이 타임머신에 대한 과학적 상상이 불가능하도록 족쇄를 채워 놓았다. 아인슈타인은 특수상대성이론을 통해 시간에 변화를 주기 위해서는 빛의 속도 또는 그 이상으로 움직일 수 있어야 한다는 점을 증명했다. 기본적인 전제는 지구상에 존재하는 물질이나 장치 중 어떤 것도 빛의 속도를 따라잡는 것이 불가능하고, 결국 시간여행은 불가능하다는 것이었다. 하지만 이를 뒤집어 보면 빛의 속도에 가깝거나 이보다 빠른 물질이 존재한다면 미래로 가는 타임머신을 만들 수 있는 여지가 있다는 뜻이기도 하다. 이를 구체화하면 초속 29만 9900㎞로 날아가는 우주선의 시간이 흐르는 속도는 지구상의 50분의1에 불과하고, 1년을 우주에서 여행하면 50년 후의 지구로 돌아오게 된다. 영화 ‘혹성탈출’에서 주인공 일행이 우주선을 타고 여행한 후 원숭이들이 지배하는 미래의 지구로 돌아오는 것과 같은 원리다. ‘현대 물리학의 진리’로 불리는 아인슈타인의 이론과 그 위에 서 있는 타임머신이 역사상 가장 큰 도전을 받고 있다. 지난 22일(현지시간) 유럽입자물리연구소(CERN)가 “빛보다 빠른 중성미자(뉴트리노)를 발견했다.”고 밝히면서부터다. 간단한 발표를 놓고 물리학계에는 흥분과 패닉이 공존하고 있다. 아직까지 성격이 정확히 규명되지 않은 중성미자에 대한 연구가 진행되면 타임머신을 만들 수 있다는 성급한 기대도 나온다. 하지만 대부분의 학자들은 이번 사태가 ‘실험 오류’로 밝혀지기를 바라는 눈치다. 100년 넘는 시간 동안 수십만명의 물리학자들이 아인슈타인의 이론 위에서 하나씩 벗겨 온 우주와 자연의 신비가 잘못된 방향으로 가고 있다는 것은 어떤 이들에겐 ‘추구해 온 삶의 의미’를 부인하는 일일 수도 있기 때문이다. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr ■ 타인의 생각 읽는 ‘드림머신’ 시간여행을 하는 영화 백 투 더 퓨처의 주인공 마티 맥플라이(마이클 J 폭스 분)에 비해 남의 꿈을 훔치는 영화 ‘인셉션’의 주인공 돔 코브(리어나도 디캐프리오 분)는 훨씬 더 현실에 가까이 다가왔다. 의학학술지 ‘커런트 바이올로지’ 최근호에 게재된 잭 갤런트 캘리포니아 버클리대(UC버클리) 교수팀의 연구 결과는 기계를 통해 다른 사람이 보는 것을 그대로 화면에 나타낼 수 있다는 사실을 입증했다. 직접 그 사람의 두뇌를 들여다본다는 점에서, 심장의 움직임이나 맥박 등을 통해 사람의 진실을 측정하는 ‘거짓말탐지기’와는 차원이 다른 실험이 성공한 셈이다. 당초 갤런트 박사가 연구를 시작한 목적은 뇌졸중이나 언어장애 등 의사소통에 문제가 있는 사람들의 생각과 의사를 보여줄 수 있는 방법을 찾기 위한 것이었다. 갤런트 박사는 여러 명의 피실험자들이 영화를 보는 동안 기능성자기공명영상(fMRI) 기계를 통해 꾸준히 그들의 두뇌를 스캔했다. 장시간 움직이지 않고 누워 있는 상태에서 화면에 집중해야 하는 한계가 있기는 했지만 실제 영화에서 나타난 인물이나 동물 등의 장면이 2시간 후 피실험자들의 두뇌를 스캔한 화면에 나타났다. 이렇게 재구성된 영상은 조잡한 모습으로 형태와 움직임을 흐릿하게 흉내내는 것에 지나지 않았지만 영화와 비교하면 어느 장면을 피실험자들이 보고 있는지, 또는 생각하고 있는지를 분명하게 식별할 수 있는 수준이었다. 재구성한 영상만으로 영화 주인공이 ‘스티브 마틴’이라는 점을 알 수는 없지만, 어떤 영화인지를 알면 장면을 찾아내는 것은 가능했다. 