이론과 간접 증거로만 존재했던 블랙홀을 인류가 마침내 확인했습니다. 세계 8곳의 전파망원경을 연결하여 만든 지구 크기의 가상 망원경인 ‘사건지평선 망원경’(EHT·Event Horizon Telescope)으로 블랙홀을 포착함으로써 1세기 넘게 추적해온 블랙홀의 실체를 드디어 파악하기에 이른 것입니다. 이로써 1915년 발표된 알버트 아인슈타인의 일반 상대성 이론은 다시 한번 검증에 거뜬히 통과하는 쾌거를 이룩했습니다. 즉, 물체의 질량이 주변 시공간을 휘게 하며, 질량이 클수록 시공간의 곡률은 더욱 큰 곡률을 갖게 된다는 내용입니다. 천문학 최대의 화두인 블랙홀이란 과연 무엇일가요? 초간단 정리해보겠습니다. 상상 속에서 태어난 ‘검은 별’(Dark stars) 블랙홀은 우주에서 가장 기이하고도 환상적인 천체라 할 수 있습니다. 물질밀도가 극도로 높은 나머지 빛마저도 빠져나갈 수 없는 엄청난 중력을 가진 존재입니다. 가까이 접근하는 모든 물체를 가리지 않고 게걸스럽게 집어삼키는 중력의 감옥, 블랙홀. 모든 연령층, 모든 직업군을 아우르면서 블랙홀에 대해 크나큰 관심을 불러일으키고 상상력을 자극하는 것은 대체 무엇 때문일까요? 이 괴이쩍은 존재는 최초로 인간의 상상 속에서 태어났습니다. 1783년, 천문학에 관심이 많던 영국의 지질학자 존 미첼이 밤하늘의 별을 보면서 엉뚱한 생각을 합니다. 뉴턴의 중력 법칙과 빛의 입자설을 결합하여, '별이 극도로 무거우면 중력이 너무나 강한 나머지 빛마저도 탈출할 수 없게 되어 빛나지 않는 검은 별이 될 것이다' 이것이 블랙홀 개념의 첫 씨앗이었습니다. 미첼은 이런 생각을 쓴 편지를 왕립협회로 보냈습니다. '만약 태양과 같은 밀도를 가진 어떤 구체의 반지름이 태양의 500분의 1로 줄어든다면, 무한한 높이에서 그 구체로 낙하하는 물체는 표면에서 빛의 속도보다 빠른 속도를 얻게 될 것이다. 따라서 빛이 다른 물체들과 마찬가지로 관성량에 비례하는 인력을 받게 된다면, 그러한 구체에서 방출되는 모든 빛은 구체의 자체 중력으로 인해 구체로 되돌아가게 될 것이다' 그러나 당시 과학자들은 이론적인 것일 뿐, 그런 별이 실재하지는 않을 거라 생각하고 무시했습니다. 이러한 ‘검은 별’ 개념은 19세기 이전까지도 거의 무시되었는데, 그때가지 빛의 파동설이 우세했기 때문에 질량이 없는 파동인 빛이 중력의 영향을 받을 것이라고는 생각하기 힘들었기 때문입니다. 블랙홀 등장, 백조자리 X-1 그로부터 130년이 훌쩍 지난 1916년, 아인슈타인이 우주를 기술하는 뉴턴 역학을 대체하여 시간과 공간이 하나로 얽혀 있음을 보인 일반 상대성 이론을 발표한 직후, 검은 별 개념은 새로운 활력을 얻어 재등장했습니다. 일반 상대성 이론은 중력을 구부러진 시공간으로 간주하며, 질량을 가진 천체는 주변 시공간을 휘게 만든다는 이론입니다. 독일의 카를 슈바르츠실트가 아인슈타인의 중력장 방정식을 별에 적용해서 방정식의 해를 구했습니다. 그 결과, 별이 일정한 반지름 이하로 압축되면 빛마저 탈출할 수 없는 강한 중력이 생기게 되고, 그 중심에는 모든 물리법칙이 통하지 않는 특이점이 나타난다는 것을 알았습니다. 이것을 '슈바르츠실트 반지름'이라고 부릅니다. 이는 어떤 물체가 블랙홀이 되려면 얼마만한 반지름까지 압축되어야 하는가를 나타내는 반지름 한계치입니다. 이에 대해 아인슈타인은 “슈바르츠실트 반지름은 수학적 해석일 뿐, 실재하지 않는다는 것을 내 연구는 보여준다”면서 인정하지 않았습니다. 그러나 그 뒤 핵물리학이 발전하여 충분한 질량을 지닌 천체가 자체 중력으로 붕괴한다면 블랙홀이 될 수 있다는 예측을 내놓았고, 이 예측은 결국 강력한 망원경으로 무장한 천문학자들에 의해 관측으로 입증되었습니다. 1963년 미국 팔로마산 천문대는 심우주에서 유독 밝게 빛나는 천체를 발견했는데, 그것이 검은 별의 에너지로 형성된 퀘이사임을 확인했습니다. 오로지 상상 속에서만 존재하던 검은 별이 2세기 만에 마침내 실마리를 드러낸 것입니다. 사실 이전에는 ‘블랙홀’이란 이름조차 없었습니다. 대신 ‘검은 별’, ‘얼어붙은 별’, ‘붕괴한 별’ 등 이상한 이름으로 불려왔죠. ‘블랙홀’이란 용어를 최초로 쓴 사람은 미국 물리학자 존 휠러로, 1967년에야 처음으로 일반에 소개되었으며, 블랙홀의 실체가 발견된 것은 1971년이었습니다. 그 존재가 예측된 지 거의 200년이 지나서야 이름을 얻고 실체가 발견된 셈입니다. 1971년 미 항공우주국(NASA)의 X-선 관측위성 우후루는 블랙홀 후보로 백조자리 X-1을 발견했습니다. 강력한 X-선을 방출하는 이것이 과연 블랙홀인가를 놓고 이론이 분분했는데, 급기야는 과학자들 사이에 내기가 붙었습니다. 1974년 스티븐 호킹과 킵 손 사이에 벌어진 내기에서 호킹은 백조자리 X-1이 블랙홀이 아니라는 데에 걸었고, 킵 손 교수는 그 반대에 걸었습니다. 지는 쪽이 성인잡지 ‘펜트하우스’ 1년 정기 구독권을 주기로 했죠. 1990년 관측자료에서 특이점의 존재가 입증되자 호킹은 내기에 졌음을 인정하고 잡지 구독권을 킵 손에게 보냈는데, 그 일로 킵 손 부인에게 엄청 원성을 샀다고 합니다. 2005년에는 우리은하 중심에서도 블랙홀이 발견되었는데, 최신 관측자료에 의하면 전파원 궁수자리 A*가 태양 질량의 430만 배인 초대질량 블랙홀임이 밝혀졌습니다. 영화 ‘인터스텔라’ 제작에 자문역으로 참여하기도 했던 킵 손은 나중에 블랙홀 존재를 결정적으로 입증한 LIGO(레이저 간섭계 중력파 관측소)의 블랙홀 중력파 검출로 노벨 물리학상을 받았습니다. 블랙홀 연구에 큰 업적을 남긴 호킹은 노벨상을 받지 못해 안타깝게도 킵 손에게 두 번이나 패배한 형국이 되었습니다.블랙홀 존재, 어떻게 알 수 있나? 블랙홀은 엄청난 질량을 갖고 있지만 덩치는 아주 작습니다. 그만큼 물질밀도가 극도로 높다는 뜻이죠. 예컨대 태양이 블랙홀이 되려면 얼마나 밀도가 높아야 할까요? 슈바르츠실트 반지름의 해 공식으로 구해보면, 70만㎞인 반지름이 3㎞까지 축소되어야 하며, 밀도는 자그마치 1cm^3에 200억 톤의 질량이 됩니다. 각설탕 하나 크기가 그만한 무게가 나간다는 얘기죠. 지구가 블랙홀이 되려면 반지름이 우리 손톱 정도인 0.9cm로 작아져야 합니다. 이처럼 초고밀도의 블랙홀은 중력이 극강이어서 어떤 것도 블랙홀을 탈출할 수가 없습니다. 지구 탈출속도는 초속 11.2㎞이며, 빛의 초속은 30만㎞입니다. 블랙홀의 중력이 너무나 강해 탈출속도가 30만㎞를 넘기 때문에 빛도 여기서 탈출할 수가 없는 거죠. 따라서 우리는 블랙홀을 볼 수가 없습니다. 그런데 과학자들은 블랙홀의 존재를 확인할 수가 있습니다. 어떻게? 블랙홀이 주변의 가스와 먼지를 강력히 빨아들일 때 방출하는 X-선 복사로 그 존재를 탐색할 수 있습니다. 우리은하 중심부에 있는 초대질량 블랙홀은 두터운 먼지와 가스로 뒤덮여 있어 X-선 방출을 가로막고 있습니다. 물질이 블랙홀로 빨려들어갈 때 블랙홀의 사건 지평선 입구에서 안으로 들어가지 않고 스쳐지나는 경우도 있습니다. 블랙홀이 직접 보이지는 않지만, 물질이 함입될 때 발생하는 강력한 제트 분출은 아주 먼 거리에서도 볼 있습니다. 1958년에 미국 물리학자 데이비드 핀켈스타인이 블랙홀의 ‘사건 지평선’ 개념을 처음으로 선보였습니다. 사건 지평선이란 외부에서는 물질이나 빛이 자유롭게 안쪽으로 들어갈 수 있지만, 내부에서는 블랙홀의 중력에 대한 탈출속도가 빛의 속도보다 커서 원래의 곳으로 되돌아갈 수 없는 경계를 말합니다. 말하자면 블랙홀의 일방통행 구간의 시작점이죠. 어떤 물체가 사건의 지평선을 넘어갈 경우, 그 물체에게는 파멸적 영향이 가해지겠지만, 바깥 관찰자에게는 속도가 점점 느려져 그 경계에 영원히 닿지 않는 것처럼 보입니다. 블랙홀은 특이점과 안팎의 사건 지평선으로 구성됩니다. 특이점이란 블랙홀 중심에 중력의 고유 세기가 무한대로 발산하는 시공간의 영역으로, 여기서는 물리법칙이 성립되지 않습니다. 즉, 사건의 인과적 관계가 보장되지 않는다는 뜻이죠. 이 특이점을 둘러싸고 있는 것이 안팎의 사건 지평선으로, 바깥 사건 지평선은 물질이 탈출이 가능한 경계이지만, 안쪽의 사건 지평선은 어떤 물질이라도 탈출이 불가능한 경계입니다. 블랙홀, 화이트홀, 웜홀 1964년, 이론 물리학자 존 휠러가 최초로 ‘블랙홀’이라는 단어를 대중에게 선보인 데 이어 1965년에는 러시아의 이론 천체물리학자 이고르 노비코프가 블랙홀의 반대 개념인 ‘화이트홀’이라는 용어를 만들었습니다. 만약 블랙홀이 모든 것을 집어삼킨다면 언젠가 우주공간으로 토해낼 수 있는 구멍도 필요하지 않겠는가 하는 것이 이 화이트홀 가설의 근거입니다. 말하자면, 블랙홀은 입구가 되고 화이트홀은 출구가 되는 셈이죠. 이렇게 블랙홀과 화이트홀을 연결하는 우주 시공간의 구멍을 웜홀(벌레구멍)이라 합니다. 말하자면 두 시공간을 잇는 좁은 통로로, 우주의 지름길이라 할 수 있습니다. 웜홀을 지나 성간여행이나 은하 간 여행을 할 때, 훨씬 짧은 시간 안에 우주의 한쪽에서 다른 쪽으로 도달할 수 있다는 거죠. 웜홀은 벌레가 사과 표면의 한쪽에서 다른 쪽으로 이동할 때 이미 파먹은 구멍으로 가면 더 빨리 간다는 점에 착안하여 이름지어진 거죠. 하지만 화이트홀의 존재가 증명된 바 없으며, 블랙홀의 기조력 때문에 진입하는 모든 물체가 파괴되어서 웜홀을 통한 여행은 수학적으로만 가능할 뿐입니다. 그래서 스티븐 호킹도 웜홀 여행이라면 사양하고 싶다고 말한 적이 있습니다. 어쨌든 블랙홀의 현관 안으로 들어갔던 물질이 다른 우주의 시공간으로 다시 나타난다는 아이디어는 그다지 놀랄 만한 것은 아니지만, 여기에서 무수한 공상과학 스토리가 탄생했습니다. ‘닥터 후(Doctor Who)’, ‘스타게이트(Stargate)’, ‘프린지(Fringe)’ 등 끝이 없을 정도죠. 이런 얘기들은 하나같이 등장인물들이 우리 우주와 다른 우주 또는 평행우주를 여행한다는 줄거리로 되어 있습니다. 그러한 우주는 수학적으로 성립되는 가공일 뿐으로, 그 존재에 대한 증거는 아직까지 하나도 밝혀진 것이 없습니다. ​그러나 어떤 의미에서 시간여행이 현실적으로 불가능하다는 얘기는 아닙니다. 만약 우리가 엄청난 속도로 여행하거나, 또는 블랙홀 안으로 떨어진다면 외부 관측자의 눈에는 시간의 흐름이 아주 느리게 보일 것입니다. 이것을 중력적 시간지연이라 합니다. 이 효과에 의해 블랙홀로 낙하하는 물체는 사건의 지평선에 가까워질수록 점점 느려지는 것처럼 보이고, 사건의 지평선에 닿기까지 걸리는 시간은 무한대가 됩니다. 즉 사건의 지평선에 닿는 것이 외부에서는 관찰될 수 없습니다. 외부의 고정된 관찰자가 보면 이 물체의 모든 과정은 느려지는 것처럼 보이기 때문에, 물체에서 방출되는 빛도 점점 파장이 길어지고 어두워져서 결국 보이지 않게 됩니다. 아인슈타인의 특수 상대성 이론에 따르면, 빠르게 운동하는 시계의 시간은 느리게 갑니다. 2014년 영화 ‘인터스텔라’는 블랙홀 근처에서 일어나는 이러한 현상을 보여주었죠. 우주 비행사 쿠퍼(매튜 맥커너히)가 시간여행을 할 수 있었던 것은 그 때문입니다. 블랙홀의 사건 지평선 안에는 실제로 어떤 것이 있을까란 문제는 여전히 뜨거운 논쟁거리가 되고 있습니다. 블랙홀 내부를 이해하기 위해 끈이론, 양자 중력이론, 고리 양자중력, 거품 양자 등등 현대 물리학의 거의 모든 이론들이 참여하고 있습니다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

