“상대성이론은 과학계의 ‘바이블’(성경)이다. 만약 깨진다면 그 여파는 엄청날 수밖에 없다.” 김수봉(51) 서울대 물리천문학부 교수는 23일 서울신문과의 전화 인터뷰에서 “유럽입자물리연구소(CERN)가 ‘빛보다 빠른 중성미자(뉴트리노)를 관찰했다’고 발표한 것은 상당히 충격적인 내용”이라면서 “실험적 오류가 있었던 것 아닌가 하는 생각이 들 정도”라고 말했다. 김 교수는 뉴트리노 연구의 세계적 권위자다. 다음은 김 교수와의 일문일답. →물리학계에서는 뉴트리노가 빛보다 빨리 운동할 수 있을 가능성이 예견돼 왔나. -전혀 예상하지 못했다. 어제 출장에서 돌아와 보니 ‘빛보다 빠른 입자를 발견했다.’는 이메일이 와 있더라. 믿을 수 없는 일이라 스팸메일인 줄 알고 읽지도 않았다. 아직 해당 연구 내용에 대해 자세히 검토하지는 못했다. 중요한 것은 뉴트리노라는 특정 물질의 속도가 아니라 알베르트 아인슈타인의 특수상대성이론이 깨질 가능성이 제기됐다는 것이다. →만약 CERN의 발표가 사실이라면 그 여파는. -아인슈타인의 ‘빛보다 빠른 것은 없다.’는 주장은 물리학계에서 일종의 바이블이었다. 1905년 이 이론이 등장한 뒤 다양한 실험을 통해 검증이 됐고 모든 물리학이 특수 상대성 안에서 이상한 점 없이 잘 맞아떨어졌다. 여러 연구의 시작이었던 만큼 (만약 이 이론이 깨진다면) 충격은 상당할 수밖에 없다. 물리학계에서는 천동설이 지동설로 바뀌는 것 정도의 충격일 것이다. →CERN의 발표에 오류 가능성은 없나. -검토하기 전이라 뭐라 말하기는 어렵지만 일본과 미국에서 CERN과 같은 실험이 진행됐는데 이번 같은 경우는 발견되지 않았다. 이번 실험은 하나의 뉴트리노가 다른 종의 뉴트리노로 변환될 수 있는지를 확인하기 위해 진행된 것이다. 뉴트리노는 세 종류가 있는데 만약 서로 간 변환이 가능하다면 이 소립자가 질량을 갖는다는 뜻이다. 유대근기자 dynamic@seoul.co.kr

“만약 당신이 빛보다 빠른 속도로 메시지를 보낼 수 있다면 과거로도 전보를 부칠 수 있을 것이다. 그러나 애석하게도 세상에 빛보다 빠른 것은 없다.”(알베르트 아인슈타인) 현대 물리학계의 ‘진리’로 통했던 아인슈타인(1879~1955)의 특수상대성이론을 깨뜨릴 수 있는 도발적 주장이 제기됐다. 세계적 권위의 유럽입자물리연구소(CERN)가 “빛보다 빠른 물질을 발견했다.”고 밝혔다. 1905년 세워진 특수상대성이론에 따르면 불가능한 일이다. 만일 106년 동안 통했던 이론이 깨져 ‘초광속’으로 날아가는 물질이 등장한다면 이론상 ‘시간 여행’이 가능해진다. 또 다른 ‘코페르니쿠스적 전환’(천동설에서 지동설로의 인식 전환)의 기로 앞에 세계 물리학계는 “믿기 힘들다.”는 반응을 보이고 있다. 제임스 길리스 CERN 대변인은 22일(현지시간) 언론 인터뷰에서 “믿기 어렵지만 빛보다 빠른 소립자 중성미자(뉴트리노)를 측정했다.”고 밝혔다고 AP통신이 전했다. “결과가 너무 놀라워 오류를 찾으려 노력했으나 찾을 수 없었다.”고도 덧붙였다. CERN 측은 23일 관찰 보고서를 공식 발표하기에 앞서 전날 논문 초고를 온라인 사이트인 ‘ArXiv.org’에 올렸다. 다른 학자들의 비판을 듣기 위해서다. 길리스 대변인은 “실험 관련 정보를 자세히 공개해 다른 연구소에서 동일한 실험을 재현하도록 돕겠다.”고 말했다. 이번 발견은 뉴트리노를 스위스 제네바의 연구소에서 진공 상태인 땅속으로 732㎞ 떨어진 이탈리아 그란사소 실험실까지 보내는 3년여의 실험 과정에서 얻었다. 실험을 주도한 ‘오페라’ 팀 소속 물리학자들에 따르면 뉴트리노는 빛의 속도(초당 29만 9792㎞)보다 60나노초(nsec·10억분의1초) 빨리 목적지에 도착했다. 다국적 연구팀인 ‘오페라’에는 윤천실 경상대 물리학과 교수팀도 속해 있다. 이 작은 차이가 만들어 낼 변화는 혁명적이라고 뉴욕타임스는 전했다. 우선 광속을 뛰어넘는 물질이 있다면 ‘타임머신’의 제작이 가능해진다. “과거로 간다면 메릴린 먼로를 만나고 싶다.”던 천재 물리학자 스티븐 호킹의 꿈도 현실이 될 수 있다는 얘기다. 또 CERN의 발표가 맞다면 대표적 우주탄생 이론인 ‘빅뱅이론’(우주가 점 같은 상태에서 137억년 전에 대폭발이 일어나 팽창, 현재에 이르고 있다는 것)도 다시 써야 한다. 이 이론이 상대성이론에 기초해 세워졌기 때문이다. 또 ‘원인이 항상 결과에 앞서야 한다.’는 상식도 재검토해야 한다. ‘빛보다 빠른 입자’로 지목된 뉴트리노는 아원자입자(원자보다 작은 소립자) 가운데 ‘가장 기이한 입자’로 꼽혀 왔다. 마치 바람이 그물망을 빠져나가듯 벽과 행성을 자유롭게 통과할 수 있으며 3개의 다른 종이 서로 변환되는 특징을 갖는다. 한때 질량이 없는 것으로 알려져 빛의 속도로 여행할 수 있다는 주장이 나왔으나 1998년 실험을 통해 무게를 지닌 것으로 확인됐다. ‘아인슈타인의 속도계’가 깨질 위기에 놓이자 세계 과학계는 패닉에 빠졌다. CERN의 발견 내용이 알려진 22일 밤부터 물리학자들은 인터넷 블로그에서 논쟁을 벌이기 시작했고 대부분 “너무 충격적인 결과여서 세밀한 검증이 필요하다.”며 신중한 입장을 보였다. 앞서 2007년 미국 시카고의 페르미 연구소에서도 빛보다 빠른 입자를 발견했다는 주장이 나왔지만 측정 실수로 밝혀지기도 했다. 유대근기자 dynamic@seoul.co.kr