연구팀은 fMRI의 기능을 개선하면 사람들의 실제 생각을 그대로 읽어 내거나 저장하는 일도 가능하고 꿈 속의 내용을 그대로 재현하는 일도 불가능하지 않은 것으로 보고 있다. 이번 실험은 갤런트 박사를 비롯한 연구진의 두뇌활동을 분석한 fMRI 자료를 기반으로 진행됐다. 어떤 장면이나 자극에 두뇌의 어떤 부분이 활성화되는지를 알고 있으면 결국 그 사람의 두뇌 움직임을 통해 장면이나 자극을 거꾸로 추측하는 것이 가능하다는 것이다. 결국 아직까지 극히 일부만이 알려져 있는 두뇌 활동에 대한 정보가 많아지면 많아질수록 더 정확한 영상을 만들어 낼 수 있다는 얘기다. ‘왜 이 사람이 이런 행동을 했을까.’ ‘행동의 동기가 무엇일까.’라는 질문에 대답할 수 있는 정신분석학자와 심리학자의 역할을 과학이 대신할 날이 머지않았다. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr 서울신문은 매주 1회 독특한 포맷의 가상 인터뷰 [WHO&WHAT(후 앤드 왓)]을 1개면에 걸쳐 연재하고 있습니다. 일반 신문기사로는 다루기 힘든 동서고금의 지식과 역사의 정수들을 만남 또는 대담의 형식을 통해 알기 쉽고 재미있게 소개하는 지면입니다. 청소년, 어른 모두에게 즐겁고 색다른 지식의 장이 될 것으로 자부합니다. 특히 입시를 준비하는 학생들에게는 훌륭한 논술교재로도 활용할 수 있을 것입니다. [WHO&WHAT] “퀴즈쇼서 인간에 완승한 슈퍼컴 왓슨(Watson)을 만나다” [WHO&WHAT] 무덤에서 불러낸 독재자 4인의 가상만찬 ‘재스민 혁명’을 논하다 [WHO&WHAT] 천재소년 송유근, ‘우주비행 성공 50주년’ 맞아 유리 가가린을 만나다 [WHO&WHAT] ‘슈퍼히어로’ 스파이더맨, 정신과 전문의 김상준 원장과 상담하다 [WHO&WHAT] 지구수비대 지원한 인간형 로봇 ‘마루’ “아톰·태권V처럼 지구 지켜서…” [WHO&WHAT] ‘최악’ 통념 B형 男기자, 혈액형의 아버지 ‘란트슈타이너’에 따지다 [WHO&WHAT] ‘전 세계 여성의 로망’ 버킨백을 만나다 [WHO&WHAT] 선택 따라 전혀 다른 결과…”이렇게 검색하면 진리가 밝혀질까?” [WHO&WHAT] “남느냐, 떠나느냐” 희곡으로 본 어느 서재 도서들의 열띤 논쟁 [WHO&WHAT] ‘위대한 유산’ 남긴 간송미술관의 전형필, 그리고 우피치미술관의 메디치 [WHO&WHAT] 위대한 예술가 미켈란젤로, 그는 왜 라파엘로를 죽이고 싶었을까 [WHO&WHAT] ‘美우주왕복선은 초대형 폭탄이나 마찬가지’ 물리학자 파인먼의 폭로 [WHO&WHAT] 외규장각 도서 귀환으로 본 약탈문화재의 ‘수구초심(首丘初心)’ [WHO&WHAT] “재능만 주고 사랑은 주지 않던 나쁜 부모들” 유명 인사들의 회상기 [WHO&WHAT] 인류역사를 바꾼 ‘억세게 운 좋은 사내들’ 서바이벌 현장…과연 승자는? [WHO&WHAT] 소설 속 영국인 주인공 폴 웨스트 “파리서 1년 살아보니” [WHO&WHAT] 인류 첫 셀레브러티 ‘클레오파트라’… 베일 속의 그녀의 얘기 들어보니 [WHO&WHAT] 유전학의 창시자 수도사 멘델의 고백… “저, 유전학의 아버지 아니에요” [WHO&WHAT] 인간은 이기적 동물? 이타적 동물?…러시아 식물학자 니콜라이 바빌로프가 밝힌 유전자의 비밀 [WHO&WHAT] 아쉽게 놓친 노벨상’가상 수기’ 공모해보니[WHO&WHAT] 시간여행·생각읽기…인간들, ‘신의 영역’을 넘보다
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