아인슈타인의 일반상대성이론이 발표된 지 104년, 블랙홀의 존재가 예측된 지 103년 만에 드디어 베일 뒤에 숨겨져 있던 블랙홀의 모습이 처음 공개됐다. 이번에 포착된 블랙홀은 지구에서 5500만 광년 떨어져 있는 처녀자리 은하단(團) 중심부에 존재하는 거대은하 M87 중심부에 있는 것으로 무게는 태양 질량의 65억배에 달하는 것으로 알려졌다. ‘이벤트 호라이즌 망원경’(EHT) 프로젝트 연구진은 전 세계 8개의 전파망원경을 하나로 묶은 가상의 전파망원경을 형성해 초대질량 블랙홀 관측에 성공했다고 10일 밝혔다. 2016년 중력파 검출 발표에 이어 3년이 지난 시점에 블랙홀이 실제로 확인됨에 따라 아인슈타인의 일반상대성이론으로 예측됐던 현상들을 모두 발견하게 된 셈이다. 이 때문에 과학자들은 “일반상대성이론의 궁극적 증명에 이르렀다”는 평가를 내리고 있다. 이날 블랙홀 포착 소식은 세계표준시(UT) 기준 10일 오후 1시(한국시간 10일 오후 10시)에 벨기에 브뤼셀에서 유럽연구이사회, 유럽남방천문대(ESO), 독일 막스플랑크 전파천문연구소 연구진이 나서고 덴마크 린그비, 칠레 산티아고, 중국 상하이, 일본 도쿄, 대만 타이베이, 미국 워싱턴DC의 각국 연구진들을 위성으로 연결해 동시 기자회견을 열고 연구 결과를 공개했다.인류 최초로 블랙홀 모습을 포착한 이번 연구에는 전 세계 200여명의 천문학자가 참여했으며 이 중에는 국내에서 활동하는 연구자 8명과 외국에서 활동하고 있는 한국인 과학자 2명이 포함됐다. 이번 연구 결과는 천체물리학 분야 국제학술지 ‘천체물리학 저널 레터스’ 4월 10일자 특별판에 6편의 논문으로 게재됐다. 영화 ‘인터스텔라’에서 묘사된 블랙홀을 비롯해 수많은 SF나 TV 과학다큐멘터리 등에서 지금까지 보여 준 블랙홀은 모두 수학적·물리학적으로 계산하고 추정해 그린 ‘상상도’라고 할 수 있다. 이번에 ‘진짜’ 블랙홀 모습을 포착해 낸 EHT는 미국 하와이에 있는 SMA, JCMT, 애리조나 SMT, 멕시코 푸에블라 LMT, 스페인 안달루시아 IRAM, 칠레 아타카마 ALMA, APEX, 남극 SPT 등 전 세계 8개의 전파망원경을 연결한 가상의 전파망원경이다. ‘초장거리 간섭계’라고도 불리는 EHT는 전파망원경 8개를 연결해 1.3㎜파 파장대에서 거대한 지구 규모의 가상의 망원경을 만든 것으로 프랑스 파리 카페에서 미국 뉴욕에 있는 신문의 글자를 읽을 수 있을 정도의 해상도를 갖고 있다. EHT는 블랙홀의 외부 경계면인 ‘이벤트 호라이즌’(사건의 지평선)을 관측해 왔으며 관측 데이터들은 미국 매사추세츠공과대(MIT)와 독일 막스플랑크 전파천문연구소에서 분석됐다. EHT가 5일간 관측해 얻는 데이터는 대략 4페타바이트(PB) 분량으로 MP3 음악이라고 가정할 경우 재생하는 데만 8000년이 걸릴 정도로 방대하다. 이번에 블랙홀 포착에 활용된 데이터는 2017년 4월 5~14일 열흘간 수집된 것이다. 이처럼 엄청난 블랙홀 빅데이터를 분석해 이번에 그 결과를 발표한 것이다. 당초 2017년에 첫 사진을 발표할 예정이었지만 남극에 있는 SPT의 데이터 전달 문제 때문에 지연되면서 2년이 늦춰지게 된 것으로 알려졌다. 사실 빛조차 빠져나갈 수 없어 ‘검은 구멍’이라는 이름을 가진 블랙홀 영상을 찍기란 쉽지 않은 일이다. 블랙홀의 강한 중력은 블랙홀 외곽부인 이벤트 호라이즌 바깥을 지나는 빛도 휘어지게 만든다. 이 때문에 블랙홀 뒤편에 있는 밝은 천체나 블랙홀로 빨려 들어가는 천체와 물질들이 내뿜는 빛이 왜곡되면서 블랙홀 주위를 휘감게 된다. 이렇게 휘어지고 왜곡된 빛들은 우리가 볼 수 없는 블랙홀을 비춰 블랙홀 윤곽이 드러나게 만든다. 이번 EHT가 찍은 것도 엄격하게 따지면 블랙홀의 모습이라기보다는 블랙홀의 윤곽, 일명 ‘블랙홀의 그림자’이다. 연구팀은 방대한 관측자료를 보정하고 영상화 작업을 거쳐 고리 형태의 구조와 중심부의 어두운 지역인 블랙홀의 그림자를 발견했다. EHT 프로젝트 총괄단장인 미국 하버드스미스소니언 천체물리센터 셰퍼드 도에레만 박사는 “시공간의 휘어짐, 초고온 가열 물질, 강한 자기장 등 물리적 요소를 포함시킨 컴퓨터 시뮬레이션과 관측 자료들이 놀랄 만큼 일치되는 것에 깜짝 놀랐다”며 “불과 한 세기 전까지만 해도 불가능하리라 여겼던 일을 이번에 수많은 과학자들의 협력을 통해 이뤄 냈다”고 말했다. 2016년 중력파 검출 발표 이후 이번 블랙홀 발견 소식은 과학자들은 물론 전 세계인들을 흥분에 휩싸이게 만든 과학사의 역사적 순간으로 기록됐다. 사실 ‘블랙홀’은 사회, 정치, 문화 등 과학 이외의 다양한 분야에서 많은 사람들이 흔히 사용하지만 블랙홀이 정확하게 어떤 형태이며 어떤 물리학적 의미를 갖는지에 대해서는 잘 알지 못한다. 블랙홀을 간단히 표현하면 표면 중력이 엄청나게 강한 천체이다. 블랙홀의 표면 중력은 너무 커 이를 벗어나기 위한 최소한의 속도인 ‘탈출 속도’ 크기가 광속보다 크다. 탈출 속도가 광속보다 크다는 이야기는 빛도 그 천체 밖으로 빠져나오기 어렵다는 말이다. 그래서 그 천체를 바라보면 어둡게 보이는 것이다. 중력법칙에 근거해 빛이 탈출할 수 없는 별에 대한 언급은 18세기 프랑스 수학자 피에르 시몽 라플라스가 처음 했다. 오늘날 이야기되고 있는 블랙홀은 1915년 아인슈타인이 일반상대성이론을 발표하고 이듬해 독일 천문학자 카를 슈바르츠실트가 상대성이론을 바탕으로 처음으로 예견했다. 슈바르츠실트의 예측에 따르면 블랙홀은 밀도와 중력이 무한대여서 모든 물질이 빨려 들어가는 ‘특이점’과 블랙홀 경계면이라고 할 수 있는 이벤트 호라이즌으로 구성돼 있다. 이후 “블랙홀은 생각만큼 까맣지 않다”는 말을 남기며 평생을 블랙홀 연구에 바친 영국의 물리학자 스티븐 호킹은 로저 펜로즈와 함께 ‘특이점 정리’에 대한 증명을 통해 우주 곳곳에 블랙홀이 존재할 가능성이 있다는 것을 보여 줬다. EHT 과학이사회 위원장 하이노 팔케 네덜란드 라드바우드대 교수는 “이벤트 호라이즌에서 빛이 블랙홀의 강력한 중력으로 휘어져 만들어진 그림자는 블랙홀이라는 매혹적인 천체에 대해 많은 것을 알려주고 있다”며 “이번 블랙홀 발견이 우주의 생성과 진화에 대해 더 많은 지식을 얻을 수 있는 계기가 될 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