미국의 과학철학자 토머스 쿤은 ‘과학혁명의 구조’(1962)라는 명저에서 “과학은 지식의 축적을 통해 연속적으로 발전하는 것이 아니라 불연속적으로 발전한다.”는, 과학사에 있어서 새로운 분석 틀을 제시했다. 천동설이 지동설로, 창조론이 진화론으로, 뉴턴 역학이 아인슈타인 상대성이론으로 바뀐 것이 패러다임의 전환이라는 것이다. 쿤의 패러다임론은 과학에만 적용된 것은 아니었다. 철학, 역사, 사회과학, 예술, 종교 등 전반에 걸쳐 혁명적인 영향을 미쳤다. 패러다임의 전환은 모든 사람이 당연하다고 믿고 있는 기본적인 전제, 신화, 이론, 기술 등에 대한 의문과 탐색에서 시작된다. 중세시대 갈릴레이 갈릴레오는 망원경을 개량해 끊임없이 태양과 달을 관측한 끝에 코페르니쿠스가 주장했던 지동설을 입증해냈다. 지금 인류의 삶을 바꾸고 있는 정보통신기술, 생명과학 등에서도 빠른 속도로 패러다임이 변화하고 있다. 한번 뒤처지면 신발 끈을 동여매고 달려도 따라잡기 벅찬 게 사실이다. 당장 돈이 안 되더라도 국가나 기업이 기초기술 연구를 지원하고 기본을 튼튼히 해야 하는 이유다. 지난 16일 지적재조사에 관한 특별법이 제정, 공포되었다. 의원입법으로 발의된 지 불과 5개월여 만의 일이다. 국회 입법사상 이런 유례를 찾아보기는 힘들다. 국회와 정부의 강력한 의지로 1994년부터 시작된 몇 차례의 입법시도가 마침내 열매를 맺은 것이다. 특별법의 제정으로 내년부터 전국의 종이 지적도(地籍圖)를 디지털화하는 사업이 본격화된다. 전체 국토의 15%가량 되는 지적불부합지, 즉 지적도상의 경계와 현실 경계가 일치하지 않는 지역은 첨단 기술과 장비로 재측량하고, 나머지 지역은 기존의 지적도를 세계측지계 좌표로 전환하는 사업이다. 2030년까지 1조 2000억원의 예산이 투입된다. 이 사업은 여러 가지 의미가 있다. 첫째는 국토주권의 회복이다. 현재 우리나라 위치는 지역측지계인 일본 도쿄의 원점을 사용하다 보니 국제기준보다 서쪽으로 400m 어긋나 있다. 국토정보에 관한 한 정보통신 강국의 명성이 무색할 지경이다. 지적재조사는 일제가 100여년 전에 대나무 줄자를 이용해 만들어 놓은 대한민국의 국토정보를 우리 손으로 정밀하게 재측량해 디지털화하는 사업이다. 둘째는 재산권의 보호와 비용의 절감이다. 그동안 부정확하고, 왜곡되고, 누락된 토지정보 때문에 많은 국민이 불편을 겪어야 했고 막대한 사회적 비용이 낭비됐다. 지난 10년간 우리 국민이 부담한 토지 관련 소송비용, 측량비용만도 수조원에 이른다는 통계가 있다. 지적재조사를 통해서 이런 문제가 대부분 해소될 수 있다. 셋째는 국토의 효율적 이용과 공간정보산업의 발전이다. 디지털 지적시스템을 구축하면 지형도 해도, 영상정보 등 다른 디지털 정보와 융합이 가능해진다. 이런 식으로 디지털정보가 융합되면 국토정책이나 행정서비스, 공간정보산업에도 커다란 지각변동이 일어날 것이다. 예를 들어 관청에서 관리하는 부동산정보가 토지대장, 임야대장, 건축물대장, 등기부등본을 비롯해서 총 18가지에 이른다. 불편과 중복, 비효율이 너무 많다. 지적재조사 사업으로 분산된 정보가 통합될 수 있을 것이고, 이런 고부가가치 정보가 민간에 제공되면 공간정보산업이 발전되고 적지 않은 일자리도 창출될 수 있을 것이다. 무엇보다 지적재조사는 아날로그에서 디지털로, 분산에서 융합으로, 평면의 토지에서 입체적인 공간정보로 패러다임 전환을 뜻한다. 잘못됐지만 익숙하다는 이유로 지나쳐 왔던 불편과 비효율을 근본적으로 바로잡으려는 것이기도 하다. 기본을 바로잡으면 혁신이 된다. 지적재조사는 산업과 기술혁신, 국토정책과 행정서비스의 혁신을 가져올 것이다. 국토와 국민의 재산을 명확히 하는 것은 물론, 소모적인 비용을 줄이고 국민의 삶도 바뀌게 된다.

지난 19일 막이 오른 ‘2011 한팩 새개념 공연축제’엔 말 그대로 새로운 몸짓이 한데 모였다. 한국공연예술센터(한팩)가 ‘새개념’으로 묶은 실험극을 모은 것이다. ‘메이크 더 디퍼런스(Make the Difference)-다른 것을 하라’는 축제 표어가 이를 드러낸다. 굳이 ‘실험’이란 표현을 피한 것은 괜한 오해 때문이다. 최치림 한팩 이사장은 “실험이라고 하니까 일반인들은 물론 전문가들 사이에서도 실험적이라는 말의 범위를 두고 의견이 엇갈리더라.”면서 “복잡하게 따지기보다 기존과 달리 접근한다는 의미에서 새개념이란 표현을 썼다.”고 말했다. 그간 ‘변방연극제’ 등 소규모 공연단체들이 진행해 왔던 비주류 장르를 공연시장 한복판에 끌어내 보자는 취지다. 때문에 극작가의 대본보다 연출가의 연출이 중요하게 여겨진다. 10월 2일까지 진행되는 축제엔 모두 12개 작품이 나온다. 지난해 8월 대관 신청을 받을 때부터 새개념 작품을 응모하라고 미리 공지, 10여명의 전문가로 구성된 심사위원회의 평가를 거친 작품들이다. 작품 완성도뿐 아니라 앞으로 더 발전할 수 있는 가능성과 차세대 재목 가능성을 함께 평가했다. 그래서 이종교배 작품들이 많다. 가령 24~28일 무대에 오르는 ‘잼있는 공연-올리브 오일과 발사믹 식초’(연출 안영준, 제작 Lim-AMC)는 클래식한 음악이 깔리는 가운데 파핀현준의 비보잉과 하우스음악, 여기에 판소리까지 묶었다. 9월 8~9일 공연되는 ‘되기되기되기’(연출 적극, 제작 박나훈무용단) 역시 현대 설치미술을 무대 위에 놓고 이에 어울리는 몸동작을 선보이는 공연이다. 9월 30일부터 10월 1일 무대에 오르는 ‘윤이상을 만나다’(변혁 연출, 아지드현대무용단 제작)는 윤이상의 ‘가곡’, ‘이마주’, ‘니나와 정원에서’ 등의 작품을 현대적 음악으로 변용했다. 미디어아트가 섞인 작품들도 눈에 띈다. 9월 2~3일의 ‘휘어진 43초 속의 여행자’(박호빈 연출, 댄스씨어터까두 제작)는 아인슈타인의 상대성이론을 남녀관계로 교묘하게 바꿔치기했다. 무대를 미디어아티스트 최종범에게 맡겨 빛과 무용수의 움직임을 어우러지게 한다. 9월 22~25일로 잡힌 ‘미디어 퍼포먼스-이상한 나라의 앨리스’(김효진 연출, 한팩·YMAP 제작)는 미디어 연출비로만 3억원을 들인 야심작이다. 아예 무대 위에 영상을 투사하고 무용수의 움직임을 여기에 맞췄다. 9월 23~24일의 ‘싱크로너스’(이승연 연출, 인터미디어퍼포먼스랩 제작)는 미래 사이버 세계를 일렉트로니카 음악과 컴퓨터를 이용한 3차원 비주얼매핑으로 표현한다. 공연은 서울 대학로 아르코예술극장, 대학로예술극장에서 열린다. 공연 뒤 최우수작을 선발하는 방안도 검토했으나 축제 성격에 맞지 않는다는 판단에 따라 보류했다. 다만 작품 완성도가 뛰어나고 관객 반응이 좋은 작품은 추가공연 기회를 주는 방안을 검토하고 있다. 1만~3만원. (02)3668-0007. 조태성기자 cho1904@seoul.co.kr

공상과학소설이나 영화의 단골 소재로 등장하는 ‘시간여행’이 과학적으로 불가능하다는 주장이 제기됐다. 24일(현지시간) 미국 디스커버리 채널은 홍콩과학기술대 연구팀의 발표를 인용해 단일광자가 빛의 속도를 능가하는 것은 과학적으로 불가능하기 때문에 영화 속에 등장하는 타임머신은 허구의 장치라고 결론을 내렸다. 이 연구팀은 “단일광자가 아인슈타인의 상대성이론(빛의 속도보다 빠르게 이동하는 것은 없다)을 재확인했다.”라고 주장했다. 빛의 최소단위인 단일광자가 빛의 속도를 능가할 수 없다는 기존의 ‘우주의 교통법규’를 따른다는 이론을 증명했다는 것. 또한 연구팀은 “이번 연구는 단일광자 역시 단지 기존의 전자기(EM)파처럼 그 이론을 따르는 것을 입증한다.”고 밝혔다. 물리학계는 10여년 전부터 시간여행에 대한 가능성을 두고 의견이 분분했다. 일부 과학자들은 특수한 매질에서 빛보다 더 빠른 현상인 이른바 ‘초광속’이 일어날 수 있다고 주장하면서 타임머신의 가능성을 긍정적으로 점쳤다. 이번 연구는 단일광자의 최고속도를 측정해 결과적으로 시간여행에 대한 논쟁을 끝내게 됐다고 학계는 평가하고 있다. 연구팀을 이끈 두 성왕 조교수는 “상대속도 한계 C를 따르는 단일광자를 보여준 이번 연구가 ‘결과는 원인 전에 발생할 수 없다’는 진리를 확인한 것”이라고 주장한 뒤 “이번 결과가 과학자들에 양자 정보의 전송에 더 나은 방향을 제시함으로써 잠재적으로 활용될 가능성이 높다.”라고 기대감을 표하기도 했다. 한편 이번 연구 결과는 물리분야 세계적 권위지 피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters) 최신호를 통해 발표됐다. 사진=디스커버리 뉴스 서울신문 나우뉴스 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