‘3월 14일’이라고 하면 가장 먼저 떠오르는 것은 무엇인가요. 사랑에 빠진 사람이라면 달콤한 사탕과 함께 한 아름 꽃다발 받기를 기대하며 ‘화이트데이’를 떠올리겠지요. 과학을 좀 아는 사람이라면 다른 것들이 연상될 겁니다. 우선 유럽이나 미국에서 3월 14일은 수학 시간에 원과 관련된 문제가 나올 때면 항상 등장하는 원주율 ‘π’(파이)를 의미하는 ‘파이데이’입니다. 원둘레를 지름으로 나눈 값인 π는 ‘둘레’를 의미하는 그리스어 ‘페리메트로스’(περιμετρο)의 제일 앞 글자를 따왔습니다. 원주율을 숫자로 표시하면 3.141592…로 길게 이어지는 무한소수입니다. 그래서 매년 3월 14일 오전 1시 59분이 되면 원주율 탄생을 축하하는 ‘파이데이 행사’가 전 세계 곳곳에서 열립니다. 보통 사람들에게 π는 수학 문제를 풀 때나 필요하지만 과학사를 보면 π의 정확한 값을 구하기 위해 오랜 시간 많은 과학자들이 도전했습니다. 원주율에 대한 관심은 건축기술이 발달한 고대 이집트에서 시작됐습니다. 그러던 중 그리스 수학자 아르키메데스가 원과 같은 넓이를 지닌 정사각형을 눈금 없는 자와 컴퍼스로만 그리는 ‘원적문제’를 해결하는 과정에서 3.14라는 근사값을 처음으로 유추해냈습니다. 17세기 말 영국의 아이작 뉴턴과 독일의 고트프리트 라이프니츠가 만든 미적분 덕분에 원주율 계산은 훨씬 수월해졌습니다. 1882년 독일 수학자 페르디난트 린데만이 π값이 무리수이면서 초월수라는 사실을 증명하면서 정확한 원주율 값을 찾으려는 시도들을 끝냈습니다. 그렇지만 요즘도 슈퍼컴퓨터 개발 후 성능시험을 할 때 무한소수인 원주율을 소수점 이하 몇 자리까지 계산할 수 있는지를 본답니다. 파이데이로 알려져 있던 3월 14일이 지난해부터는 과학계에 더욱 특별한 날이 됐습니다. 바로 뉴턴과 알베르트 아인슈타인의 계보를 잇는 금세기 최고의 이론물리학자 스티븐 호킹 박사가 타계한 날이기 때문입니다. 호킹 박사는 지동설을 주장한 갈릴레오 갈릴레이가 사망한 지 정확히 300년이었던 1942년 1월 8일에 태어나 상대성이론을 만들어 낸 아인슈타인이 태어난 지 109년이 되는 지난해 3월 14일, 아인슈타인과 똑같은 76세의 나이로 세상을 떠났습니다. 블랙홀 연구에 있어서 호킹 박사 이전과 이후로 나뉠 정도로 우주론에서 그의 영향은 상당합니다. 호킹 박사는 일반상대성 이론에서는 반드시 특이점이라는 것이 존재해야 한다는 것, 블랙홀도 에너지를 방출하기 때문에 반드시 검은색 구멍이라고 볼 수 없다는 점 두 가지를 증명해 냈습니다. 즉 일반상대성 이론에 따르면 빅뱅이나 블랙홀이 반드시 존재해야 하며 블랙홀 경계구간인 이벤트 호라이즌 근처에서는 블랙홀도 빛을 내고 에너지를 내뿜는 호킹 복사를 한다는 것을 밝혀낸 것입니다. 그의 연구 덕분에 영화 ‘인터스텔라’도 가능했다고 하면 지나친 말일까요. 호킹 박사의 젊은 시절을 그린 영화 ‘사랑에 대한 모든 것’을 보면 그는 삶을 즐길 줄 아는 ‘로맨티스트’였음을 알 수 있습니다. 화이트데이이자 호킹 박사의 기일을 맞아 그가 평소에 입버릇처럼 한 말이 다시 생각납니다. “당신이 사랑하는 사람들이 살고 있는 곳이 아니라면 이 큰 우주도 별 의미가 없을 것입니다.” 밤하늘의 별이 된 호킹 박사를 생각하며 사랑으로 가득 찬 하루가 됐으면 좋겠습니다. edmondy@seoul.co.kr

지난 1월 29일자 미국 뉴욕타임스는 앞으로 지구 전역에서 한파와 폭염, 폭우와 폭설, 폭풍 등이 일상화될 것이라고 경고하고 나섰다. 1938년 영국 공학자인 캘런더가 화석연료를 연소시킬 때 나오는 이산화탄소가 지구 온도를 높여 인류의 존속에 부정적 영향을 미칠 것이라는 주장을 한 이래 많은 과학자가 이 문제의 심각성을 알리고자 노력해 왔다. 2009년 영국 런던 킹스칼리지의 흄 교수는 기후변화를 위키드 프로블럼(wicked problem)으로 규정하고 전 지구적 차원에서 해결책을 찾아야 한다고 역설했다. 실제로 지난 몇 년 사이에 북극 소용돌이가 기후온난화로 약해진 제트기류를 뚫고 남하해 미국 전역에 기록적 한파를 몰고 왔고, 지구 반대편인 호주에서는 기록적인 폭염과 산불로 사우스오스트레일리아의 주도 애들레이드의 기온이 섭씨 46도를 넘어섰다. 2018년 76세를 일기로 타계한 세계적 물리학자 스티븐 호킹 박사도 지구온난화의 위험에 대해 이렇게 경고했다. “온실효과와 지구온난화는 궁극적으로 지구의 기후를 매우 뜨겁고 황산비가 내리는 섭씨 250도의 금성처럼 만들어 버릴 개연성이 매우 높다”고 말이다. 이런 환경 위기를 극복하려고 수많은 노력이 유엔을 중심으로 이루어졌다. 국경을 넘어 이동하는 대기오염물질을 통제하기 위해 1979년 유럽 국가들이 중심이 돼 체결한 제네바협약, 유엔환경계획(UNEP)과 세계기상기구(WMO)가 중심이 돼 기후변화에 관한 정부간협의체(IPCC)를 조직하고 이산화탄소의 배출량을 1988년 수준에서 20% 감축하기로 한 토론토회의, 그리고 1992년 브라질 리우에서 선진국의 우선 감축을 강조하는 기후변화협약에 154개국이 서명함으로써 최초로 지구적 차원에서 기후변화에 대처하는 공동 노력이 빛을 보게 됐다. 이러한 온실가스 감축 의무를 구체화하기 위해 1997년 일본 교토에서 개최된 제3차 당사국 총회에서는 교토의정서를 채택했다. 그럼에도 불구하고 이 의정서 참여국에는 그 당시 세계에서 가장 많이 온실가스를 배출하던 미국이 불참했고, 온실가스 다배출국인 중국과 인도는 개도국으로 분류되면서 감축 의무에서 제외됐다. 이런 기후변화에 대한 제도적 결함은 2015년 12월에 파리에서 개최된 제21차 당사국 총회에서 극적으로 2020년 이후 적용될 새로운 체제에 대한 합의가 이루어짐으로써 해결됐다. 이러한 신기후 체제하에서는 과거 교토의정서와 달리 선진국에만 온실가스 감축 의무가 있는 것이 아니라 195개 당사국 모두에게 구속력이 있는 온실가스 감축 의무가 부과되게 됐기 때문이다. 사실 20세기가 자본주의와 공산주의의 대결이었다면 21세기는 자본주의와 생태주의 간의 대결로 귀결될 것이다. 양쪽 시각을 서로 조화롭게 포용하는 제3의 길을 모색하지 않는다면 인류의 앞날이 비극적으로 끝나게 될 수 있는 절체절명의 순간에 파리협정이라는 옥동자가 탄생한 것이다. 그런데 문제는 미국에서 트럼프 행정부가 들어서면서 불거지기 시작했다. 미국 제45대 대통령으로 당선된 도널드 트럼프는 기후변화는 거짓이고 사기라고 주장하면서 2017년 6월 파리기후변화협약 탈퇴를 선언한 것이다. 이는 1981년에 미국 40대 대통령으로 당선된 로널드 레이건이 환경 위기는 과학적 인과성이 결여된 거짓 주장에 불과하다고 주장하면서 친기업적 성향의 인물을 환경 분야 각료로 임명한 것과 정확히 일치한다. 이 각료들은 거의 대부분 재임 중에 의회의 탄핵을 받아 해임됐다. 트럼프의 이러한 주장을 비웃기라도 하듯 2019년 세계경제포럼(일명 다보스포럼)에서 안토니우 구테흐스 유엔 사무총장은 기조연설을 통해 세계 경제를 가장 위협하고 있는 지구온난화를 방지하기 위해서 각국 정부는 과감한 행동에 나서야 할 것이라고 역설했다. 빌 게이츠도 지구온난화 방지를 위해 자신의 사재를 털어 친환경 에너지 개발에 박차를 가하고 있다. 지구를 보존하고 우리 인류가 지속가능한 발전을 이룩해 내려면 제2종 오류보다 제1종 오류를 줄이는 데 전력을 투구해야 한다. 다시 말해 기후변화가 환경 위기의 주범인데도 불구하고 이를 애써 부정하려는 정책적 선택을 정치인들이 못 하도록 전 인류의 운명을 걸고 막아야 한다.

뉴호라이즌스가 촬영한 울티마 툴레(Ultima Thule)의 모습을 엮어 만든 영상이 최초로 공개됐다. 울티마 툴레는 65억㎞ 떨어진 카이퍼 벨트(Kuiper Belt·태양계 끝자락에 수많은 천체가 도넛 모양으로 밀집해 있는 지역) 내 천체로, 공식 이름은 ‘2014 MU69’다. 두 천체가 충돌로 인해 눈사람 형태로 붙어 있으며, 큰 쪽이 울티마, 작은 쪽이 툴레로 각각 명명됐다. 이를 촬영한 뉴호라이즌스는 2006년부터 9년을 날아간 끝에 2015년 7월 명왕성 근접비행에 성공했다. 또 지난 1일에는 울티마 툴레 상공 3500㎞까지 접근하는 역사적인 기록을 세운 뒤 현재는 더 먼 우주로 향하고 있다. 미국항공우주국(NASA)이 이번에 공개한 영상은 뉴호라이즌스가 울티마 툴레에 가장 근접했던 지난해 12월 31일부터 지난 1일까지 촬영한 모습을 한데 엮은 것으로, 마치 눈앞에서 직접 울티마 툴레에 다가가는 듯한 착각을 불러일으킨다. 이번 영상은 눈사람을 닮은 울티마 툴레의 모습을 더욱 생생하게 보여주며, 뉴호라이즌스의 역사적인 탐험을 다시 한 번 되새기는 기회가 될 것으로 보인다. 한편 뉴호라이즌스는 현재까지 인류가 보낸 탐사선 중 지구에서 가장 먼 곳까지 도달하는데 성공해 전 세계의 관심을 한 몸에 받았다. 이와 관련해 영국의 전설적인 록 밴드 퀸의 기타리스트 브라이언 메이는 지난 3일 뉴호라이즌스가 울티마 툴레 가까이 근접 비행한 것을 축하하는 주제곡을 유튜브를 통해 전 세계에 공개했다. 세계적인 천체물리학자 스티븐 호킹의 육성도 포함된 이 주제곡은 뉴호라이즌스가 울티마 툴레에 근접 비행할 당시 미국 존스홉킨스대 응용물리연구소(APL)에 울려 퍼지기도 했다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

호킹의 빅 퀘스천에 대한 간결한 대답/스티븐 호킹 지음/배지은 옮김/까치/300쪽/1만 7000원“사람들은 인간과 같은 외모의 신을 머릿속에 그리고 인간과 신이 사적인 관계를 맺을 수 있다고 믿는다. 우주가 얼마나 광대한지를 감안하면, 그리고 그 안의 인간의 삶이 얼마나 하찮고 우연적인 것인지를 생각해 본다면, 인간의 모습을 한 신은 상당히 믿기 어렵다.” ‘아인슈타인 이후 최고의 이론 물리학자’로 불린 스티븐 호킹은 신의 존재에 관해 이렇게 말한다. 그리고 덧붙인다. “나는 우주가 과학의 법칙에 따라서 무(無)에서 자연스럽게 생겼다고 생각한다.” 지난해 3월 76세로 타계한 스티븐 호킹의 유작 ‘스티븐 호킹의 빅 퀘스천에 대한 간결한 대답’은 이렇게 매정하기 짝이 없다. 예상은 했지만, 이 정도로 단호할 줄이야.●호킹의 유작… 첫 장부터 神을 부정하다 그의 유작은 흥미로운 주제지만 쉽게 답하기 어려웠던 주제, 그래서 논란이 끊이지 않는 10개의 주제에 관한 답을 담았다. ▲신은 존재하는가 ▲모든 것은 어떻게 시작되었는가 ▲우주에는 다른 지적 생명체가 존재하는가 ▲우리는 미래를 예측할 수 있는가 ▲블랙홀 안에는 무엇이 존재하는가 ▲시간여행은 가능한가 ▲우리는 지구에서 살아남을 것인가 ▲우리는 우주를 식민지로 만들어야 하는가 ▲인공지능은 우리를 능가할 것인가 ▲우리는 미래를 어떻게 만들어야 하는가. 원서는 지난해 10월 ‘어려운 질문에 대한 간략한 답변’이라는 제목으로 나왔고, 이번에 한국어 번역본으로 출간됐다. 호킹이 신의 존재를 부정하고, 다가올 디스토피아를 예고한다고 알려지며 출간 전부터 화제가 됐다. 실제로 책은 첫 장에서 신을 부정하며 시작한다. 그의 주장에 (인간의 형상을 한) 신을 믿는 이들은 이렇게 반박할지 모른다. “우주가 138억년 전 빅뱅에서 출발했다면, 빅뱅 이전은 무엇이 있으며, 빅뱅은 또 누가 한 일인가?” 호킹은 여기에 ‘양자역학’과 ‘상대성이론’을 들어 반박한다. 원자 수준을 지나 더 작은 수준의 아원자까지 들어가면 입자들은 사실상 아무렇게나 생기고 가끔 없어지고 다른 곳에서 생기기도 한다. 블랙홀에서는 시간까지 휘는데, 블랙홀에 시간을 넣고 거꾸로 돌아가면 결과적으로 하나의 점에 이른다는 것. 결국 빅뱅 직전, 무한히 작으면서 밀도가 높은 블랙홀에는 신이 존재할 시간조차 없다고 강조한다. ●“AI와 함께 살아갈 준비를 해야 한다” 우주의 기원을 살핀 호킹은 이후 역사와 크기를 설명하며 다른 별에 사는 외계인과의 접촉이 어렵고, 우주가 여러 역사를 가지지만 시간여행을 막는 쪽으로 흐르는 ‘연대기 보호 가설’에 따라 시간여행 역시 어렵다고 차근차근 설명한다. 이어 인류의 현재 상태를 진단하고, 우리가 가야 할 미래까지 짚어낸다. 인류가 지금처럼 지낸다면, 기후변화로 바다의 수온이 오르고 빙하가 녹으면서 대량의 이산화탄소가 방출돼 지구 기후가 금성처럼 섭씨 250도에 이를 수 있다고 우려한다. 여기에 인간의 지능을 넘어선 인공지능(AI)이 인류에 큰 위협이 될 수 있으며, 핵전쟁, 운석 충돌, 200만년 이후 지구 붕괴 등을 고려할 때 우리는 언젠가 지구를 떠나야 한다고 주장한다. 다만 호킹은 우리가 준비한다면 미래가 아주 어둡지는 않다며, 일말의 가능성을 남겨 놓는다. 우리가 협력하면 인류가 저지를 수 있는 위험은 충분히 막아낼 수 있으며, AI 역시 제대로 된 제어장치를 마련해 놓으면 우리 삶을 더 윤택하게 만든다고 말한다. 그는 “지금은 어찌 보면 (콜럼버스가 신대륙을 발견한) 1492년 이전의 유럽과 비슷하다”면서 다른 별로 탐사에 적극적으로 나설 것을 여러 차례 강조한다. ●명확한 대답… 철학책에 가까운 과학책 호킹은 아인슈타인의 상대성이론, 양자역학을 비롯한 어려운 과학 이론에 관한 설명은 될 수 있으면 간결하게 줄였다. 적절한 비유와 논리적 전개 덕분에 의외로 술술 읽힌다. 주제 자체가 워낙 광대해 과학책이라기보다 철학책에 가깝다는 생각도 든다. 답하기 어려운 질문에 가장 쉬우면서 명확한 답을 내놓은 까닭에, 벽두지만 가히 ‘올해 최고의 과학책’으로 꼽을 만하다. 지구라는 행성에서 아주 특별한 삶을 살았고, 물리학 법칙과 머릿속 생각만을 이용해 우주를 여행했던 호킹은 자신의 생애를 압축하고, 과학자로서 그의 태도를 보여 주는 동시에, 인류의 갈 길을 가리키는 자신의 유언으로 끝을 맺는다. “그러므로 발을 내려다보지 말고 고개를 들어 별을 바라보자. 눈으로 보는 것을 이해하려 하고 우주가 존재할 수 있는 이유가 무엇인지 의문을 품도록 노력하자. 상상력을 가지자. 삶이 아무리 어려워도, 세상에는 해낼 수 있고 성공을 거둘 수 있는 일이 언제나 있다. 중요한 것은 포기하지 않는 것이다. 상상력을 가두지 말자. 미래를 만들어 나가자.” 김기중 기자 gjkim@seoul.co.kr

지난 한 해 과학자들이 관심을 가졌던 키워드는 ‘암’ ‘블록체인’ ‘빅데이터’ ‘인공지능’(AI)로 조사됐다. 과학저널 ‘네이처’는 세계적인 학술지 출판사인 엘스비어에서 운영하는 학술데이터베이스인 ‘스코퍼스’(Scopus)에서 가장 많이 검색된 키워드를 분석해 지난 7일 밝혔다. 네이처는 지난해 검색된 학술 키워드와 2017년도에 가장 많이 검색된 학술키워드의 순위 변동도 분석해 냈다. 그 결과 2년 연속 ‘암’이 과학자들이 가장 많이 검색한 키워드 1위로 나타났다. 그 다음으로 많이 검색된 용어는 ‘블록체인’으로 조사됐다. 특히 눈에 띄는 것은 ‘머신 러닝’과 ‘딥 러닝’과 같은 인공지능(AI) 관련 용어들이 상위 20위권 내에 포진됐다는 점이다. 지난해 13위에 머물렀던 ‘인공지능’도 4위에 랭크됐다. 이렇게 AI 관련 용어들의 검색이 많이 된 것은 관련 연구 결과들이 다양한 분야에서 속속 나타나고 있기 때문으로 분석됐다. 영국 케임브리지대 미래지성센터의 과학-커뮤니케이션 연구자인 칸타 디알 박사는 “AI와 관련한 연구나 AI를 활용한 연구를 위해 R&D 자금을 지원 받고 있는 사람들이 많아졌다는 방증이기도 하다”라며 “AI 관련 연구소와 관련 연구 프로젝트들도 늘어나고 있기 때문에 2019년에도 이와 같은 추세는 계속될 것”이라고 설명했다.또 ‘빅데이터’도 2017년 6위에서 지난해 3위로 뛰어올랐으며 블록체인 기술에 대한 인기도 폭발적으로 증가해 19위에서 지난해 2위로 뛰어올랐다. 영국 맨체스터대 키에론 플래네건 과학기술정책 교수는 “과학기술계에서 유행어는 현재 연구 추세를 보여주는 것 뿐만 아니라 과학자들이 구체적으로 알고 싶어하는 것들을 반영하는 경향도 크다”라며 “블록체인 같은 경우도 과학자들이 자신의 연구에 블록체인을 어떻게 적용할 수 있을까 관심을 가진 것일 뿐 이에 대한 구체적인 연구성과로 이어지지 않는 경우도 많다”라고 설명했다. 또 한국에서 ‘4차 산업혁명’이라고 불리는 ‘인더스트리 4.0’도 과학자들이 지난해 많이 검색했던 용어 10위에 자리잡았다. 반면 ‘그래핀’은 2017년 7위에서 지난해 13위로 밀려났고, 2017년 9위와 10위를 기록했던 스트레스와 사물인터넷(IoT)는 물론 비만 역시 지난해는 20위권 밖으로 밀려났다. 네이처는 구글 뉴스랩을 통해 일반인들이 가장 많이 검색한 과학키워드도 분석했다. 네이처는 과학 관련 용어 중 빅뱅이론 같은 TV드라마, 쥬라기 월드 같은 영화, 기업명, 게임 등은 분석에서 제외했다. 그 결과 지난해 일반인들이 가장 많이 검색한 상위 5개 검색어는 수학 방정식과 상수들이었다. 지난해 가장 많이 검색됐던 용어는 ‘원의 면적’이었으며 두 번째는 ‘빛의 속도’, 그 다음은 ‘삼각형 면적’, ‘원주 공식’ ‘원통 부피’로 나타났다. 2017년에 일반인이 검색한 1~5위까지 과학 용어들은 일식 안경, 2017년 일식, 진드기, 원의 면적, 2017년 일식시간이었다.일반인들의 과학용어 검색 양은 1년 내내 일정한 분포를 보이지만 특정 달에 감소하거나 증가하는 추세도 뚜렷하게 나타나고 있다. 지난해 3월 영국의 세계적인 물리학자 스티븐 호킹 박사가 타계했을 때와 일식이나 월식이 있을 때는 검색량이 급증했다. 미국의 천문학자 닐 디그레스 타이슨은 2017년과 2018년 두 해에 걸쳐 유일하게 10위권 안에 포함된 검색어로 나타났다. 2017년에는 일식과 월식 등 천체현상 때문인 것으로 분석되며 지난해에는 타이슨 박사의 대학시절 성추문 때문인 것으로 분석됐다. 영국 런던에 있는 구글 뉴스랩 트렌드분석가인 샘 월시 연구원은 “정확히 어떤 추세가 있다고 말하기는 어렵지만 여름과 겨울에는 과학관련 용어의 검색 숫자가 확연히 줄어드는데 이는 휴가철이기 때문일 것으로 추정된다”며 “학생들의 학기가 진행 중인 때나 중간, 기말시험이 있는 5월 쯤에는 과학관련 용어 검색이 급증하는 추세를 보이는 것을 알 수 있다”고 말했다.유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