지구에서 3000광년이나 떨어진 우주 공간에 ‘죽음의 무도’를 벌이는 두 늙은 별이 발견됐다. 백색왜성으로 알려진 이 두 별은 초속 595km라는 엄청난 속도로 서로 나선을 그리며 끌어당기고 있어 90만년 뒤에는 서로 융합할 것으로 보고되고 있다. 그런데 천문학자들은 이 두 별이 다른 쌍성을 이루는 별들과 다른 특이한 점을 보여 큰 관심을 보이고 있다. 과학자들은 이 두 늙은 별을 연구하면 아인슈타인의 일반 상대성이론을 입증하고 모든 초신성의 기원을 밝힐 것으로 기대하고 있다. 미국 하버드 스미소니언 천체물리학 센터의 천문학연구팀 리더 워런 브라운 박사는 “지구와 해왕성 크기만 한 두 백색왜성은 지구와 달의 거리의 3분의1 정도 밖에 떨어져 있지 않다. 둘은 12분마다 서로 공전하고 있다.”고 설명했다. 그는 이어 “두 백색왜성에서는 서로 물질이 유입되는 현상이 발생하지 않는 등 서로 영향을 주지 않는 점이 이질적이다. 일반 상대성이론의 영향과 초중력 연구의 단서가 될지도 모른다.”고 덧붙였다. 연구팀은 애리조나 홉킨스의 구경 6.5m 멀티플미러망원경(MMT)으로 백색왜성의 쌍성계를 조사하던 중 그 ‘춤추는’ 쌍성을 발견했다. 두 별이 서로 가려질 때 만들어지는 빛의 특징이나 스펙트럼을 관측해 상대적인 움직임을 측정한 것으로 전해졌다. 일반적으로 백색왜성은 한 숟가락당 무게가 자동차 한 대 만큼 무거울 정도로 초고밀도 질량을 자랑한다. 커다란 질량의 천체가 서로 회전하면 공간이 휘어진 상태가 돼 연못에 돌을 던져 잔물결이 이르는 것처럼 파문이 생긴다. 쌍성은 ‘중력파’로 불리는 이 파문들에 의해 에너지의 일부를 잃고 궤도는 점차 축소된다. 이에 대해 브라운 박사는 “새로 발견된 쌍성은 물질의 교환이 없으므로 중력파 효과 측정에 최적”이라고 밝히면서 “우주에는 많은 쌍성이 있지만 매우 근접하기에 서로 영향을 준다. 상호 작용하는 물질에서 발생하는 에너지를 관측할 수 있지만, 쌍성 별의 증명은 어렵다.”고 말했다. 하지만 이번 발견된 쌍성은 서로 나선을 그리며 다가갈 때 궤도주기의 변화를 정확하게 측정할 수 있다. 또한 별의 진화와 최후의 순간을 증명하는 데 중요한 단서가 될 가능성도 있다. 예를 들면 백색 왜성의 충돌은 오랫동안 Ia형(원 에이 형) 초신성 폭발을 일으키는 것으로 믿어져 왔다. Ia형 초신성은 다른 별에서 날아온 물질이 백색왜성에 쌓여 일정한 질량에 이르러 폭발하는 것을 말한다. 지금까지의 이론 모델을 따르면 이번 쌍성이 융합하면 초대형 질량의 백색왜성이 되거나 매우 드물게 약한 초신성 폭발이 발생할 수 있다. 한편 지난 3월 발견된 이 쌍성은 현재 지구에서 보면 태양의 뒤편을 이동하고 있어 관측되지 않고 있다. 궤도주기가 어느 정도까지 짧아지고 있는지 확인하려면 올가을까지 기다려야 한다. 브라운 박사는 “우주 시간에서 보면 90만년이라는 한순간에 융합을 이룰 이 쌍성을 발견할 수 있었다는 것만으로도 충분히 가치가 있다.”고 말했다. 사진=NASA 서울신문 나우뉴스 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

“왜 우주가 팽창하는 거야.” 1917년 일반상대성이론을 우주에 적용하려던 아인슈타인은 심각한 고민에 빠졌다. 정적이라고 생각했던 우주가 계속 팽창하고 있다는 계산 결과가 나왔기 때문이었다. 아인슈타인은 이를 해결하기 위해 ‘우주상수’(宇宙常數·Λ)라는 개념을 도입했다. 우주의 대부분을 차지하는 진공 공간에는 알려지지 않은 형태의 암흑 에너지가 있으며, 이것이 만유인력(끌어당기는 힘)에 반발하는 척력(밀어내는 힘)으로 작용해 우주가 붕괴되지 않도록 균형을 잡고 있다는 것이었다. 하지만 1929년 에드윈 허블이 관측 결과를 토대로 우주가 팽창하고 있다는 ‘허블 법칙’을 발표하자 아인슈타인은 이를 수용하고 자신의 우주상수 개념을 거둬들였다. 그러고는 “일생 최대의 실수를 했다.”며 괴로워했다. 그러나 아인슈타인의 후회는 너무 이른 것이었다. 암흑 에너지는 실제로 존재했고, 우주상수 이론은 정확했다. 우리 은하 밖에 또 다른 은하가 있다는 사실이 알려지지 않았기 때문에 이론을 관측할 방법이 없었을 뿐이었다. 스페이스닷컴, BBC 등 외신들은 19일(현지시간) “호주 스윈번대의 크리스 블레이크 교수를 중심으로 한 국제 연구진이 암흑 에너지의 존재를 입증해 냈다.”면서 “100여년 만에 아인슈타인이 옳았다는 것이 증명됐다.”고 보도했다. 블레이크 교수 팀은 앵글로오스트레일리안 망원경과 미 항공우주국(NASA) 자료 등을 이용해 5년간 20만개의 은하를 관찰했다. 연구진은 이 은하들이 얼마나 빠른 속도로 멀어지고 있는지를 측정하고, 두 가지 방법을 통해 그 패턴이 아인슈타인의 우주상수와 정확하게 맞아떨어진다는 사실을 알아냈다. 첫 번째 연구는 우주 속의 은하 분포 패턴, 이른바 ‘바리온 음향진동’을 조사하는 것이었고, 두 번째 연구는 은하단의 형성 속도를 조사한 것인데 이를 통해 암흑 물질의 존재와 우주 팽창의 가속도가 확인된 것이다. 블레이크 교수는 영국 왕립천문학회지에 발표한 두 개의 논문에서 “이번 실험을 통해 중력과 반대로 작용하는 암흑 에너지가 우주 팽창을 이끄는 근본적인 힘이며, 우주 전체에 균일하게 퍼져 있다는 것을 확인했다.”고 밝혔다. 과학자들은 1990년대 후반 강력한 빛을 내는 초신성 연구 등을 통해 암흑 에너지가 실존할 가능성이 높은 것으로 예상해 왔다. 2003년에는 우주 대폭발(빅뱅)의 흔적을 바탕으로 암흑 에너지가 우주의 74%가량을 차지하고, 암흑 물질 등이 22%를 차지한다는 분석 결과가 나오기도 했다. 당시 지구와 태양을 비롯해 실제로 눈에 보이는 물질은 우주의 4%에 불과한 것으로 추정됐다. 우주에 3차원 지도를 그리는 국제 공동 프로젝트(슬론 디지털 스카이 서베이) 연구를 통해 암흑 에너지의 실존 가능성이 제기된 적도 있었지만 실제 관측 결과를 토대로 암흑 에너지의 크기와 방향 등이 밝혀진 것은 이번이 처음이다. 송용선 고등과학원 물리학부 교수는 “암흑 에너지의 안정성이나 특성을 밝혀내는 것은 우주의 근본뿐 아니라 미래까지 예측할 수 있는 중요한 과제”라면서 “암흑 에너지가 강해진다면 결국 우주는 산산조각날 것이고, 반면 점차 약해진다면 우주는 서로 당겨져 한 점으로 모이는 ‘빅 크런치’ 상태를 맞게 될 수도 있다.”고 설명했다. 이어 “그러나 암흑 에너지가 급변하지는 않기 때문에 최소한 수백억년간은 안정적일 것”이라고 덧붙였다. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr

우주엔 끝이 있을까. 끝이 있다면, 그 끝 너머로 던진 돌은 어디로 갈까. 물질을 무한히 쪼개면 무엇이 남을까. 답을 알 수 없으니 물을수록 답답해진다. 범위를 조금 좁혀 보자. 우주에 생명이 존재하는 이유는 뭘까. 아주 오랫동안 과학자들의 머리를 지끈거리게 만든 주제다. 우주에 생명이 태어날 수 있었던 데는 어떤 조정이 필요한 것처럼 보였다. 중력의 세기부터, 우주 팽창의 속도, 전자와 전자가 서로 끌어당기는 힘의 세기 등 수많은 조건들이 아주 극미하게 조정되어야만 생명과 인류가 탄생할 수 있으니 말이다. 물리학자들은 이를 우연, 혹은 행운이라고만 받아들였다. 바로 이 지점, 과학자들이 설명을 멈춘 이 틈을 창조론자(인격신이 우주를 창조했다고 믿는 이)들과 지적 설계론자(어떤 지적 존재가 우주를 설계했다고 믿는 이)들이 파고든다. ‘우주의 풍경’(레너드 서스킨드 지음, 김낙우 옮김, 사이언스 북스 펴냄)은 바로 이 지점에서 과학자들이 멈춰 설 필요가 없다고 주장한다. 우주가 인류에게 특별히 호의적인 것처럼 보이는 이유를 과학적으로 설명할 수 있기 때문이란 것. 저자는 생명 탄생의 수수께끼를 풀 유일한 희망은 ‘끈 이론’(string theory)이라고 본다. 저자 스스로 창시자이기도 한 끈이론은 우주를 구성하고 있는 최소 단위가 점 같은 입자가 아니라 끊임없이 진동하는, 매우 가느다란 끈이라는 논리를 편다. 아인슈타인의 일반상대성이론이 틀렸음을 지적하고, 지난 50년 동안 과학계를 지배했던 빅뱅 이론을 부정하며, 전혀 다른 개념의 우주론을 제시하는 혁명적인 이론으로 평가받고 있다. 저자는 끈 이론을 토대로 ‘풍경’(landscape)과 ‘메가버스’(megaverse) 개념을 끄집어 낸다. ‘풍경’은 물리법칙이 가질 수 있는 모든 가능성들이 펼쳐진 공간. ‘풍경’의 위치에 따라 우리가 아는 물리법칙들이 다 달라질 수 있다. ‘메가버스’는 우주(유니버스·universe)를 대체하기 위해 고안해 낸 개념이다. 영어에서 ‘유니버스’는 복수형이 존재하지 않는 명사다. 존재하는 모든 것을 이미 포함하고 있는 우주가 여러 개일 수는 없기 때문이다. 저자는 이 대목에서 “한 가지 우주가 있다는 생각 자체를 바꿔야 한다.”고 일갈한다. “수학적으로 모순이 없고, 우아하고 유일한 우주의 수는 하나가 아니라 10의 500제곱”이라는 것. 그 세계가 바로 메가버스다. 저자는 문명 탄생 이후 인류의 우주관을 지배해 온 ‘단 하나의 우주’라는 패러다임을 이제 바꾸자고 주장한다. 그리고 그 자리를 광대한 우주의 풍경, 즉 무한한 종류의 우주가 무한 번 출현하는 메가버스로 채우자고 요구하고 있다. 2만 5000원. 손원천기자 angler@seoul.co.kr

미국 우주항공국(이하 NASA)가 몇 십년 만에 천재 과학자 아인슈타인의 일반상대성이론이 과학적으로 입증됐다고 공식 발표했다. 이 이론은 중력 작용으로 우주의 시간과 공간이 왜곡될 수 있으며, 아인슈타인은 이로 인해 시간은 현재에서 자유롭게 과거와 미래를 오고갈 수 있다고 주장했는데 이를 ‘휜 시공간’이라 부른다. 시공간이 지구 질량에 의해 휘어져 있다는 이론을 입증하기 위해 NASA는 2004년 부터지구 궤도에 쏘아올린 중력 측정 위성-B(Gravity Probe B, 이하 GP-B)로 실험을 시작했다. GP-B에는 회전 관성에 의해 항상 같은 방향을 유지하는 장치인 자이로스코프 4개가 설치돼 있다. 이는 페가수스자리의 ‘IM 별’을 향해 고정돼 있는데, 만약 지구 주위의 공간이 휘어져 있지 않다면 GP-B는 지구 궤도에서 항상 이 별을 향하고 있어야 한다. 하지만 NASA가 7년간 관찰한 결과 매년 매우 근소한 차이로 자이로스코프의 축이 변하고 있다는 사실을 발견했다. GP-B의 연구 총괄을 맡은 프란시스 에버릿 박사는 “GP-B가 아인슈타인의 유명한 이론 2가지를 입증해내는데 성공했다.”면서 “이는 천체물리학 측면에서 매우 중요한 발전”이라고 평가했다. GP-B의 연구결과는 미국물리학회지 ‘피지컬 리뷰 레터스’(Physical Review Letters) 최신호에 실렸다. 서울신문 나우뉴스 송혜민기자 huimin0217@seoul.co.kr

미항공우주국(NASA)이 우주의 불가사의한 현상인 블랙홀의 가상 사진을 공개했다. 8일(현지시간) 영국 데일리 메일에 따르면 공개된 사진은 ‘투 미크론 올 스카이 서베이(2MASS)’ 적외선 전천 탐지 기술로 촬영된 원본사진에 컴퓨터 시뮬레이션으로 블랙홀의 모습을 나타냈다고. 블랙홀은 아인슈타인의 일반상대성이론인 빛도 중력에 영향을 받는다에 근거를 둔 것으로, 천체의 밀도가 극단적으로 높으면 빛이 천체 속으로 빨려 들어가 나오지 못하는 것을 말한다. 블랙홀은 우주에서 홀로 존재한다면 빛이 빨려 들어가 찾을 수 없다. 하지만 다른 별과 쌍성 관계를 이룬다면 관측할 수 있다. 쌍성이란 두 개 이상의 항성이 중력 관계에 묶여 있는 별을 말한다. 실제로 구상성단(globular cluster), 은하(Milky way), 퀘이사(Quasar) 등의 중심에서도 블랙홀이 있다는 간접적인 증거도 나타나기도 했다. 파리의 천체물리 대학(IAP)의 알랭 리아주엘로는 “이 사진은 블랙홀 근처에서 일어날 수 있는 현상을 컴퓨터로 만들어 본 것”이라며 “블랙홀 근처까지 접근할 수만 있다면 볼 수 있을 것”이라고 말했다. 그는 이어 “블랙홀은 너무나도 강한 중력을 가지고 있어서 빛마저 블랙홀 쪽으로 끌어당겨 시각적인 왜곡을 일으킨다.”며 “블랙홀을 나타낸 사진 속의 나타낸 일반 별은 빛의 굴절에 따라 블랙홀 양쪽에서 적어도 두 개의 상인 쌍성을 이룬다.”고 덧붙였다. 알랭 리아주엘로가 컴퓨터로 구현한 블랙홀의 가상사진은 주위의 빛이 어떻게 굴절하는지 보여준다. 가운데 위치한 블랙홀은 원본 사진의 대마젤란 은하(Large Magellanic Cloud) 중심부와 거의 일치한다. 사진=데일리 메일 서울신문 나우뉴스 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