이세돌 9단과의 대국에서 압승을 거둔 바둑 인공지능 ‘알파고’를 만들어 낸 구글 딥마인드가 지난해 말 보드게임 분야에서 활용가능한 범용 인공지능 ‘알파제로’를 공개해 전 세계를 놀라게 했다. 최근 인공지능 기술이 눈부시게 발전하고 있다고는 하지만 사람처럼 모든 분야를 배워 활용할 수 있는 수준에는 이르지 못하고 있다. 또 특정 분야에서 활용되는 인공지능 역시 아직까지는 완벽하지 못한 것이 사실이다. 일반 대중들이 가장 가깝게 느끼는 인공지능인 AI 스피커 같은 경우도 목소리를 정확히 인식해 명령을 수행하는데는 어려움이 있다. 그런데 최근 잇따라 사람들이 머릿 속 생각을 말이나 글로 바꿔주는 기술이 초보적이기는 하지만 가능하다는 연구결과가 발표되고 있다. 세계적인 과학저널 ‘사이언스’는 지난 2일자에 이와 관련한 연구 추세를 소개했다. 뇌신경 손상으로 인해 말을 하거나 글을 쓸 수 없는 환자들의 경우 머릿 속으로는 말하고자 하는 내용이 있지만 이를 밖으로 끄집어 낼 수 있는 방법이 아직까지는 없다. 그런데 미국 콜드스프링하버 연구소에서 운영하는 생물학 분야 출판 전 논문공개 사이트인 ‘’바이오아카이브’(bioRxi)에 최근 공개된 세 편의 논문에 따르면 뇌 속에 이식된 전극을 통해 얻은 신호를 신경망 컴퓨터를 이용해 단어와 문자로 재구성하는데 성공했으며 일부는 사람들이 바로 이해할 수 있을 정도의 수준이 됐다는 것이다. 지난해 초 타계한 세계적인 물리학자 스티븐 호킹처럼 눈이나 미세한 몸짓으로 컴퓨터 커서를 작동시키거나 화면의 글자를 선택해 말을 하거나 글을 쓸 수 있지만 언어의 톤이나 억양을 조절하거나 대화에 빠르게 끼어들지는 못한다. 연구팀들이 개발한 기술은 인공지능과 신경망 컴퓨터를 이용해 뇌 신호를 언어로 직접 전환할 수 있는 방법의 첫 발을 내딛은 수준이다. 우선 미국 컬럼비아대, 호프스트라 노스웰 의대 공동연구팀은 5명의 뇌전증 환자의 청각피질에서 얻은 전기신호를 바탕으로 연구를 수행했다. 연구팀은 환자들이 오디오북과 숫자를 말하는 사람들의 목소리를 들을 때 발생하는 전기신호를 분석해 생각을 언어로 표현할 수 있도록 구성했다. 그 다음 사람들의 신경 신호를 컴퓨터 음성으로 재구성해 사람들에게 들려준 결과 75% 정도의 정확성으로 알아들었다는 것이다. 이 연구는 지난해 10월 바이오아카이브에 실렸다. 바이오아카이브 11월 말에 실린 또 다른 논문에는 독일 브레멘대, 네덜란드 마스트리흐트대, 미국 노스웨스턴대, 버지니아 커먼웰스대 공동연구팀이 뇌종양 수술을 받은 환자 6명을 대상으로 한 연구결과가 실렸다. 연구팀은 환자들에게 한 음절씩 단어를 크게 읽도록 해 녹음하는 동시에 전극으로 뇌의 음성계획영역과 목소리로 단어를 발음하도록 명령을 내리는 운동영역의 전기신호를 기록했다. 연구팀은 신경망 컴퓨터로 전기신호를 오디오 기록과 매핑시킨 다음 환자들이 발음하지 않은 단어를 생각하도록 해 인공지능으로 단어를 말할 수 있도록 해본 결과 40% 이상 이해 가능한 것으로 나타났다는 것이다.미국 캘리포니아 샌프란시스코대(UCSF) 의대 신경외과 연구팀은 세 명의 뇌전증 환자들에게 글을 읽도록 한 뒤 언어영역과 운동영역에서 포착된 뇌신호로 끄집어 낸 다음 이 신호들을 재조합해 컴퓨터가 문장을 구성하도록 했다. 이렇게 뇌 신호로만으로 만들어진 컴퓨터 언어를 166명의 일반인들에게 들려준 뒤 이해정도를 측정한 결과 80% 이상의 정확도로 이해가 됐다는 연구결과를 발표했다. 이들은 앞선 연구진들보다 한 발 더 나아가 문장을 생각하도록 하고 소리 내지 않고 입만 뻥긋하는 동안 전기신호만으로 인공지능 컴퓨터가 문장을 구성하는데도 성공했다. 크리스티앙 헤르프 네덜란드 마스트리흐트대 교수는 “뇌-컴퓨터 인터페이스 연구는 생각을 컴퓨터의 목소리로 즉시 구성해내는 것이 궁극적인 목표”라면서 “상상된 언어를 실제로 구현하기 위해서는 좀 더 노력이 필요하겠지만 AI 기술과 결합될 경우 말하지 못하는 환자들에게도 일종의 ‘언어보철물’이 생기는 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

2018년은 굵직한 사회적, 정치적 이슈들이 쏟아졌던 한 해였다. 과학계에서도 지난 3월 세계적인 과학자 스티븐 호킹이 세상을 떠났고 지난달 말에는 중국 과학자가 세계 최초로 유전자 편집 아기를 탄생시켜 충격에 빠지게 하는 등 사건 사고들이 많았다. 사이언스와 네이처 등 과학저널과 다양한 과학단체들에서도 올 한 해 주목받았던 과학 이슈들을 발표하며 한 해를 정리하고 있다.이런 가운데 네이처는 2019년에 관심을 갖고 지켜봐야 할 과학이슈 10선을 꼽아 발표했다. 특히 중국과 관련된 이슈가 2개나 선정되면서 내년은 중국의 ‘과학굴기’가 본격화되는 한 해가 될 것으로 과학계는 보고 있다. 네이처는 기후변화로 인한 남극 빙하의 변화에 대한 연구 프로젝트를 내년에 주목해야 할 과학이슈 1순위로 꼽았다. 2019년 1월 미국과 영국 과학자들은 남극에서 70여년 만에 최대 규모의 공동연구를 시작하게 된다. 5년 동안 진행될 이번 연구 프로젝트를 통해 과학자들은 남극 대륙의 5대 빙하 중 하나인 트웨이츠 빙하가 녹는 속도를 측정해 완전 붕괴 조건과 붕괴에 걸리는 시간을 예측한다. 또 연구진은 무인잠수정과 바다 표범에 센서를 부착해 남극의 해양조건도 연구할 계획이다. 내년 말에는 유럽 과학자들이 남극에서 150만년 된 얼음 코어를 찾는 시추 프로젝트를 시작한다. 이런 연구들은 고(古)기후와 기상조건을 파악함으로써 기후변화의 심각성을 그대로 보여주게 될 것으로 전망된다.중국의 ‘과학굴기’ 역시 내년에 주목해야 할 부분이다. 내년 말 세계 각국이 ‘2018년 회계보고서’를 발표하면 중국은 미국을 밀어내고 ‘세계 최대의 연구개발(R&D) 투자국가’로 떠오를 전망이다. 중국의 연구 수준은 주요 2개국(G2)인 미국에 비해 여전히 뒤처져 있지만 2003년부터 과학분야 투자가 급격히 늘어나고 있다는 점을 고려하면 질적 수준에서도 미국을 따라잡는 것은 시간문제라는 평가를 내리는 연구자들이 늘고 있다. 중국은 12억 위안(약 1960억원)을 들여 지름 500m로 축구장 3개가 들어갈 정도의 세계 최대 전파망원경(FAST) ‘텐옌’(天眼)을 만들어 2016년부터 예비가동을 시작했다. 예비가동 2년 동안 50여개의 펄사(빠른 속도로 자전하는 고밀도의 죽은 별)를 관측한 텐옌은 내년 9월 본격가동되면서 전 세계 과학자들에게도 개방될 예정이다. 중국은 이를 통해 정체불명의 고속전파폭발과 성간가스구름에서 나오는 희미한 신호를 관측하는 등 중국을 천문연구의 중심지로 만들려는 야심 찬 계획을 갖고 있다.지구온난화로 인한 기후변화가 가속화되면서 영화 ‘지오스톰’(2017)이나 ‘어벤져’(1998)에서처럼 인공적으로 지구온난화를 막기 위한 ‘지구공학’ 실험도 내년에 사상 처음으로 실시된다. 미국 하버드대 응용물리학과와 대기과학과 공동 연구진이 추진하는 이 실험은 빛을 잘 반사하는 탄산칼슘 미세입자 0.1~1㎏을 성층권인 20㎞ 상공에 살포한 다음 태양광의 감소정도, 온도변화, 탄산칼슘 미세입자와 대기 중 화학물질의 상호관계를 분석해 인공적으로 지구 냉각이 가능한지를 관측하는 것이다. 일부 회의론자들은 태양복사 관리기술(SRM)의 일종으로 ‘스코펙스’라고 이름 붙여진 이번 실험에 대해 “분필가루의 일종인 탄산칼슘이 상공에서 예기치 않은 결과를 만들어 낼 수 있다”고 반대하고 있다.지난달 말 중국 남방과기대 허젠쿠이 교수가 유전자 가위기술을 이용해 유전자 편집아기를 태어나게 했다고 주장하면서 생명과학계는 예상치 못하게 열린 ‘판도라의 상자’ 때문에 내년 한 해도 골머리를 앓게 될 것으로 네이처는 예상했다. 세계 과학계는 중국 연구진이 쌍둥이 아이들의 DNA를 어떤 방식으로 편집했는지 검증하는 한편 잠재적 부작용을 평가하는 작업에 착수할 계획이다. 생명과학 연구의 윤리적 가이드라인 마련이 시급하다는 목소리와 함께 유전자가위 기술을 비롯한 생명과학 연구의 전반적인 위축까지 우려되고 있는 상황이다.이 밖에도 인류의 기원을 밝히기 위한 고고학자들의 분투, 일본의 차세대 국제선형입자충돌기(ILC) 유치 여부 결정, 학술 연구결과를 지금과 같은 폐쇄적인 저널이 아닌 누구나 접근할 수 있는 오픈액세스 형태로 공개하려는 ‘플랜 S’의 시행도 내년에 주목되는 과학계 이슈이다. 또 지난 10월 세계 두 번째로 마리화나의 합법화를 발표한 캐나다에서 대마초에 대한 기초 및 응용연구가 쏟아져 나올 것이라고 네이처는 예측하기도 했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

올해 구글 검색엔진에서 가장 많은 트래픽(데이터 전송량)을 기록한 단어는 ‘월드컵’이다. 2018 러시아 월드컵이 열리는 동안 전 세계 축구 팬들이 쉴새 없이 검색창을 두드린 결과다. 구글은 12일(현지시간) 미국과 세계 67개국의 검색 트렌드를 종합한 결과, 월드컵에 이어 검색 횟수가 많았던 단어는 지난 4월 타계한 스웨덴 출신 DJ 겸 음반제작자 아비치로 나타났다. 이어 약물 과다복용으로 사망한 가수 맥 밀러, 마블 히어로의 창시자로 지난달 별세한 스탠 리가 뒤를 이었다. 미 할리우드 흑인 파워를 입증한 마블 영화 ‘블랙 팬서’와 지난 3월 하늘로 떠난 세계적인 천체물리학자 스티븐 호킹 박사도 세계인들의 주목을 받았다. 미 남동부를 강타한 허리케인 플로렌스, 약물 과다복용으로 사망한 가수 맥 밀러, 뉴욕 아파트에서 숨진 채 발견된 유명 디자이너 케이트 스페이드, 지난 6월 사망한 미국의 유명 셰프이자 방송인 앤서니 부르댕도 10위권 안에 포진했다. 구글에서 가장 많이 검색됐던 인물은 영국 해리 왕자와 결혼한 미 배우 출신 메건 마클 왕자비로 나타났고, 약물 과다복용으로 화제가 됐던 팝스타 데미 로바토가 뒤를 이었다. 주제별로도 해리 왕자의 마클 왕자비의 결혼식 ‘로열웨딩’과 2018 평창동계올림픽에 대한 관심을 나타내는 ‘올림픽 메달 집계’가 10위권에 들었다. 뉴스 부문에서도 월드컵이 1위를 차지한 가운데 미 허리케인 플로렌스, 당첨금이 역대 최고액에 달해 관심이 집중됐던 미 복권 ‘메가밀리언스 추첨 결과’ 순으로 나타났다. 미 중간선거 열기를 반영하는 ‘선거 결과’도 가장 많이 검색됐던 단어 5위 안에 포함됐다. 김규환 선임기자 khkim@seoul.co.kr

천재 물리학자 고(故) 스티븐 호킹 박사의 휠체어가 29만 600파운드(약 4억 3000만원)에 낙찰됐다. AP통신 등에 따르면 8일(현지시간) 열린 영국 런던 크리스티 온라인 경매에서 지난 3월 타계한 호킹 박사의 유품인 휠체어, 박사 논문 등이 예상가보다 훨씬 높은 가격에 팔렸다. 휠체어는 경매 예상가 1만 5000파운드의 20배 가격에 판매됐으며, 호킹 박사가 23세였던 1965년에 쓴 케임브리지대 박사학위 논문 ‘팽창하는 우주의 성질’ 사본도 예상가를 3배 이상 뛰어넘는 58 만4750 파운드에 낙찰됐다. 호킹 박사의 친필 서명 때문에 가치가 더해진 것으로 추정된다. 이 밖에 호킹 박사가 받았던 여러 상과 메달은 모두 29만 6750 파운드에, 애니메이션 ‘심슨 가족’에 특별 출연했을 때 읽었던 원고는 6250 파운드에 판매됐다. 크리스티는 호킹의 유품 22점에 대한 온라인 경매를 지난달 31일부터 8일까지 진행했다. 경매 수익금은 스티븐 호킹 재단과 운동신경질환협회에 전액 기부한다. 호킹 박사의 딸 루시는 이번 경매를 통해 “아버지의 연구를 좋아하는 사람들이 아버지의 특별한 삶에 대한 추억을 떠올릴 멋진 기념품을 얻게 됐다”고 말했다. 강신 기자 xin@seoul.co.kr

지난 3월 타계한 물리학자 스티븐 호킹의 유품인 휠체어와 박사 논문 등이 경매에서 예상보다 훨씬 높은 가격에 팔렸다. 8일(현지시간) 열린 영국 런던 크리스티 온라인 경매에서 호킹 박사가 타던 전동 휠체어가 29만 6750파운드(약 4억 3000만원)에 낙찰됐다. 또 23세였던 호킹 박사가 1965년에 쓴 케임브리지대 박사학위 논문 ‘팽창하는 우주의 성질’(Properties of Expanding Universes) 사본도 58만 4750파운드(약 8억 5000만원)에 팔렸다. 이 논문은 호킹 박사의 친필 서명이 있어 높은 가격을 받았다. 이밖에도 호킹 박사가 받았던 상과 메달이 모두 29만 6750파운드(약 4억 3569만원)에, 애니메이션 ‘심슨 가족’에 특별 출연했을 때 읽었던 원고가 6250 파운드(약 900만원)에 판매됐다. 경매 수익금은 전부 스티븐 호킹 재단과 운동신경질환협회에 기부될 예정이다. 과학적으로 가치가 있는 일부 유품은 국가에 기증할 계획이다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

우주전문사이트 스페이스닷컴은 21일(현지시간) 스티븐 호킹의 마지막 저서를 소개하면서 “우리 우주에 신이 존재할 가능성은 없다”고 선언한 호킹의 주장을 보도해 상당한 파장을 불러일으킬 것으로 보인다. 살아생전 스티븐 호킹은 케임브리지 대학의 책상에서 또는 그 너머로 자신의 마음을 블랙홀의 가장 깊숙한 데까지 소용돌이치게 하고, 시간의 시작과 만나기 위해 가없는 우주를 가로질러 수십억 년의 시간을 거슬러오르기도 했다. 그는 우주의 창조를 과학자의 눈으로 보았고, 저 거대한 수수께끼들 - 우리는 어디서 왔는가? 우리의 존재 이유는 무엇인가? 우주에는 우리뿐인가? -에 관한 토론에 초청받으면 언제나 과학자로서 자신의 생각을 진솔하게 밝혔고, 그것은 때로 종교인들을 서운하게 만들기도 했다. 호킹이 첫 부인과 결별하게 된 것도 이러한 호킹의 종교관이 크게 작용했다고 한다. 벤텀 북스가 지난 16일에 출간한 스티븐 호킹의 마지막 책 '큰 질문에 짧은 답변'(Brief Answers to Big Questions)은 호킹의 삶에 큰 영향을 미친 골치 아픈 문제, 곧 ‘신은 있는가?’라는 물음에 대한 호킹의 소견으로, 10편의 은하계 에세이로 시작된다. 호킹의 대답은 지난 수십 년 동안 가족과 동료, 지인들의 도움을 받아 이루어진 인터뷰, 수필, 연설 등을 통해 수집된 것으로, 호킹의 독자들에게는 그리 놀랄 만한 내용은 아니다. 지난 3월에 별세한 호킹 박사는 저서에서 “나는 우주가 과학의 법칙에 따라 무에서 저절로 탄생되었다고 생각한다”라고 밝히면서 “자연법칙이 그렇게 정해진 거라고 받아들이면 곧 다음과 같은 질문을 하게 된다. 그러면 신의 역할은 무엇인가?”라고 말한다. 호킹은 평생 빅뱅이론의 강력한 지지자였다. 우주는 원자보다 작은 한 특이점에서 갑자기 폭발하면서 시작되었으며, 이 원시원자로부터 우주가 가질 수 있는 모든 물질, 에너지, 공간이 생겨났고, 이 모든 원시 물질은 엄밀한 과학법칙에 따라 오늘날 우리가 인식하는 우주로 진화했다는 것이 빅뱅 이론의 요지다. 호킹과 빅뱅론자들은 중력과 상대성 이론, 양자역학 및 몇몇 법칙들을 조합하여 우주 만물을 설명할 수 있다고 믿는다. 그래서 호킹은 이렇게 말한다. “당신이 원한다면 자연법칙이 신이 하는 역할이라고 말할 수 있지만, 그것은 신이라는 존재의 정의 그 이상의 것이다.” 요컨대, 우주가 과학적으로 유도된 자동조종 장치로 운행되고 있다면, 전능한 신의 유일한 역할은 우주의 초기 조건을 설정하여 그 법칙이 구체화될 수 있게 하고, 그런 다음 빅뱅을 일으키고는 한 걸음 물러서서 그것을 지켜보는 일일 거라는 얘기다. “빅뱅이 일어날 수 있도록 신께서 양자 법칙을 만들었을까?”라고 반문한 호킹은 “나는 신앙인들을 불쾌하게 만들고 싶지 않지만, 과학은 신적인 창조자보다 더 설득력 있는 설명을 제공한다고 생각한다”라고 책에서 말한다. 호킹의 설명은 아원자 입자의 행동을 설명하는 양자역학에서 시작된다. 양자역학에서 양성자나 전자 같은 아원자 입자가 행동하는 방식은 우리 상식을 벗어난 것으로, 존재하지 않던 입자가 잠시 모습을 나타내다가 다음 순간 사라져 전혀 엉뚱한 곳에서 갑자기 유령처럼 나타난다는 식이다. 그 중간 단계는 존재하지 않는다. 호킹은 “우주는 한때 원자보다 작은 아원자 입자의 크기였기 때문에 빅뱅에서 양자와 유사하게 행동했을 가능성이 높다”고 보며, “더없이 광대하고 복잡한 우주 자체는 자연의 알려진 법칙을 위반하지 않고 존재할 수 있었다”라고 주장한다. 그렇다고 ​​신이 양자 크기의 특이점을 만들었다는 가능성을 뜻하는 것은 아니며, 양자 역학적인 스위치가 찰칵 켜져 빅뱅으로 이어졌다는 것이다. 그러나 호킹 박사는 이에 대해서도 과학은 설명할 수 있다고 주장한다. 그는 우선 블랙홀 물리학으로 우리를 인도한다. 블랙홀이란 붕괴된 별이 극한의 밀도로 응축된 결과 중력이 무한대인 존재로서, 빛마저도 여기서 탈출할 수 없다. 나아가 공간뿐만 아니라 시간도 왜곡된다. 간단히 말해서, 블랙홀 속에는 시간 자체가 존재하지 않는다. 우주도 특이점에서 시작되었기 때문에 빅뱅 이전에는 시간 자체가 존재할 수 없었다. 빅뱅 이전에는 무슨 일이 있었나 하는 질문에 대해 호킹은 “빅뱅 이전에는 시간 자체가 없었기 때문에 그 이전이란 없다”고 설명하면서 “원인을 찾을 만한 시간이 없기 때문에 마침내 원인이 없었다는 것을 발견했다. 이는 곧 창조자가 존재할 시간 자체가 없었기 때문에 창조자가 존재할 가능성이 없는 것으로 보인다”고 말한다. 그리고 호킹은 이렇게 부연한다. “빅뱅 이전의 사건들에는 아무런 관찰 결과가 없으므로 이론으로 추구할 대상에서 벗어나며, 시간은 빅뱅에서 비로소 시작되었다고 말할 수 있다.” 이 같은 호킹의 주장이 유신론자들을 설득하는 데는 별로 도움이 되지 않겠지만, 호킹의 의도는 결코 그들을 실망시키는 데 있었던 것은 아니다. ​호킹은 우주를 이해하는 데 거의 종교적인 열정을 지니고 ‘신의 마음’을 알기 위해 평생을 헌신한 과학자였다. 그의 우주관에서 볼 때 창조자와 자연법칙은 양립할 수 없지만, 호킹의 우주에는 여전히 믿음과 희망, 경이, 특히 감사가 가득 넘치고 있다. 호킹은 그의 마지막 책 첫 장의 끝에 이렇게 결론을 내리고 있다. “우주의 이 장대한 디자인을 감상할 수 있는 이 한 번의 삶에 감사한 마음을 가지고 있습니다." 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