여름방학이 시작됐다. 자녀들의 채근에 부모들의 고민이 깊어가는 때이기도 하다. 부모 고민도 덜어 주고 방학 특수도 겨냥한 어린이 공연이 봇물처럼 쏟아지고 있다. 올여름 키워드는 크게 네 가지. 역사, 체험, 위인, 가족이다. 키워드별 볼 만한 공연을 소개한다. 역사 역사체험극 ‘박물관은 살아 있다-신라, 화랑학교’(생생극단 세발자전거 제작)는 관객들이 손전등을 들고 들어가 그림자극을 보는 이색공연이다. 김유신의 여동생 문희와 보희의 꿈 얘기를 모티프로 삼았다. 신라시대 흙인형 토우를 직접 만들기도 하고 세속오계와 선무도를 배워보기도 한다. 24일부터 다음달 22일까지 서울 도곡동 소극장 오유. 2만 5000원. (02)741-3581. 국악뮤지컬 ‘독도탐험대’(다움연희단 제작)는 조선말 울릉도에 사는 봉팔이, 칠구, 동식이 삼총사의 모험을 담았다. 바다 밖 세상이 궁금해 독도에 나가게 된 삼총사가 독도지킴이 털보아저씨를 만나 독도의 자연과 역사를 알아가는 내용이다. 다음달 31일까지 서울 목동 방송회관 브로드홀. 2만 7000원. 070-8750-2124. 체험 오감만족 체험극을 내건 ‘오물조물 딱딱 이영란의 흙놀이’(여우비 엔터테인먼트 제작)는 어린이 관객들이 직접 맨발로 흙바닥을 디디면서 흙을 빚어 이것저것 만들어보게 한다. 맨마지막에는 손과 발에 묻은 흙을 씻어내면서 자연에서 난 것은 자연으로 되돌아 간다는 원리도 익히게 된다. 다음달 29일까지 경기 의정부 예술의전당 전시장. 1만 5000원. (031)828-5826~8. ‘애니멀스쿨-숲속탐험대’(원더스페이스·4관객프러덕션 제작)는 부모 세대들이 어릴 적 방학 때마다 작성해야 했던 탐구생활에 착안했다. 동물학자들의 자문을 받은 독일 원작을 토대로 기린, 스컹크, 돌고래 등 동물들의 진귀한 생활상을 일러준다. 아이들은 동물 움직임을 응용한 댄스도 추고, 종이를 접어 동물을 만들어 보는 등 직접 극에 참여하게 된다. 다음달 3일부터 22일까지 서울 행당동 소월아트홀. 2만원. (02)744-1355. 위인 ‘아인슈타인 WHY’(밀레21 제작)는 타임머신을 타고 2010년 한국에 도착한 아인슈타인 박사를 둘러싼 얘기다. 아인슈타인의 일생을 다루는 한편, 국립과천과학관 소속 과학 큐레이터들의 감수를 받아 어른들도 골치아픈 아인슈타인의 상대성이론을 무대장치 속에 쉽게 녹여냈다. 타임머신이라는 설정도 이러한 의도에서 비롯됐다. 10월17일까지 경기 국립과천과학관 어울림홀. 2만원. (02)503-6025. 가족 뮤지컬 ‘모차르트 할아버지’(극단 늑대·상상나눔씨어터 제작)는 4분음표와 불협화음 등을 의인화해 무대 위에 올린다. 음표요정과 토닥거리던 주인공 소아는 음악이 뭔지 알아보기 위해 모차르트 할아버지를 찾아간다. 오선지 다리를 건너 높은 음자리표 마을을 넘나들면서 모차르트와 그의 음악에 대해 배운다. 9월19일까지 서울 구로 상상나눔씨어터. 2만 5000원. (02)741-2002. 가족 국악 뮤지컬 ‘러브 인 아시아’는 다문화가정을 다룬 작품이다. 양혜란 서울대병원 교수의 실제 상담사례를 바탕으로 외국 며느리와 한국 시어머니 얘기를 다뤘다. ‘학교에서 마주칠 다문화가정 아이들을 어떻게 대해야 할까’라는 화두를 던진다. 30일 강원 춘천박물관을 시작으로 전국을 순회한 뒤 다음달 22일 부산에서 공연을 끝낸다. 자세한 공연 일정은 문화체육관광부 홈페이지(www.mcst.go.kr)와 온라인 카페(www.loveinasia.or.kr) 참조. 입장료는 없다. 소극장 창작 뮤지컬 ‘웰컴 맘’은 그룹홈을 조명한 작품이다. 그룹홈은 버림받은 아이들과 복지사들이 함께 사는 가정. 재산을 노린 이혼소송 틈바구니에서 고통을 겪고 있는 힘찬이가 되레 엄마를 직접 고르겠다며 엄마 오디션을 벌인다. 그룹홈 아이들이 어린이합창단으로 직접 무대에 오른다. 다음달 7일부터 15일까지 경기 성남아트센터 앙상블씨어터. 3만~5만원. 1544-1555. 조태성기자 cho1904@seoul.co.kr

“현재 진행되고 있는 중력 연구는 근본적으로 틀렸다.” 한 네덜란드 과학자가 300년 넘게 물리학을 지배해 온 뉴턴의 ‘만유인력의 법칙’과 아인슈타인의 ‘상대성 이론’조차 설명하지 못한 중력의 근원에 도전하는 학설을 내놓았다. ‘새로운 접근’이라는 찬사와 ‘폭탄같은 이론’이라는 평가가 동시에 나오고 있다. 12일(현지시간) 뉴욕타임스는 네덜란드 암스테르담대 에릭 페를린더 교수의 최근 논문 ‘중력의 기원과 뉴턴법칙’을 둘러싼 전세계 물리학계의 논쟁을 소개했다. 페를린더 교수는 1980년대 ‘우주를 구성하는 최소 단위는 소립자나 쿼크 같은 구형이 아닌 끊임없이 진동하는 끈’이라는 초끈이론의 주요 난제를 풀어낸 세계적 물리학자다. ●학계 “새로운 접근” vs “폭탄같은 이론” 페를린더 교수는 물리학자들이 중력에 대한 접근방식이 잘못됐다고 주장한다. 중력은 전자기력, 핵력, 약력과 함께 우주를 지배하는 4가지 힘의 하나이지만 다른 힘들과는 근본적으로 다르게 생겼다는 것이다. 지금까지의 물리학에서는 만물을 구성하는 소립자들이 모든 힘의 성질을 규명하며 중력 역시 ‘중력자’라는 입자의 역할 때문에 생긴다고 추정했다. 그러나 중력은 다른 힘에 적용되는 수식들이 대부분 들어맞지 않는다. 또 다른 힘을 결정하는 소립자들이 가속기에서 검출되고 있는 데 비해 중력자는 여전히 가설 단계에 머물러 있다. 이 때문에 물리학자들은 중력을 다른 힘들과 연결짓는 데 어려움을 겪고 있다. 중력에 대한 가이드를 제공하고 있는 뉴턴법칙이나 이를 보완한 아인슈타인의 상대성 이론도 중력의 변화와 작용에 대해서만 설명할 뿐 중력이 어떻게 발생하느냐에 대해서는 설명하지 않고 있다. ●“뉴턴법칙 보완하는 내용” 평가도 페를린더 교수는 다른 힘들이 물질 자체에 들어 있는 입자로 인해 발생하는 것과 달리 중력은 질량, 시간, 공간 등의 상호작용에서 비롯된 부수적인 힘으로 봤다. 그는 이를 설명하기 위해 열역학의 ‘엔트로피(물질계의 열적 상태)’ 개념을 도입했다. 어떤 물질 사이에 중력이 생기는 이유는 무질서한 흐름 속에서 자연이 평형을 유지하려고 움직이기 때문이며, 우주가 평형을 유지할 확률보다는 끊임없이 움직이며 무질서해질 가능성이 월등히 높기 때문에 중력이 계속 발생한다는 것이다. 리 스몰린 미 이론물리연구소 박사는 “전혀 새로운 시각의 접근이며 획기적인 아이디어를 담고 있다.”고 평가했다. 반면 상대성이론 전문가인 스탠리 데서 브렌데이스대 교수는 “앞으로 많은 연구가 필요하며 우리의 모든 믿음에 도전하는 폭탄 같은 이론”이라고 말했다. 이필진 한국고등과학원 교수는 “이 논문은 미세한 물질 간의 관계에서 뉴턴법칙을 보완하는 내용으로 볼 수 있다.”고 말했다. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr

‘저 스크린 속의 존 웨인은 악당들을 잘도 보고 총을 쏜다. 하지만 객석에 앉은 너나 네 친구는 보지 못한다. 존 웨인은 2차원, 너는 3차원에 있기 때문이다.’ 중학교 시절 물상 선생님이 ‘차원(dimension)’에 대한 이해를 돕기 위해 해준 설명이다. 3차원 세상의 우리 인간들로서는 3차원 입체공간에 시간이 더해진 4차원을 결코 볼 수 없는 현실의 한계를 이해하라는 설명이기도 했다. 시간이 늘거나 줄 수 있고, 빛도 휠 수 있다는 아인슈타인의 일반상대성이론을 기초로 ‘4차원’의 개념을 열심히 익히던 그 시절, 현대물리학은 이미 5차원, 6차원 아니 11차원으로까지 내달리기 시작했다. 도무지 우주의 빅뱅이나 물질의 근원을 설명할 수 없는 일반상대성이론의 한계에 직면한 인류는 4차원을 뛰어넘는 고차원이 있을 것이라(아니 있어야 한다고) 여겼고, 마침내 1974년 미 캘리포니아 공대 교수 존 슈바르츠가 ‘초끈이론(superstring theory)’과 함께 초끈이론의 전제조건으로 10차원을 들고 나온 것이다. 초끈이론은 물질이 입자가 아니라 끈(10의 -33제곱㎝)으로 이뤄져 있고, 이 끈의 진동방식에 따라 입자가 달라지는 것으로 본다. 중력과 전자기력, 약력, 강력 등 만물에 작용하는 네가지 힘의 원리를 하나로 묶어줄 ‘통일이론(Theory of Everything)’에 가장 근접한 이론으로 현대과학에서 평가받고 있다. 이 초끈이론을 바탕으로 1995년 미 프린스턴대 교수 에드워드 위튼은 우주가 11차원으로 이뤄졌고, 초끈이론의 끈은 1차원이 아니라 11차원의 막으로 말려있는 2차원이라는 가설(M이론)을 들고 나왔다. 3년 뒤엔 프린스턴대 리자 랜덜과 미 스탠퍼드대의 래먼 선드럼이 4차원의 시·공간이, 11차원으로 이뤄진 우주 중간에 형성된 얇은 막이고, 이 막에 우주 만물이 붙어 있다는 ‘막 우주론(membrane world)’을 제창하기에 이르렀다. 우주의 탄생이 고차원 공간에서 2장의 막(브레인)이 충돌하면서 이뤄졌을 것으로 보는 이 이론은 무(無)에서 불과 10의 몇십제곱 분의1초의 대폭발로 우주가 탄생했다는 빅뱅설의 허점을 대신해 줄 이론으로 각광받고 있다. 입체영상(3D) 영화 아바타가 흥행돌풍을 일으키면서 장면에 맞춰 의자가 흔들리고 꽃향기와 바람, 물보라까지 안겨주는 몇몇 아이맥스 영화관이 아예 4D 상영관으로 불리는 모양이다. 어떻게 그게 4차원이냐 싶다가도, 그냥 애교스럽다. 어차피 우리가 사는 이 시·공간조차 존 웨인이 총을 쏘던 막에 불과한 것 아닌가. 진경호 논설위원 jade@seoul.co.kr

봄바람을 따라 뭔가 색다른 음악에 심취해 보고 싶은 계절.4월에 발매된 신보 가운데 팝, 재즈, 크로스오버 장르에서 각각 주목할 만한 세 장의 앨범을 소개한다. 먼저 주목되는 것은 3년 만에 돌아온 ‘팝의 디바´ 머라이어 캐리의 11집 엘범 ‘E=MC´. 아인슈타인의 상대성이론을 뜻하는 앨범 제목에는 팝계에 핵폭탄급 위력을 선사하겠다는 다짐이 담겼다. 캐리는 이 앨범에서 힙합과 리듬 앤드 블루스, 팝, 가스펠 등을 두루 선보인다. 앨범 타이틀곡인 ‘터치 마이 보디’는 중간 템포의 리듬 앤드 블루스곡.‘레게의 전설’로 불리는 밥 말리의 막내 아들인 데미안 말리가 자메이카 스타일의 랩을 부른 ‘크루즈 컨트롤’은 매끄러운 곡전개가 특징이다. 전통적인 캐리의 음악스타일을 좋아하는 팬이라면 ‘러브스토리’‘아이 스테이 인 러브’ 등도 들을 만하다. 미국 버클리 음대 출신 한국인들로 구성된 5인조 재즈밴드 ‘프렐류드’의 세 번째 앨범도 빼놓을 수 없다.2003년 ‘재즈의 불모지’ 한국에서 1집 앨범을 내기도 한 이들은 이번엔 가볍고 산뜻한 느낌의 재즈곡들로 앨범을 채웠다.‘시스케이프’‘스위트 모닝’ 등의 자작곡은 아름다운 멜로디에 유려한 연주가 편안함을 안겨준다. 미국 고등학교 밴드에서도 자주 연주되는 재즈 음악의 거장 프랭크 포스터의 스탠더드 재즈곡 ‘샤이니 스타킹즈’를 드럼 부분을 강조해 새롭게 편곡했다. 이번 앨범에서는 2곡의 영화음악을 재즈로 담아 눈길을 끈다. 지난해 국내 개봉돼 화제를 모았던 음악 영화 ‘원스’의 삽입곡 ‘폴링 슬롤리’와 일본 애니메이션 ‘하울의 움직이는 성´의 주제곡 ‘인생의 회전목마´가 그것. 원곡과는 전혀 다른 새로운 분위기로 크로스오버 음악의 면모를 유감없이 보여준다. 크로스오버 테너 임태경의 신보도 눈에 띈다. 팝음악의 고전들로 꾸민 프로젝트 앨범 ‘싱즈 더 클래식?’는 클래식의 무거움과 대중음악의 가벼움 사이 중간지대의 음악을 담았다. 타이틀곡인 퀸의 ‘러브 오브 마이라이프’와 프랭크 시내트라의 ‘마이 웨이’ 이글스의 ‘데스페라도’ 등은 LP앨범과 CD를 공유했던 30,40대의 향수를 한껏 자극한다. 이은주기자 erin@seoul.co.kr

‘블랙홀’이란 용어를 처음 쓴 미국의 물리학자 존 A 휠러가 13일(이하 현지시간) 숨졌다.97세. 그의 딸 앨리슨은 14일 뉴욕타임스(NYT)에 “아버지가 뉴저지 하이츠타운 집에서 13일 아침 폐렴으로 세상을 떠났다.”고 밝혔다. 앨버트 아인슈타인의 상대성이론을 뒷받침하는, 가장 뛰어난 물리학자 가운데 한 사람으로 평가받는 휠러는 다우주론(우주는 하나가 아니라, 무한히 존재한다는 가설)을 내세운 독창적 이론가로 잘 알려졌다.1939년 덴마크 출신의 닐스 보어(1885∼1962)와 함께 핵분열 이론을 만들기도 했다. 특히 그는 미 항공우주국(NASA) 토론회에서 이전 반세기 동안 ‘깜깜한 별’ ‘동결된 별’(Frozen Star)로 불리던 천체에 대해 블랙홀이라는 용어를 등장시켜 눈길을 끌었으며, 이는 오늘날 우주뿐 아니라 각 부문에서 인용되고 있다. 이런저런 비유로 물리학을 명쾌하게 설명해 유명해진 그에게는 ‘시인을 위한 물리학자’라는 별칭이 따라다녔다. 21세 때 프린스턴 대학에서 박사학위를 따낸 휠러는 27세였던 1938년 이 대학의 교수가 되면서 아인슈타인과 양자물리학 논쟁을 벌일 정도로 일찌감치 명성을 쌓았다. 미 매사추세츠공과대학(MIT)의 우주철학자인 맥스 테그마크 교수는 “나에게 휠러 박사는 마지막 남은 신화적 존재였으며, 영원히 사라지지 않을 물리학의 슈퍼영웅이었다.”고 기렸다. 송한수기자 onekor@seoul.co.kr

눈에 보이는 것이 전부일까. 그렇다면 광대무변한 우주를 이해할 수 없다. 우주는 눈으로 볼 수 있는 것보다 그렇지 못한 것들이 훨씬 많다. 눈으로 확인할 수 있는 것만 믿는다면 그것은 바로 ‘지구중심적’ 사고방식에 갇혀 있는 것이다. 미국의 천체물리학자 닐 디그래스 타이슨이 쓴 ‘타이슨이 연주하는 우주교향곡 1·2’(박병철 옮김, 승산 펴냄)는 그런 고정관념을 과감히 떨쳐버리게 하는 책이다. 미국 뉴욕 자연사박물관 헤이든 천문관 소장이기도 한 저자는 외계인의 존재를 추적하는 첨단 우주생물학, 할리우드 영화에 나오는 오류 등 우주와 관련된 과학 이야기들을 꼬리에 꼬리를 물듯 흥미롭게 전개한다. 과학이라면 지레 겁부터 내는 사람도 쉽게 접근할 수 있다. 예컨대 우주공간을 표류하는 행성 간 물질을 설명하면서 이를 집안의 먼지, 곧 사람의 피부에서 떨어져나온 죽은 세포에 비유하는 식이다. 저자에 따르면 당대 최고 과학자들은 늘 “이제 새로운 법칙이 발견될 가능성은 없다.”고 말하곤 했지만, 이는 이내 후대 과학자들에 의해 ‘섣부른 자만심’으로 증명됐다. 저자는 뉴턴의 운동법칙과 중력법칙이 절대적인 위상을 지켜오다가 아인슈타인의 상대성이론에 권좌를 내준 것을 기억하라고 충고한다. “우주의 법칙은 아직까지도 일부만 알려진 상태다. 인간은 여전히 우주에서 벌어지는 체스게임의 규칙도 모르는 채 말의 움직임만을 신기한 눈으로 바라보는 구경꾼에 불과하다.” 저자의 지적이 무겁게 다가온다. 각 1만원. 강아연기자 arete@seoul.co.kr

한국인 과학자가 포함된 호주·프랑스 공동 연구팀이 양자역학의 최대 수수께끼 가운데 하나인 ‘슈뢰딩거의 고양이’를 풀었다. 호주 퀸즐랜드대 양자컴퓨터기술센터 정현석(35) 박사는 과학저널 ‘네이처’(온라인 16일자)에 프랑스 남파리대학 필리프 그랑지에 교수팀과 함께 세계 최초로 진행하는 빛의 ‘슈뢰딩거 고양이 상태’를 현실에서 만들어내는 데 성공했다고 15일 밝혔다. 이는 상대성이론과 함께 현대 물리학의 한 축인 양자역학의 근본 원리에 한발 더 다가설 수 있는 성과로 평가된다. 양자 암호, 양자 컴퓨터, 양자 공간이동 등 미래의 양자정보 기술에 활용될 수 있을 것이라는 기대다. ‘슈뢰딩거의 고양이’는 양자물리학의 창시자 중 하나인 오스트리아의 물리학자 슈뢰딩거가 양자상태를 설명하기 위해 고안한 사고 실험(thought experiment)에서 유래한 말이다. 일반적 상식과 경험에 비춰볼 때, 현실에 존재하는 고양이는 죽어있거나 살아있는 두 상태 중 하나일 수밖에 없다. 하지만 양자역학의 세계에서는 밀폐된 상자 안에 고양이가 있을 경우 그 고양이는 상자를 열어 확인하기 전까지는 살아있는 것도 아니고 죽어있는 것도 아닌, 두 가지가 중첩된 상태로 존재하는 것이 가능하다. 슈뢰딩거의 고양이는 이처럼 어떤 물질이 거시적으로 구별이 가능한 두 가지 상태의 양자적 중첩형태로 존재하는 것을 의미한다. 하지만 이 상태를 현실에서 실제 구현하는 시도는 번번이 실패했다. 정 박사팀은 먼저 광자들을 생성시킨 뒤 반거울로 생성된 광자 빔을 둘로 나누고, 나누어진 빔의 한쪽에 특별한 광학적 측정을 가해 다른 한쪽에 슈뢰딩거 고양이 상태가 만들어지도록 했다. 정 박사는 서강대 물리학과를 나와 영국 벨파스트 퀸즈대에서 물리학 박사 학위를 얻었다.이영표기자 tomcat@seoul.co.kr

시간여행, 정말로 가능할까? 최근 세계적으로 유명한 물리학자들이 공상과학영화에서나 가능할 법한 ‘시간여행’이 이론적으로 가능할 수도 있다고 주장해 학계의 관심이 쏠리고 있다. 적어도 어떤 소립자(물질을 이루는 가장 기본적인 요소)에 한해서는 시간여행이 이론적으로 가능하다는 것. 미국 앨러배머 대학(the University of Alabama)의 헤인리 파스(Heinrich Pas)교수는 “‘뉴트리노’(강한상호작용 - 2개의 소립자가 약 10-15m의 거리에 있을 때 작용하는 힘 - 을 하지 않는 경입자족에 속한 중성미자)는 봄 하늘에서 내리는 빗방울처럼 지구를 빠져나가버려 어디에도 없는 소립자와 같다.”며 “이러한 뉴트리노가 3차원 세계 밖에도 존재하고 있어 시간여행이 가능할 수도 있다.”고 주장했다. 또 이스라엘의 유명 공과대학 ‘테크니온 공과대학’(Technion-Israel Institute of Technology)의 아모스 오리(Amos Ori)교수도 과거로의 시간여행이 가능한 새로운 이론을 제안해 파스 교수의 주장을 뒷받침했다. 오리 교수의 이론은 가상의 조건과 상황을 설명하는 수학 방정식으로 그가 고안해 낸 과 학적 용어인 ‘폐쇄된 시간 모양의 커브’(closed time-like curves)형성의 가설적 조건을 담고 있다. 일각에서는 그의 이론이 향후 다른 물리학자들에 의해서도 증명이 된다면 ‘타임머신’의 새로운 구성을 이끌것이라고 전망하고 있다. 오리교수는 “아인슈타인의 ‘일반상대성이론’은 사실상 행성처럼 거대한 물체가 잡아당기는 중력이 시공간을 되돌릴 수 있음을 말한다.”며 “지금까지의 시간여행 이론은 시간의 윤곽이 사실상 고리모양의 형태로 돌이킬 수 있다는 ‘벤딩 시공간’에 근거하고 있다.”고 설명했다. 또 “‘타임루프’(time loop)의 발생을 가능케하는 가설적 윤곽을 그려냈다.”며 “이론상으로 ‘타임루프’안에서는 시간이 스스로 과거쪽으로 완만한 굴곡을 그리며 되돌아갈 수 있어서 사람들이 그 루프를 따라 여행한다면 시간을 거슬러 올라갈 수 있을 것”이라고 덧붙였다. 현재 미국 페르미 연구소(Fermi National Accelerator Laboratory)는 파스 교수와 오리 교수의 이론을 증명중에 있으며 오리 교수의 이론은 물리학 저널 ‘피지컬 리뷰’(Physical Review)에 게재되었다. 사진=스페이스데일리 캡처 나우뉴스 주미옥 기자 toyobi@seoul.co.kr@import'http://intranet.sharptravel.co.kr/INTRANET_COM/worldcup.css';