“인공지능(AI)과 함께할 미래를 준비하는 것은 마치 전 인류가 함께 단체운동에 참여하는 것과 같습니다. 모든 개인이 아마추어 전문가가 돼 AI에 대해 끊임없이 공부하고 적절히 통제하는 법을 공론화해야 합니다. 지금이야말로 우리에게 주어진 엄청난 기술을 통해 세계를 더 나은 곳으로 만들 기회를 잡아야 할 시기이기 때문이지요.” 다큐멘터리 제작자이자 ‘파이널 인벤션-인류 최후의 발명’의 저자인 제임스 배럿은 18일 서울신문과의 인터뷰에서 “윤리적 개발에 대한 고민 없는 ‘무한 지능 경쟁’은 AI와 함께하는 인류의 미래를 파국으로 이끌 것”이라며 이같이 말했다. 그는 “인간이 개발한 기술은 그 개발자보다 더 객관적이고 공정할 수 없다”면서 “누가, 어떻게 새로운 기술을 통제하고 활용하느냐에 대한 경계 없이 무조건적인 장밋빛 미래를 기대하는 것은 위험한 발상”이라고 경고했다. 이어 “스티븐 호킹 박사가 말했듯이 단기적으로는 누가 AI를 통제할 것인지가 문제지만, 장기적으로는 과연 AI가 계속 인간의 통제 범위 아래 있을 것인가를 고민해야 할 것”이라고 덧붙였다. 그는 인류가 AI로 인해 또 다른 형태의 불평등이 아닌 행복으로 나아가기 위해서, 그리고 AI라는 기술에 전복당하지 않기 위해서는 개발자들과 이용자 개인뿐 아니라 국가적인 차원에서 AI 개발과 활용의 규제에 대한 공감대를 형성할 필요가 있다고 지적했다. 이어 “지금까지는 국가별로 AI를 활용해 더 많은 부를 창출하는 방식을 찾는 데만 급급했지만, 이제는 ‘국제원자력기구’와 같이 범국가적 차원에서의 공조 모델을 구축하고 AI의 윤리적 개발을 위한 제도를 만들 필요가 있다”고 강조했다. 김희리 기자 hitit@seoul.co.kr

최근 경영 일선에서 물러나겠다고 밝힌 일론 머스크 테슬라 CEO가 자신의 SNS에 의미심장한 글을 남겼다. 머스크는 현지 시간으로 지난 14일 트위터에 “메카를 만들 때가 왔다”(it‘s time to create a mecha)라는 짧은 글을 올렸다. 머스크가 지칭한 ‘메카’는 본식 영어 표기법 ’메카닉‘에서 유래한 단어로, 공학적 관점에서 탈것(Vehicle)으로, 더 넓은 의미에서는 사람이 탑승하거나 사람처럼 움직이는 로봇을 의미한다. 특히 일본 SF 애니메이션 속 캐릭터인 건담, 에반게리온, 코드 기어스처럼 일반 로봇보다 크기가 크고 총이나 SF적 무기를 장착해 대량 살상이 가능한 탑승형 거대 로봇 또는 이것이 등장하는 영화나 애니메이션을 메카 로봇, 메카물 등이라 부른다. 인사이더 등 해외 언론들은 평소 킬러 로봇에 반대하는 뜻을 밝혀 온 머스크가 이 같은 발언을 한 배경에 대해 의문을 표했다. 머스크는 빌 게이츠와 스티븐 호킹 등 유명 과학자들과 함께 킬러로봇 개발에 반대하는 공동 서약서를 발표한 바 있다. 그러나 일각에서는 최근까지 트위터에서 언급한 아이디어를 실제 사업화 해온 그의 전례를 들며, 실제로 머스크가 탑승형 거대 전투 로봇을 만들려는 것이 아니냐는 예측도 내놓았다. 실제로 그는 과거 트위터를 통해 내놓은 하이퍼 루프 아이디어를 현실화 시키는 보어링 컴퍼니를 세워 사업을 추진했다. 도심 지하에 튜브형 터널을 만들어 새로운 교통 시스템을 구축하는 것이 목표인 이 보어링 컴퍼니에서는 화염 방사기를 제작해 판매하기도 했다. 지난 5월에는 사탕 공장을 오픈할 예정이라는 내용의 트위터 글과 함께 일명 ‘보어링 캔디’가 담긴 사진을 공개하기도 했다. 평소 일본 애니메이션의 팬임을 자청해 온 머스크가 건담이나 에반게리온과 같은 거대 전투 로봇을 실제로 만들지는 불투명하지만, 화염방사기나 사탕 등 전례를 보아 온 많은 이들은 이번에도 그의 글이 현실화 될 지에 많은 관심을 보이고 있다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

슈퍼휴먼 등장 점쳐… 시간여행도 언급“신은 없다. 그러나 외계의 지적 생명체들은 존재한다.” 지난 3월 타계한 이론 물리학자 스티븐 호킹 박사가 유고집을 통해 인류사에서 가장 논쟁적이면서도 도전적인 이 명제에 대한 견해를 밝힌 것으로 나타났다. 영국 선데이타임스와 미 CNN방송은 16일(현지시간) 유족과 동료들이 호킹 박사가 집필하다 미완성으로 남겨둔 저술 내용을 출간한 ‘어려운 질문에 대한 간략한 답변’(Brief Answer to the Big Question)이라는 제목의 유고집 내용을 소개했다. 호킹 박사는 유고집에서 “누구도 우주를 관장하지 않는다”는 견해를 밝혔다. 21세에 루게릭병으로 시한부 인생을 선고받고 평생 투병했던 호킹 박사는 “수백 년간 나 같은 장애인은 신이 내린 저주 속에 산다고 믿어 왔지만, 모든 것은 자연의 법칙으로 설명할 수 있다”고 자신했다. 그는 생전 여러 차례 무신론적인 입장을 드러낸 바 있다. 호킹 박사는 ‘슈퍼 휴먼’의 등장도 점쳤다. 유전자 편집 기술을 통해 만들어질 새로운 인류의 출현을 장담한 셈이다. 그는 “금세기 안에 인간은 지능과 공격성 등 모든 본능을 조작할 방법을 찾을 것이며 미래 인류는 슈퍼 휴먼이 지배하고 경쟁하게 될 것”이라고 말했다. 아울러 외계 생명체의 존재와 인간을 뛰어넘는 인공지능(AI), 시간여행도 유고집에 언급됐다. 호킹 박사는 “지적인 외계 생명체들이 존재하지만 (그 질문에 대한) 답을 내놓는 건 조심할 필요가 있다”고 밝혔다. 마지막 장에서 호킹 박사는 “어떻게 미래를 만들 것인가”라는 물음에 대해 지난 2012년 런던패럴림픽에서 자신이 했던 말로 끝맺었다. “당신의 발을 내려다보지 말고 고개를 들어 하늘의 별을 바라보는 것을 기억하라.” 안동환 기자 ipsofacto@seoul.co.kr

영국의 세계적인 물리학자 스티븐 호킹 박사가 향년 76세의 나이로 타계한 지 벌써 7개월이 흘렀다. 하지만 그의 놀라운 지성은 여전히 과학계에 지대한 공헌을 하고 있다. 영국 가디언 등 외신은 10일(이하 현지시간) 호킹 박사의 마지막 연구논문이 이제 누구나 읽을 수 있도록 온라인상에 게재됐다고 보도했다. ‘블랙홀의 엔트로피와 부드러운 털’(Black Hole Entropy and Soft Hair)이라는 제목이 붙여진 이 논문은 지난 9일 미국 코넬대가 운영하는 온라인 논문저장 사이트 ‘아카이브’(ArXiv.org)에 공개돼 현재 누구나 무료로 내려받을 수 있다. 이 논문은 호킹 박사 외에도 공동 연구자인 사샤 하코, 맬콤 페리, 앤드루 스트로민저가 함께 집필했다. 그리고 논문에는 호킹 박사를 기리기 위한 헌사가 담겼다. 거기에는 “우리는 가장 사랑하는 친구이자 공동 연구자였던 스티븐 호킹을 잃어 깊은 슬픔에 빠져 있다. 블랙홀 물리학에 대한 그의 공헌은 마지막까지도 큰 자극이 되고 있다”고 쓰였다. 보도에 따르면, 이 논문은 호킹 박사의 경력에 있어 일종의 ‘북엔드’ 역할을 하며 그가 지난 40년간 추구했던 블랙홀의 양자 구조에 관한 그의 마지막 연구 중 일부를 담고 있다. 여기서 북엔드는 세워 놓은 책들이 넘어지지 않도록 받쳐 주는 물건을 뜻한다. 그의 마지막 논문은 물리학 최대 미해결 문제 중 하나에 대한 도전이다. 그 문제는 호킹 박사 자신이 제시한 것이기도 하다. 이는 블랙홀로 빨려 들어간 물질이 정말 소멸하는지에 관한 것이다. 물리 법칙이 그것을 불가능하게 해도 말이다. 이 역설은 양자역학의 법칙을 일반 상대성 이론과 비교하므로 문제가 된다. 이 논문에서 호킹 박사와 그의 동료들은 ‘부드러운 털’이 그 모순을 해결할 수 있다고 제안했다. 부드러운 털은 블랙홀로부터 탈출할 수 없게 되는 경계인 ‘사건의 지평선’(event horizon)에 있는 광자(photon)를 뜻한다. 이 경우 블랙홀의 가장자리에 있는 이 털이 실제로 블랙홀에 빠진 물질의 정보를 저장한다. 이는 물질에 첨부돼 있던 정보가 우주에서 소멸한 것이 아니라 명백히 지평선 너머로 사라진 것처럼 보일 뿐이라는 것을 뜻한다. 이에 대해 공동저자인 맬컴 페리 케임브리지대 이론물리학 교수는 가디언과의 인터뷰에서 “이는 한걸음 앞으로 나아가는 과정이긴 하지만 확실히 완전한 해답은 아니다”면서 “우리는 예전보다 퍼즐의 수를 좀 더 줄였지만, 여전히 난제 몇 개가 남아 있다”고 설명했다. 사진=스티븐 호킹(로이터 연합뉴스) 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