송년의 시간이 다가온다. 며칠 지나면 올해도 우리 곁을 떠난다. 올 한해 우리는 예외없이 정치·국제·사회적으로 많은 일을 겪었다. 북핵으로 고민하고, 부동산으로 갈등하고, 미국과의 자유무역협상(FTA)를 두고 이견을 보였다.3000억달러 수출에서는 가슴 뿌듯함도 느꼈다. 이렇게 우리는 애환을 함께했지만, 사실 구성원 상호 간의 이해 충돌로 많은 고통을 주고받았다. 미래학자 앨빈 토플러는 최근 발간한 책에서 미래의 부(富)는 시간·공간·정보를 어떻게 조화롭게 엮어내느냐에 달려 있다고 주장하면서 새삼 ‘시간’의 문제를 오늘의 화두로 제시하였다. 변화 속도가 비교적 완만했던 과거에 가진 시간의 의미와 오늘과 같이 10시간 안에 세계정보의 양이 2배로 늘어나는, 빠른 변화의 시대에 살며 느끼는 시간의 의미는 다르다. 이 점에서 그의 지적은 매우 시의적절하다. 올해 우리사회가 겪은 많은 이해와 갈등도 사실 가속되는 사회변화에 얼마나 빨리 적응하느냐라는 ‘수용 속도’와 밀접한 관련이 있었다. 이 속도에는 시간의 문제가 함께하는데 통상 시간의 문제는 난해하다. 시간이 함수로 포함되면 그 해법은 복잡하고 어려워진다. 그러나 이것이 우리가 지금 겪고 있는 실제의 여러 문제와 더 밀접하게 연관되어 가니 이 시점에서 시간의 기본적 성질을 알아보는 것도 의미 있을 것이다. 사실 고전 물리량으로서 시간의 의미는 단순하고 객관적이어서 누구에게나 같고 이해가 쉽다. 지구의 자전주기를 1일로 규정하고 다시 365일을 1년으로 정한 것은 인류가 만들어낸 문명의 소산이다. 그 기준은 우리에게 많은 편리함을 가져다 주었다. 그러나 ‘빨리 왔던 시간은 빨리도 떠나갔다.’던 어느 시인의 시 구절처럼 사람마다 느끼는 주관적 시간은 다르다. 아인슈타인도 모두가 어려워하는 상대성이론을 설명하면서 시간을 예로 들었다. 사랑하는 연인과 손을 잡고 함께한 5분과 실험실 비커 안의 뜨거운 물에 손을 담근 과학자가 느끼는 5분의 심리적 시간은 다르다는 것이다. 물리적으로도 이 주관적 시간의 실체를 논증한다. 상대성이론에 따르면 엄밀하고 객관적인 절대시간은 존재하지 않으며, 현상이 따라 흐르는 추이시간은 그 현상이 차지하는 공간의 상태에 지배되고, 시간을 느끼는 사람의 운동상태에도 영향을 받는다는 것이다. 즉, 시간에는 모두가 같이 느끼는 절대적 시간이 있지만 서로 다르게 느끼는 상대적 시간도 실재한다는 것이 밝혀졌다. 올해에도 우리 사회는 정보화가 빠르게 진행되면서 그 어느 때보다 크게 동요했다. 계층과 지역, 개인 사이와 기업 상호간에 경제편차가 커지면서 많은 갈등이 일어났다. 능력 있는 대기업이나 국제화가 활발한 도시는 변화에 대응하는 속도가 빨랐고 시골이나 농촌, 중소기업과 같이 정보와 인프라가 취약한 곳은 변화수용 속도가 늦었다. 다시 말하면 구성원들 간에 각자 느끼는 개인속도가 달랐고 그 차이가 점점 커졌다. 전문용어로 비동시(非同時)화 현상의 심화가 일어났다. ‘동시화’라는 용어는, 이전에는 고궁에 첨단 보안장비 등이 설치되어 과거와 현재가 잘 공존하는 현상을 일컬을 때 사용한 말이었으나, 토플러는 개인·조직의 제도나 정책이 사회변화 속도를 따라가지 못하는 현상을 두고 동시화 실패라고 표현하였다. 사실 사회 변화에 대한 적응이 제각각이면 갈등과 대립이 일어나기 마련이다. 변화속도를 맞추지 않으면 경쟁에서 낙오한다는 점에서 이 비동시성의 극복은 중요하다. 그러나 사실 인간적으로 생각하면 이 극복은 매우 힘든 일이어서 누구나 피하고 이 현상으로부터 자유로워지고 싶어한다. 시간의 본질은 흘러가는 데 있다. 누구는 가역성 때문에 원점으로 회귀하는 곡선의 형태로 흐른다 하고, 누구는 비가역성에 의해 과거에서 미래를 향하여 직선적으로 흐른다고 한다. 그러나 그것은 중요치 않다. 다만 동시화를 추구하며 강요하는 이 시대에 개인의 환경·경험에 좌우되는 나만의 고유시간이 실제로 존재한다는 것을 아는 것만으로도 우리는 행복하다. 김병식 동국대 부총장

“나도 열심히 이를 닦는데,건강한 치아를 유지할 수 있어 얼마나 기쁜지 모른단다.” 평범한 아버지가 썼을 법한 이 편지의 주인공은 위대한 천재 과학자 알버트 아인슈타인(1879∼1955).불행한 가족사를 잊기 위해 연구에 몰두하려 했던 그의 고독한 내면을 엿볼 수 있는 편지들이 이번 주 공개된다고 미국의 시사주간 타임이 10일 보도했다.편지들은 프린스턴 대학 출판부에서 출판될 예정이다. 이번 편지들은 양녀 마곳이 보관하다 자기가 죽은 뒤 20년간 공개하지 말라고 유언했던 것들로 아인슈타인이 1915년 4월부터 8개월간 가족,친구,학문적 동지들과 주고받은 것이다.이때는 그가 10년 전에 특수상대성이론을 발견한 뒤 일반상대성이론의 돌파구를 찾기 위해 씨름하던 시절이다. 개인적으로는 세르비아 출신 물리학자이자 자신의 1905년 논문에 수학 지식을 접목하는 데 도움을 준 첫째 아내 밀레바 마리치와의 갈등이 폭발한 때이기도 했다.마리치는 그를 베를린에 남겨둔 채 아들 한스 알버트(당시 11세)와 에두아르트(당시 5세)를 데리고 취리히로 가버렸다. 장남 한스는 4월 초에 쓴 편지에서 봄방학에 자신들을 만나러 취리히로 와달라고 간청한다.“아빠,상상해보세요.동생이 곱셈,나눗셈도 할 줄 알아요.왜 저희한테 편지를 안하세요?부활절에 아빠가 우리를 보러 올거라고 동생에게 말해도 되지요?” 아인슈타인은 아들에게 수학을 가르치고 싶어했지만 그럴 수 없어 몹시 속상해했다.그는 “네가 모르는 문제를 물어보아도 내 답장을 읽어볼 때쯤이면 이미 네가 해답을 알고 있지 않겠니?”라고 안타까워했다.그는 두 아들에게 각자 선물을 보내는 한편,이를 잘 닦으라고 신신당부했다. 몇차례 편지가 오갔지만 취리히 행은 이루어지지 않았고 화가 난 한스는 편지 말미에 별칭 ‘아두’ 대신 아버지가 공식 문서에 사용하던 ‘A 아인슈타인’이라고 서명하는 무례함까지 보였다. 그는 마리치가 뒤에서 조종한 것으로 여겼고 그 뒤 둘은 양육비나 휴가 문제로 서로를 공격하는 편지를 주고받았다.이때 그는 마리치를 ‘사기꾼’이라고 비난하기도 했다. 7월에 아인슈타인은 두 부부를 화해시키려고 애썼던 취리히의 의학 교수인 하인리히 쟁거에게 편지를 보내 “취리히에 가보았자 아이들 얼굴도 못 볼게 뻔해요.그러니 난 괴팅겐에 가서 일반상대성이론에 관해 수학자와 얘기를 나눌 거예요.”라고 썼다. 결과적으로 이 선택은 학문적 업적을 위해선 득이 됐다.일반상대성이론의 마지막 걸림돌을 제거할 수 있는 힌트를 얻었기 때문이다. 11월에 그는 한스에게 보낸 편지에서 “내 생애 가장 멋진 논문 하나를 끝냈단다.네가 좀 더 큰 다음,말해줄게.난 점심 먹는 걸 깜박할만큼 연구에 빠져들곤 한단다.”라고 자랑한 뒤 보름 있다 “스위스에서 함께 신년을 맞자꾸나.네 생각은 어떠니?”라고 묻는 편지를 보냈다. 아내 마리치에겐 “아들들과 관계를 방해하지 말아요.”라고 간청했다.우여곡절 끝에 그는 한스의 소원대로 취리히를 찾게 됐고 이때 쟁거에게 “사랑하는 아이들을 볼 수 있다는 생각에 기쁘기 그지 없다.”고 털어놓았다. 아내에겐 아들과 상봉을 위해 분위기를 조성해주고 “아이들을 육체적으로나 정신적으로 건강하게 키워준 데 감사”하는 메모를 건넸다.부활절을 가족과 보낸 아인슈타인은 한스와 하이킹을 다녀오기도 했다. 그는 베를린에서 위장장애에 걸린 자신을 극진히 간호해준 조카 엘자에게 편지를 썼다.“한스가 따듯한 마음에 믿을 만하고 무엇보다 배움에 열정을 가진 점에 놀랐다.”고 했다. 아인슈타인은 마리치에게 이혼을 제의하면서 나중에 노벨상 상금을 타면 위자료로 건네겠다고 했고 몇년 뒤 그녀는 취리히의 방 세개 아파트를 얻는 데 성공했다.그는 엘자와 재혼했고 한스는 나중에 UC버클리대 교수가 돼 아버지 임종을 했다.에두아르트는 불행히도 정신병동에 수감돼 여생을 마쳤다. 임병선기자 bsnim@seoul.co.kr