영국의 저명한 우주학자이자 천체물리학자인 마틴 리스 경이 ‘입자가속기에 관한 최악의 시나리오’를 공개했다. 이는 말 그대로 지구 종말을 의미한다. 영국 일간 텔레그래프 등 외신은 1일(현지시간) 영국 왕립협회 회장을 역임한 마틴 리스 교수가 신간에서 만일 입자가속기 실험이 잘못되면 블랙홀이 생기거나 지구가 지름 100m짜리 구체로 압축될 수 있다고 경고했다고 밝혔다. 리스 교수는 ‘미래에: 인류에 대한 전망’(On The Future: Prospects for Humanity)이라는 제목의 이 책에 “입자가속기는 우주에 관한 우리 이해에 엄청난 돌파구를 마련했지만 큰 위험 역시 가져온다”면서 “어쩌면 블랙홀이 발생해 주변 모든 것을 빨아들일 수 있다”고 썼다. 또 그는 “두 번째 가능한 위험은 쿼크가 기묘체(strangelet)로 불리는 압축 물체로 재구성되는 것이다. 그 자체는 해가 없을 수 있다”고 밝혔다. 여기서 쿼크는 양성자, 중성자와 같은 소립자를 구성하고 있다고 여겨지는 기본적인 입자를 말한다. 하지만 그는 “몇몇 가설에 따르면, 기묘체는 전염에 의해 접촉하는 다른 모든 물질을 새로운 형태로 바뀌어 지구 전체를 지름이 100m 정도 되는 초밀도 구체로 압축될 수 있다”면서 “이는 축구장 2개분을 합친 길이”라고 설명했다. 리즈 교수에 따르면, 입자가속기가 지구를 파괴할 수 있는 세 번째 방법은 “공간 자체를 집어삼키는 재앙”에 따른 것이다. 우선 그는 “물리학자들이 ‘진공’이라고 부르는 빈 공간은 단순한 공허 이상이다. 그곳은 모든 일이 일어나는 경기장”이라면서 “그 안에 물리적 세계를 지배하는 모든 힘과 입자가 잠재돼 있다”고 설명했다. 이어 “현재의 진공 상태는 깨지기 쉽고 불안정할 수 있다. 어떤 이들은 입자가 충돌할 때 발생하는 응축된 에너지가 우주 구조를 찢는 ‘단계 전환’을 유발할 수 있다고 추측한다”면서 “이는 단순히 지구만의 재앙이 아닌 우주 대재앙이 될 것”이라고 적었다. 하지만 그는 입자가속기의 필요성 역시 언급했다. 그는 “예를 들어, 대형강입자충돌기(LHC·Large Hadron Collider)는 과학자들이 힉스입자라는 가상 입자를 발견하도록 했다. 혁신은 종종 위험하지만 위험을 감수하지 않으면 이득을 잃을 수 있다”면서 “그런데도 물리학자들은 우주에서도 전례 없는 상황을 만드는 실험을 수행하는 데 신중해야 한다”고 지적했다. 이어 “많은 사람이 이런 위험을 SF 소설로 무시하는 경향이 있지만 가능성이 매우 적다고 해서 큰 위험을 무시할 수는 없다”고 덧붙였다. 하지만 얼마 전 세상을 떠난 스티븐 호킹 박사를 비롯해 많은 저망한 학자들은 입자가속기를 축복한다. 호킹 박사는 생전에 “LHC를 가동할 때 세상은 끝나지 않을 것이다. LHC는 절대적으로 안전하다”면서 “지구의 대기에서는 더 큰 에너지가 방출되는 충돌이 하루에도 수백만 번씩 일어나고 있지만 어떤 끔찍한 일도 일어나지 않았다”고 말했다. 실제로 LHC는 2009년부터 가동에 들어갔지만 우려는 그야말로 우려로 끝났다. 유럽입자물리연구소(CERN) 역시 홈페이지를 통해 “LHC는 안전평가그룹(LSAG)을 통해 LHC 충돌 실험이 위험하지 않으며 우려할 이유가 없다는 2003년 보고서의 결론을 재확인하고 확대했다”고 밝혔다. 사진=BBC/ATLAS Experiment/CERN 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

20세기 가장 중요한 천체 물리학 발견 중 하나인 라디오 펄서를 발견했지만 노벨상에서는 제외된 영국의 천체물리학자 조슬린 벨 버넬(75)이 기초과학 분야 최고 영예의 상인 ‘브레이크스루 상’의 특별 수상자로 선정됐다고 6일(현지시간) 우주전문 사이트 스페이스닷컴이 보도했다. 브레이크스루 상은 구글의 세르게이 브린, 페이스북의 마크 저커버그 등 IT·과학 분야 거두들이 후원해 ‘실리콘밸리의 노벨상’이라는 별명으로도 불리는 상으로, 기초학문 분야 상 가운데 상금이 가장 많다. 물리, 생명과학, 수학 분야에서 매년 1~4명씩 선정하며, 물리 분야에서 이 상을 받은 학자는 올해 타계한 스티븐 호킹, 중력파를 발견해 지난해 노벨물리학상을 받은 라이고 국제협력단 등이 있다. 버넬이 받을 수상 금액은 300만 달러(한화 34억원)로 알려졌다. 올해 시상식은 11월 4일 미국에서 열릴 계획이다. 버넬은 대학원생일 때인 1967년 펄서를 최초로 발견했는데, 이 펄서의 발견으로 인해 인류는 언젠가 태양계 바깥으로 진출하는 데 필수적인 ‘은하계 위치설정 체계’를 구축할 수 있게 되었다. 버넬은 그러나 펄서를 발견하고도 1974년 펄서 발견 업적에 수여된 노벨물리학상 수상자에서는 제외되었다. 그 대신에 노벨상은 그녀의 지도교수인 케임브리지 대학의 앤터니 휴이시와 동료 마틴 라일에게 돌아갔다. 휴이시는 그녀와 함께 필요한 전파망원경을 만들었지만, 펄서를 발견한 사람은 어디까지나 벨이었다. 1974년의 노벨 물리학상 수상은 노벨상이 가장 불공정하게 수여된 사례로 비판을 받는 등, 두고두고 많은 논란을 불러일으켰다. 그러나 버넬은 실망하지 않고 과학자로서의 경력을 성공적으로 쌓아간 끝에 영국 여성 과학자로서는 처음으로 에든버러 왕립학회장을 맡고 영국물리학회장을 역임했으며, 마이클 패러데이상 등 굵직한 상을 여럿 받은 끝에 펄서 발표 50주년을 맞는 올해 브레이크스루 상을 받은 것이다. 버넬이 발견한 펄서는 맥동전파원(脈動電波源)으로 불리는 빠르게 회전하는 작은 별이다. 놀랍게도 성분이 모두 중성자로 이루어진 천체로, 보통의 항성이 폭발로 생을 마감한 후 뒤에 남겨지는 속고갱이 같은 별이다. 중성자별의 밀도는 성냥갑 하나 부피의 물질이 무려 5조 톤에 달한다. 그러나 지름은 겨우 30km 정도로, 초당 수백 회에 이르는 회전을 하면서 라디오파나 X-선 빔을 우주공간으로 쏘아댄다. 이 빔이 지구 쪽으로 향하면 우리는 비로소 펄서 존재를 확인할 수 있게 된다. 펄서는 아인슈타인의 일반 상대성 이론을 테스트 할 수있는 가장 훌륭한 도구 중 하나이기도 하다. 상대성 이론은 천문학자들이 할 수있는 가장 정교한 검증을 모두 통과하여 100년 이상 건재를 과시하고 있다. 그러나 우주가 어떻게 작동하는지에 대한 우리의 가장 성공적인 이론인 양자역학과는 아귀가 잘 맞지 않는다. 과학자들은 그래서 상대성 이론의 작은 결점이라도 찾아내기 위해 분투하고 있는 중이다. 펄서는 이 문제를 풀 수 있도록 도움을 줄 수 있다고 과학자들은 믿고 있다. 지금도 천문학자들에게 날밤을 새게 하는 것은 블랙홀 주변의 궤도에서 펄서를 찾아내고자 하는 열망이다. 이것은 일반 상대성 이론을 검증할 수 있는 가장 이상적인 시스템이기 때문이다. 어쨌든 펄서의 발견은 우주에 대한 인류의 이해를 크게 바꾸었으며, 그 진정한 중요성은 여전히 미지인 채로 펼쳐져 있다고 할 수 있다. “조슬린 벨 버넬의 펄서 발견은 천문학 역사상 가장 위대한 업적 중 하나가 될 것”이라고 규정한 브레이크스루 상 선정위원회 의장 에드워드 위튼은 “발견할 그 순간까지 중성자 별이 실제로 어떻게 존재하는지를 아무도 정확히 알 수 없었지만, 펄서의 발견으로 믿을 수 없을 만큼 정확한 방법으로 이러한 물체를 관찰할 수 있게 되었고 그후 엄청난 진보가 이루어졌다”고 밝혔다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

세계적인 물리학자 스티븐 호킹 박사의 손길이 남아있는 오래된 주택이 매물로 나왔다. 영국 메트로 등 현지 언론의 25일 보도에 따르면 케임브리지에 있는 이 주택은 스티븐 호킹 박사의 재혼 상대였던 일레인 메이슨과 1990~2000년까지 함께 살았던 집이다. 1990년에 신축된 이 주택은 첫 번째 아내인 제인과 세 아이들을 떠나 두 번째 아내인 일레인과 새로운 삶을 시작한 장소였다. 방 3개의 이 집은 비록 오래된 인테리어이긴 하나 고풍스럽고 아늑한 느낌이 물씬 풍기며, 휠체어를 타는 호킹 박사가 바닥의 긁힘을 방지하기 위해 직접 요청한 오크 마루가 깔려 있다. 이밖에도 각종 편의시설이 휠체어에 앉은 호킹 박사의 눈높이에 맞춰 제작됐으며, 이러한 흔적이 고스란히 남아있는 것으로 알려졌다. 호킹 박사는 이 집에서 지내는 동안 무엇과도 바꿀 수 없는 연구 성과와 명예를 얻었다. 그는 이 집에 사는 동안 그의 상징과도 같은 블랙홀과 관련한 다양한 저서와 강연활동 등을 이어갔다. 호킹 박사는 2000년 이 집을 떠났고, 유명 건축가에게 인근 지역에 새로운 스타일의 주택 건축을 의뢰한 뒤 그곳으로 거처를 옮겼다. 함께 살았던 일레인과는 2006년 이혼했다. 간호사였던 일레인은 호킹 박사와 결혼한 뒤 움직일 수 없는 호킹 박사를 학대한 것으로 알려졌다. 현재 소유주는 5년 전 이 집을 구매했지만 거주지를 옮기게 되면서 집을 내놓게 됐다고 설명했다. 현지 매체에 따르면 호킹 박사가 살았던 이 주택의 예상 매매가는 66만 5000파운드, 한화로 약 9억 8300만원 정도다. 한편 호킹 박사는 현지시간으로 지난 3월 14일 자택에서 76세로 타계했다. 영국 케임브리지 대학원에 입학해 수학하던 중 전신 근육이 서서히 마비되는 루게릭병인, 근 위축성 측색경화증(ALS) 진단을 받고 사망 직전까지 투병했다. 당시 진단 의사는 호킹 박사에게 1~2년밖에 살 수 없다는 시한부 선고를 내렸지만, 이후 박사학위를 취득, 뛰어난 연구성과로 케임브리지대 석좌교수와 이론물리학자가 됐다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr