-'갤럭시 송' 뮤비 출연...은하수 여행 '시간의 역사'를 써서 베스트 셀러 작가 반열에 오른 저명한 물리학자 스티븐 호킹 교수가 이번엔 다시 음악적인 재능을 선보여 화제가 되고 있다. 아인슈타인 이후 가장 유명한 과학자로 꼽히는 스티븐 호킹 박사는 영국의 코미디 그룹 몬티 파이튼의 80년대 노래 '갤럭시 송'의 새 뮤직 비디오에 출연해 청취자들을 우주로 안내하는 역할을 맡았다. '갤럭시 송'은 80년대 영국을 휩쓴 코미디 그룹 몬티 파이튼이 만든 영화 '삶의 의미'에 처음 소개된 노래로, 호킹 박사는 이 뮤비에서 휠체어를 탄 모습으로 은하수 여행을 하는 광경을 보여준다. 비디오에서 호킹 박사는 같이 출연한 천문학자 브라이언 콕스를 달리는 휠체어로 쓰러뜨린 뒤 곧장 하늘로 날아올라 우주 여행에 오른다. 찬란한 성운을 헤치면 건들건들 달려가는 휠체어를 탄 호킹의 뒷모습은 우주망원경을 방불케 한다. 하긴 호킹 박사는 누구보다 블랙홀에 대한 많은 것들을 인류에게 알려준 과학자이기도 하다. 젊었을 때부터 루게릭 병에 걸려 몇 년 못 살 거라는 의사의 진단을 받은 호킹 박사는 현재 73세까지 생존하고 있다. 손가락만 뺀 모든 근육이 마비되었지만, 손가락으로 키보드를 눌러 소통하는 호킹 박사는 몇 해 전 한국을 방문한 적도 있다. 그 방문 강의 중에 자신의 최고 업적은 아직까지 생존해 있는 거라는 유머를 남기기도 했다. 갤럭시 송은 1983년 몬티 파이튼의 영화 '삶의 의미' 에서 에릭 아이들이 간 기증을 머뭇거리는 로빈슨 부인을 설득하기 위해 우주를 보여주면서 부른 노래이다. ​ 흥미로운 점은 우주에 대한 이 노래의 '과학'이 대부분 정확하다는 사실이다. 일례로, 노랫말에 '지구가 한 시간에 900마일을 맴돈다'는 구절이 나온다. 이 마일은 '해리'(nautical miles)를 가리키는데, km로 환산하면 시속 1,670km가 된다. 실제로 적도에 있는 사람은 지구 자전으로 인해 시속 1,670km, 초속 약 500m를 이동당하고 있다. 또 노랫말에 '태양은 우리의 모든 에너지원'이라는 내용도 나오는데, 이 역시 대체로 맞는 말이다. 지하의 방사성 원소가 내는 에너지와 달의 영향이 있지만, 태양 에너지에 비하면 지극히 미미한 정도이다. 우리은하가 1000억 개의 별을 가지고 있다는 거나, 은하의 크기가 10만 광년이란 말도 상당히 정확한 내용이다. 노래의 끝부분에 빛의 속도가 1분에 1,200만 마일이라는 내용에는 약간 오차가 있다. 정확하게는 1,116만 마일이지만, 노랫말의 제약상 그렇게 쓴 것이니 역시 트집잡을 일은 아니다. 이 음반은 2015년 레코드 스토어 데이(4월 18일)에 발매될 예정이다. 다음은 갤럭시 송 노랫말 삶이 따분할 때 브라운 부인만사가 힘들고 고달플 때사람들이 멍청하고 바보 같고 역겨울 때그래도 오래 꾹 참아왔다는 생각이 들 때시속 900마일로 뺑뺑이 도는 행성 위에지금 내가 서 있는 거라고 생각해봐요 지구는 태양 둘레를 초속 19마일로 달리고저 태양은 우리 모든 에너지의 근원이라 생각해봐요태양과 나와 당신 그리고 우리가 보는 모든 별들이하루에도 백만 마일을 달리고​우리가 은하수라고 부르는 저 은하의 나선팔에서시속 4만 마일로 달리고 있다고 생각해봐요 우리은하는 1천억 개의 별을 품고 있고그 크기는 무려 10만 광년이라오가운데 있는 팽대부는 1만 6000광년 두께이지만우리 부근의 은하 두께는 3천 광년이랍니다우리는 은하 중심에서 3만 광년 거리에 있고우리는 은하 둘레를 2억 년에 한 바퀴씩 돌고 있지요 우리은하는 대우주 속 수천억 은하 중 하나일 뿐이고요우주는 지금도 자꾸자꾸 팽창하고 있답니다우리가 보고 있는 모든 방향으로 부풀어가고 있지요1분에 1,200만 마일을 달리는 빛의 속도로우주는 지금도 부풀어가고 있답니다 그러니까 자신이 보잘것없고 불안하게 느껴질 때 생각해요얼마나 놀라운 우주에서 내가 살고 있는가를그리고 저 우주 어디엔가에 외계인들이 살고 있기를 기도해요왜냐면 이 지구에 꼴불견 인간들이 너무 많으니까 동영상 보기 https://www.youtube.com/embed/XfcC6FYyL4U" 이광식 통신원 joand999@naver.com　

-'갤럭시 송' 뮤비 출연...은하수 여행 '시간의 역사'를 써서 베스트 셀러 작가 반열에 오른 저명한 물리학자 스티븐 호킹 교수가 이번엔 다시 음악적인 재능을 선보여 화제가 되고 있다. 아인슈타인 이후 가장 유명한 과학자로 꼽히는 스티븐 호킹 박사는 영국의 코미디 그룹 몬티 파이튼의 80년대 노래 '갤럭시 송'의 새 뮤직 비디오에 출연해 청취자들을 우주로 안내하는 역할을 맡았다. '갤럭시 송'은 80년대 영국을 휩쓴 코미디 그룹 몬티 파이튼이 만든 영화 '삶의 의미'에 처음 소개된 노래로, 호킹 박사는 이 뮤비에서 휠체어를 탄 모습으로 은하수 여행을 하는 광경을 보여준다. 비디오에서 호킹 박사는 같이 출연한 천문학자 브라이언 콕스를 달리는 휠체어로 쓰러뜨린 뒤 곧장 하늘로 날아올라 우주 여행에 오른다. 찬란한 성운을 헤치면 건들건들 달려가는 휠체어를 탄 호킹의 뒷모습은 우주망원경을 방불케 한다. 하긴 호킹 박사는 누구보다 블랙홀에 대한 많은 것들을 인류에게 알려준 과학자이기도 하다. 젊었을 때부터 루게릭 병에 걸려 몇 년 못 살 거라는 의사의 진단을 받은 호킹 박사는 현재 73세까지 생존하고 있다. 손가락만 뺀 모든 근육이 마비되었지만, 손가락으로 키보드를 눌러 소통하는 호킹 박사는 몇 해 전 한국을 방문한 적도 있다. 그 방문 강의 중에 자신의 최고 업적은 아직까지 생존해 있는 거라는 유머를 남기기도 했다. 갤럭시 송은 1983년 몬티 파이튼의 영화 '삶의 의미' 에서 에릭 아이들이 간 기증을 머뭇거리는 로빈슨 부인을 설득하기 위해 우주를 보여주면서 부른 노래이다. ​ 흥미로운 점은 우주에 대한 이 노래의 '과학'이 대부분 정확하다는 사실이다. 일례로, 노랫말에 '지구가 한 시간에 900마일을 맴돈다'는 구절이 나온다. 이 마일은 '해리'(nautical miles)를 가리키는데, km로 환산하면 시속 1,670km가 된다. 실제로 적도에 있는 사람은 지구 자전으로 인해 시속 1,670km, 초속 약 500m를 이동당하고 있다. 또 노랫말에 '태양은 우리의 모든 에너지원'이라는 내용도 나오는데, 이 역시 대체로 맞는 말이다. 지하의 방사성 원소가 내는 에너지와 달의 영향이 있지만, 태양 에너지에 비하면 지극히 미미한 정도이다. 우리은하가 1000억 개의 별을 가지고 있다는 거나, 은하의 크기가 10만 광년이란 말도 상당히 정확한 내용이다. 노래의 끝부분에 빛의 속도가 1분에 1,200만 마일이라는 내용에는 약간 오차가 있다. 정확하게는 1,116만 마일이지만, 노랫말의 제약상 그렇게 쓴 것이니 역시 트집잡을 일은 아니다. 이 음반은 2015년 레코드 스토어 데이(4월 18일)에 발매될 예정이다. 다음은 갤럭시 송 노랫말 삶이 따분할 때 브라운 부인만사가 힘들고 고달플 때사람들이 멍청하고 바보 같고 역겨울 때그래도 오래 꾹 참아왔다는 생각이 들 때시속 900마일로 뺑뺑이 도는 행성 위에지금 내가 서 있는 거라고 생각해봐요 지구는 태양 둘레를 초속 19마일로 달리고저 태양은 우리 모든 에너지의 근원이라 생각해봐요태양과 나와 당신 그리고 우리가 보는 모든 별들이하루에도 백만 마일을 달리고​우리가 은하수라고 부르는 저 은하의 나선팔에서시속 4만 마일로 달리고 있다고 생각해봐요 우리은하는 1천억 개의 별을 품고 있고그 크기는 무려 10만 광년이라오가운데 있는 팽대부는 1만 6000광년 두께이지만우리 부근의 은하 두께는 3천 광년이랍니다우리는 은하 중심에서 3만 광년 거리에 있고우리는 은하 둘레를 2억 년에 한 바퀴씩 돌고 있지요 우리은하는 대우주 속 수천억 은하 중 하나일 뿐이고요우주는 지금도 자꾸자꾸 팽창하고 있답니다우리가 보고 있는 모든 방향으로 부풀어가고 있지요1분에 1,200만 마일을 달리는 빛의 속도로우주는 지금도 부풀어가고 있답니다 그러니까 자신이 보잘것없고 불안하게 느껴질 때 생각해요얼마나 놀라운 우주에서 내가 살고 있는가를그리고 저 우주 어디엔가에 외계인들이 살고 있기를 기도해요왜냐면 이 지구에 꼴불견 인간들이 너무 많으니까 동영상 보기 https://www.youtube.com/embed/XfcC6FYyL4U" 이광식 통신원 joand999@naver.com　

-지금 당신이 있는 그 자리가 태초 ‘빅뱅 현장’ "왜 세상에는 아무것도 없지 않고 무엇인가가 있는가?"라는 원초적 질문을 던진 사람은 17세기 독일의 철학자이자 수학자인 고트프리트 라이프니츠였다. 미적분의 발견 업적을 놓고 뉴턴과 맞선 것으로도 유명한 라이프니츠는 또 이렇게 말했다. "이 세상이 환상일 수도 있고, 모든 존재는 꿈에 불과할지도 모르지만, 내가 보기에 이들은 너무도 현실적이어서 우리가 환상에 현혹되지 않고 있다는 것을 입증하기에 충분하다." 그렇다면, 우리를 둘러싸고 있는 삼라만상의 모든 물질은 다 어디에서 왔단 말인가? ​물론 이러한 의문을 품었던 사람은 라이프니츠뿐만이 아니었을 것이다. 지구 상에 인류가 나타난 이래 수많은 사람이 이 같은 질문을 던졌지만, 이에 대해 정확한 답을 한 사람은 20세기 초반이 되기까지는 하나도 없었다. 인류의 이 유서 깊은 질문- '만물은 어디에서 비롯되었는가?'에 대한 최초의 과학적인 답변은 1927년, 로만 칼러를 한 옷을 입은 벨기에 가톨릭 신부이자 천문학자인 조르주 르메트르(1894~1966)가 내놓았다. -시간과 공간도 빅뱅으로 생겨난 것 대학생 때 토목공학을 공부하다가 1차대전에 참전한 후 천문학으로 방향을 튼 르메트르는 1927년, 팽창하는 우주를 나타내는 논문 ‘일정한 질량을 갖지만 팽창하는 균등한 우주를 통한 우리 은하 밖 성운들의 시선속도에 대한 설명’을 발표, 매우 높은 에너지를 가진 작은 ‘원시 원자’가 거대한 폭발을 일으켜 우주가 되었다는 대폭발 이론을 최초로 내놓았다. 르메트르는 우주의 기원에 대한 그의 이론을 '원시 원자에 대한 가설'이라 불렀다. 르메트르는 후일 빅뱅 이론으로 발전된 이 가설에서, 우주는 팽창하고 있으며, 이러한 팽창을 거슬러 올라가면 우주의 기원, 즉 ‘어제 없는 오늘’(The Day Without Yesterday)이라고 불렀던 태초의 시공간에 도달한다는 선구적 이론을 펼쳐냈다. 그러나 그의 이론은 당시에 그다지 주목받지 못했다. 아인슈타인을 만난 르메트르가 자신의 우주론을 설명했지만, 아인슈타인으로부터 "당신의 계산은 옳지만, 당신의 물리는 말도 안 됩니다"라는 혹평을 받기까지 했다. 르메트르의 '가설'은 나중에 '빅뱅' 이론이라고 불리게 되었는데, 여기에는 재미있는 일화가 있다. 우주가 영원 이전부터 지금까지 정적인 상태로 존재한다는 이른바 정상우주론자인 영국 천문학자 프레드 호일이 라디오 대담에서 대폭발 이론을 비꼬는 뜻으로 "그럼 빅뱅이라도 있었다는 거야? 하고 말한 데서 빅뱅이란 이름이 탄생했던 것이다. -20세기 천문학의 최고 영웅 공간과 시간이 응축된 한 점이 폭발하여 우주가 출발했다는 르메트르의 빅뱅 이론은 이처럼 처음에는 푸대접을 면치 못했지만, 그러나 시간은 르메트르의 편이었다. 빅뱅 이론이 세상에 나온 지 2년 만에 한없이 정적으로만 보이던 이 대우주가 기실은 무서운 속도로 팽창하고 있다는 관측 결과가 나왔던 것이다. 그것은 20세기 천문학의 최고 영웅이 탄생하는 순간이기도 했다. 영웅은 미국의 괴짜 천문학자 에드윈 허블이었다. 처음에는 법학을 전공했다가 천문학으로 전향한 허블은 1929년 당시 세계 최대였던 윌슨산 천문대 망원경을 이용해 우주가 팽창하고 있음을 최초로 발견했다. 그가 본 우리 주위의 모든 은하들은 지구로부터 후퇴하고 있었다. 우리가 무슨 끔찍한 병균에 오염되기라도 한 듯이 도망가고 있는 것이다. 어떤 천문학자는 지구가 인간으로 오염되어서 모든 은하들이 도망가는 거라는 우스갯소리를 하기도 했다. 어쨌든 허블의 관측 결론은, 우주의 모든 은하들은 방향에 관계 없이 우리은하로부터 멀어져가고 있으며, 그 후퇴속도는 먼 은하일수록 더 빠르다는 것이다. 거리와 후퇴속도와의 관계는 이른바 허블의 법칙으로 알려졌다. 과학사에서 최대의 발견으로 꼽히는 허블의 이 '우주 팽창'은 르메트르가 우주 원리를 통해 예견한 바 있었다. -우주는 우리 은하로부터 매순간 멀어지고 있다 이처럼 우주의 모든 은하들이 우리로부터 멀어져가고 있지만, 그렇다고 우리은하가 그 중심이라는 뜻은 아니다. 서로가 서로에게 같은 비율로 멀어져가고 있는 것이다. 서울광장에 줄지어 놓인 걸상을 생각해보자. 각 걸상들이 같은 비율로 간격이 벌여가고 있다면 거기에는 달리 중심이란 게 있을 수가 없다. 한 차원을 늘려 3차원으로 생각해보자. 만약 밀가루 반죽에 건포도를 박아넣고 굽는다면 빵이 부풀 때 건포도의 간격들 역시 벌어질 것이다. 이와 같이 온 우주에 있는 은하들은 그 사이의 공간이 팽창함에 따라 기약없이 서로에게 멀어져가고 있는 중이다. 따라서 이 우주에는 중심도 가장자리도 달리 없다. -빅뱅의 결정적 증거 '마이크로파' 팽창 우주의 결정적인 증거는 그로부터 30여 년 후에 발견되었다. 1964년, 우주의 극초단파를 연구하는 천문학자들이 우주에서 소음이 난다는 사실을 발견했다. 이 소음은 어떤 한 영역에서 오는 것이 아니라, 우주의 모든 곳에서 균일하게 오는 것이었다. 미국 벨 연구소의 아노 페지어스와 로버트 윌슨이 최초로 발견한 이 마이크로파 잡음은 바로 빅뱅의 잔향으로, 우주배경복사로 불리는 것이었다. 이들은 안테나의 잡음을 잡기 위해 비둘기똥을 치우다가 우연히 이 빅뱅의 화석을 발견했는데, 이 발견으로 노벨 물리학상을 받았다. 그래서 사람들은 비둘기똥을 치우다가 금덩어리를 주운 셈이라고 부러워했다. 우리는 이 빅뱅의 화석인 마이크로파를 직접 눈으로 볼 수도 있다. TV에서 방송이 없는 채널을 틀 때 지직거리는 줄무늬 중 100분의 1은 바로 우주배경복사다. 우주가 탄생할 때 발생한 그 열기가 식어서 3K도의 마이크로파가 되어 138억 년의 시공간을 넘어 지금 우리 눈의 시신경을 건드리고 있다고 생각해도 무방하다. 어쨌든 펜지어스와 윌슨이 발견한 우주배경복사는 정상상태 우주론의 도전을 물리치고 빅뱅 모델에게 승리를 가져다주는 데 결정적인 역할을 했고, 이로써 인류는 비로소 만물은 태초의 한 원시 원자에서 출발했다는 답을 갖게 되었다. 만물의 기원을 과학적으로 설명한 빅뱅 이론은 20세기에 이룩된 가장 위대한 과학적 성취로 꼽힌다. 이 소식을 라이프니츠가 들었다면 아주 기뻐했을 게 틀림없을 것이다. -TV '지직거리는 줄무늬' 100분의1이 '빅뱅' 흔적 그런데 130억 년 전 빅뱅이 있었다면 그 장소는 어디일까? 앞에서 말했듯이 우주는 중심도 가장자리도 없는 구조이므로, 당연히 빅뱅이 일어난 곳은 이 우주 전체일 수밖에 없다. 그 한 점 공간이 팽창되어서 오늘에 이르고 있으므로, 바로 당신이 있는 그곳이 빅뱅이 일어난 현장이라고 해도 틀린 말은 아니다. 우주론이 이쯤에 이르면, 다음과 같은 질문이 나오게 마련이다. -그렇다면 빅뱅 이전에는 무엇이 있었나? 이에 대한 천문학자들의 답은 이렇다. -빅뱅과 함께 시간과 공간이 탄생했으므로, 그런 질문은 성립되지 않는다. 지구 북극점에서 북쪽이 어디냐고 묻는 것과 같다. 그런데 이런 답을 벌써 1,500년 전에 내놓은 사람이 있었다. 초기 기독교 철학자인 성 아우구스티누스가 한 신자로부터 "하나님은 천지창조 이전에는 무엇을 하셨습니가?"하는 질문을 받고는 이렇게 대답했다. "천지가 창조됨으로써 비로소 시간이 시작되었기 때문에 그전이란 말은 의미가 없는 것이다." 이광식 통신원 joand999@naver.com

-지금 당신이 있는 그 자리가 ‘빅뱅 현장’이다! >어제 없는 오늘 "왜 세상에는 아무것도 없지 않고 무엇인가가 있는가?"라는 원초적 질문을 던진 사람은 17세기 독일의 철학자이자 수학자인 고트프리트 라이프니츠였다. 미적분의 발견 업적을 놓고 뉴턴과 맞선 것으로도 유명한 라이프니츠는 또 이렇게 말했다. "이 세상이 환상일 수도 있고, 모든 존재는 꿈에 불과할지도 모르지만, 내가 보기에 이들은 너무도 현실적이어서 우리가 환상에 현혹되지 않고 있다는 것을 입증하기에 충분하다." 그렇다면, 우리를 둘러싸고 있는 삼라만상의 모든 물질은 다 어디에서 왔단 말인가? ​물론 이러한 의문을 품었던 사람은 라이프니츠뿐만이 아니었을 것이다. 지구 상에 인류가 나타난 이래 수많은 사람이 이 같은 질문을 던졌지만, 이에 대해 정확한 답을 한 사람은 20세기 초반이 되기까지는 하나도 없었다. 인류의 이 유서 깊은 질문- '만물은 어디에서 비롯되었는가?'에 대한 최초의 과학적인 답변은 1927년, 로만 칼러를 한 옷을 입은 벨기에 가톨릭 신부이자 천문학자인 조르주 르메트르(1894~1966)가 내놓았다. 대학생 때 토목공학을 공부하다가 1차대전에 참전한 후 천문학으로 방향을 튼 르메트르는 1927년, 팽창하는 우주를 나타내는 논문 ‘일정한 질량을 갖지만 팽창하는 균등한 우주를 통한 우리 은하 밖 성운들의 시선속도에 대한 설명’을 발표, 매우 높은 에너지를 가진 작은 ‘원시 원자’가 거대한 폭발을 일으켜 우주가 되었다는 대폭발 이론을 최초로 내놓았다. 르메트르는 우주의 기원에 대한 그의 이론을 '원시 원자에 대한 가설'이라 불렀다. 르메트르는 후일 빅뱅 이론으로 발전된 이 가설에서, 우주는 팽창하고 있으며, 이러한 팽창을 거슬러 올라가면 우주의 기원, 즉 ‘어제 없는 오늘’(The Day Without Yesterday)이라고 불렀던 태초의 시공간에 도달한다는 선구적 이론을 펼쳐냈다. 그러나 그의 이론은 당시에 그다지 주목받지 못했다. 아인슈타인을 만난 르메트르가 자신의 우주론을 설명했지만, 아인슈타인으로부터 "당신의 계산은 옳지만, 당신의 물리는 말도 안 됩니다"라는 혹평을 받기까지 했다. 르메트르의 '가설'은 나중에 '빅뱅' 이론이라고 불리게 되었는데, 여기에는 재미있는 일화가 있다. 우주가 영원 이전부터 지금까지 정적인 상태로 존재한다는 이른바 정상우주론자인 영국 천문학자 프레드 호일이 라디오 대담에서 대폭발 이론을 비꼬는 뜻으로 "그럼 빅뱅이라도 있었다는 거야? 하고 말한 데서 빅뱅이란 이름이 탄생했던 것이다. >20세기 천문학의 최고 영웅 공간과 시간이 응축된 한 점이 폭발하여 우주가 출발했다는 르메트르의 빅뱅 이론은 이처럼 처음에는 푸대접을 면치 못했지만, 그러나 시간은 르메트르의 편이었다. 빅뱅 이론이 세상에 나온 지 2년 만에 한없이 정적으로만 보이던 이 대우주가 기실은 무서운 속도로 팽창하고 있다는 관측 결과가 나왔던 것이다. 그것은 20세기 천문학의 최고 영웅이 탄생하는 순간이기도 했다. 영웅은 미국의 괴짜 천문학자 에드윈 허블이었다. 처음에는 법학을 전공했다가 천문학으로 전향한 허블은 1929년 당시 세계 최대였던 윌슨산 천문대 망원경을 이용해 우주가 팽창하고 있음을 최초로 발견했다. 그가 본 우리 주위의 모든 은하들은 지구로부터 후퇴하고 있었다. 우리가 무슨 끔찍한 병균에 오염되기라도 한 듯이 도망가고 있는 것이다. 어떤 천문학자는 지구가 인간으로 오염되어서 모든 은하들이 도망가는 거라는 우스갯소리를 하기도 했다. 어쨌든 허블의 관측 결론은, 우주의 모든 은하들은 방향에 관계 없이 우리은하로부터 멀어져가고 있으며, 그 후퇴속도는 먼 은하일수록 더 빠르다는 것이다. 거리와 후퇴속도와의 관계는 이른바 허블의 법칙으로 알려졌다. 과학사에서 최대의 발견으로 꼽히는 허블의 이 '우주 팽창'은 르메트르가 우주 원리를 통해 예견한 바 있었다. 이처럼 우주의 모든 은하들이 우리로부터 멀어져가고 있지만, 그렇다고 우리은하가 그 중심이라는 뜻은 아니다. 서로가 서로에게 같은 비율로 멀어져가고 있는 것이다. 서울광장에 줄지어 놓인 걸상을 생각해보자. 각 걸상들이 같은 비율로 간격이 벌여가고 있다면 거기에는 달리 중심이란 게 있을 수가 없다. 한 차원을 늘려 3차원으로 생각해보자. 만약 밀가루 반죽에 건포도를 박아넣고 굽는다면 빵이 부풀 때 건포도의 간격들 역시 벌어질 것이다. 이와 같이 온 우주에 있는 은하들은 그 사이의 공간이 팽창함에 따라 기약없이 서로에게 멀어져가고 있는 중이다. 따라서 이 우주에는 중심도 가장자리도 달리 없다. >빅뱅의 결정적 증거 발견 팽창 우주의 결정적인 증거는 그로부터 30여 년 후에 발견되었다. 1964년, 우주의 극초단파를 연구하는 천문학자들이 우주에서 소음이 난다는 사실을 발견했다. 이 소음은 어떤 한 영역에서 오는 것이 아니라, 우주의 모든 곳에서 균일하게 오는 것이었다. 미국 벨 연구소의 아노 페지어스와 로버트 윌슨이 최초로 발견한 이 마이크로파 잡음은 바로 빅뱅의 잔향으로, 우주배경복사로 불리는 것이었다. 이들은 안테나의 잡음을 잡기 위해 비둘기똥을 치우다가 우연히 이 빅뱅의 화석을 발견했는데, 이 발견으로 노벨 물리학상을 받았다. 그래서 사람들은 비둘기똥을 치우다가 금덩어리를 주운 셈이라고 부러워했다. 우리는 이 빅뱅의 화석인 마이크로파를 직접 눈으로 볼 수도 있다. TV에서 방송이 없는 채널을 틀 때 지직거리는 줄무늬 중 100분의 1은 바로 우주배경복사다. 우주가 탄생할 때 발생한 그 열기가 식어서 3K도의 마이크로파가 되어 138억 년의 시공간을 넘어 지금 우리 눈의 시신경을 건드리고 있다고 생각해도 무방하다. 어쨌든 펜지어스와 윌슨이 발견한 우주배경복사는 정상상태 우주론의 도전을 물리치고 빅뱅 모델에게 승리를 가져다주는 데 결정적인 역할을 했고, 이로써 인류는 비로소 만물은 태초의 한 원시 원자에서 출발했다는 답을 갖게 되었다. 만물의 기원을 과학적으로 설명한 빅뱅 이론은 20세기에 이룩된 가장 위대한 과학적 성취로 꼽힌다. 이 소식을 라이프니츠가 들었다면 아주 기뻐했을 게 틀림없을 것이다. 그런데 130억 년 전 빅뱅이 있었다면 그 장소는 어디일까? 앞에서 말했듯이 우주는 중심도 가장자리도 없는 구조이므로, 당연히 빅뱅이 일어난 곳은 이 우주 전체일 수밖에 없다. 그 한 점 공간이 팽창되어서 오늘에 이르고 있으므로, 바로 당신이 있는 그곳이 빅뱅이 일어난 현장이라고 해도 틀린 말은 아니다. 우주론이 이쯤에 이르면, 다음과 같은 질문이 나오게 마련이다. -그렇다면 빅뱅 이전에는 무엇이 있었나? 이에 대한 천문학자들의 답은 이렇다. -빅뱅과 함께 시간과 공간이 탄생했으므로, 그런 질문은 성립되지 않는다. 지구 북극점에서 북쪽이 어디냐고 묻는 것과 같다. 그런데 이런 답을 벌써 1,500년 전에 내놓은 사람이 있었다. 초기 기독교 철학자인 성 아우구스티누스가 한 신자로부터 "하나님은 천지창조 이전에는 무엇을 하셨습니가?"하는 질문을 받고는 이렇게 대답했다. "천지가 창조됨으로써 비로소 시간이 시작되었기 때문에 그전이란 말은 의미가 없는 것이다." 이광식 통신원 joand999@naver.com

아인슈타인이 일반 상대성 이론을 토대로 이론을 주장한 ‘아인슈타인 고리’의 선명한 모습을 담은 이미지가 공개돼 학계의 관심이 쏠리고 있다. 불타오르는 거대한 고리를 연상케 하는 이것은 지구에서 120억 광년 떨어진 곳에 위치한다. 언뜻 보면 마치 중앙이 텅 비어있는 커다란 고리 같지만 사실 이러한 모습은 상(相)이 일그러진 착각이다. 이 아인슈타인 고리의 ‘정체’는 서로 떨어진 위치에 있는 두 개의 은하가 마치 가지런히 놓인 것처럼 보이는 것으로, 아인슈타인의 상대성 이론 중 ‘중력렌즈 효과’와 연관이 있다. 중력렌즈 효과란 무거운 질량을 가진 천체로 인해 배경의 빛이 구부러져, 마치 렌즈를 통과하여 오는 것처럼 보이는 현상을 말한다. 아인슈타인은 일반상대성 이론에서 이 중력렌즈 효과를 예측한 바 있으며, 중력렌즈에 의해 확대된 천체들이 고리 모양으로 보일 수 있는데, 이를 아인슈타인 고리(아인슈타인 링)라고 부른다. 이번 아인슈타인 고리는 칠레에 있는 알마 전파망원경으로 포착했다. ‘SDP.81’이라는 이름의 이 은하계는 지구에서 120억 광년 떨어진 곳에 위치해 있는데, 중력효과로 인해 40억 광년 정도 가까운 위치에 있는 것 같은 착시 현상을 볼 수 있다. 알마 전파망원경 연구소의 캐서린 블라키스 박사는 “중력렌즈 효과는 과학자들로 하여금 먼 거리에 있는 초기 우주를 관찰하는데 큰 도움이 된다”면서 “알마 망원경으로 찍은 왜곡된 이미지를 재정립하는 과정을 통해 먼 은하계의 진짜 모습을 새로 추측해볼 수 있을 것”이라고 밝혔다. 이어 “이번 이미지는 역대 중력렌즈 현상을 포착한 이미지 중 가장 선명한 것이며, 전문 컴퓨터 프로그램을 이용해 중력렌즈 효과로 인해 왜곡된 이미지를 원상태로 돌려 은하계의 진짜 모습을 연구할 예정”이라고 덧붙였다. 　 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

아인슈타인이 일반 상대성 이론을 토대로 이론을 주장한 ‘아인슈타인 고리’의 선명한 모습을 담은 이미지가 공개돼 학계의 관심이 쏠리고 있다. 불타오르는 거대한 고리를 연상케 하는 이것은 지구에서 120억 광년 떨어진 곳에 위치한다. 언뜻 보면 마치 중앙이 텅 비어있는 커다란 고리 같지만 사실 이러한 모습은 상(相)이 일그러진 착각이다. 이 아인슈타인 고리의 ‘정체’는 서로 떨어진 위치에 있는 두 개의 은하가 마치 가지런히 놓인 것처럼 보이는 것으로, 아인슈타인의 상대성 이론 중 ‘중력렌즈 효과’와 연관이 있다. 중력렌즈 효과란 무거운 질량을 가진 천체로 인해 배경의 빛이 구부러져, 마치 렌즈를 통과하여 오는 것처럼 보이는 현상을 말한다. 아인슈타인은 일반상대성 이론에서 이 중력렌즈 효과를 예측한 바 있으며, 중력렌즈에 의해 확대된 천체들이 고리 모양으로 보일 수 있는데, 이를 아인슈타인 고리(아인슈타인 링)라고 부른다. 이번 아인슈타인 고리는 칠레에 있는 알마 전파망원경으로 포착했다. ‘SDP.81’이라는 이름의 이 은하계는 지구에서 120억 광년 떨어진 곳에 위치해 있는데, 중력효과로 인해 40억 광년 정도 가까운 위치에 있는 것 같은 착시 현상을 볼 수 있다. 알마 전파망원경 연구소의 캐서린 블라키스 박사는 “중력렌즈 효과는 과학자들로 하여금 먼 거리에 있는 초기 우주를 관찰하는데 큰 도움이 된다”면서 “알마 망원경으로 찍은 왜곡된 이미지를 재정립하는 과정을 통해 먼 은하계의 진짜 모습을 새로 추측해볼 수 있을 것”이라고 밝혔다. 이어 “이번 이미지는 역대 중력렌즈 현상을 포착한 이미지 중 가장 선명한 것이며, 전문 컴퓨터 프로그램을 이용해 중력렌즈 효과로 인해 왜곡된 이미지를 원상태로 돌려 은하계의 진짜 모습을 연구할 예정”이라고 덧붙였다. 　 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

-"수십억 년 내 은하들이 찢어진다" 주장 우주의 붕괴가 예상보다 '임박'해 있다고 과학자들이 주장하고 나섰다. 최근의 새로운 연구에 따르면, 은하들이 수십억 년 내에 갈가리 찢어질 수 있다고 한다. 이는 우주적인 척도로 봤을 때 그리 오래지 않은 시간이다. 과학자들의 이러한 가설이 만약 사실이라면, 암흑 에너지의 존재와 우주의 가속 팽창 원인에 대한 해답을 얻을 수 있을지도 모른다는 예측이 나오고 있다. 미 캘리포니아 대학의 네만자 캘러퍼와 노팅엄 대학의 안토니오 파딜라 교수는 암흑 에너지에서 우주 붕괴의 단서를 찾아냈다고 주장한다. 암흑 에너지는 진공 속에 포함되어 있을 거라고 추정될 뿐, 그 실체를 알 수 없는 수수께끼 같은 에너지로서, 우주를 팽창시키는 척력으로 작용하는 것으로 알려져 있다. 파딜라 교수가 미국 과학뉴스 포털 픽스오그(Phys.org)에 밝힌 바에 따르면 암흑 에너지를 찾는 것은 임박한 우주의 종말 증거를 찾는 것과 같을 수 있다는 것이다. 또한 "이전 데이터는 수십억 년 안에 대붕괴가 시작될 것임을 시사하고 있지만, 아직 적정하게 검증된 것은 아니며, 우리가 제안한 대붕괴의 메커니즘은 아직 물리학이 해결하지 못한 문제들, 곧 우주상수나 우주의 가속팽창 같은 미해결 사항을 해결할 수 있는 실마리를 찾을 수 있게 해줄지도 모른다"고 조심스레 전망했다. 정적인 우주를 선호한 알베르트 아인슈타인은 자신의 중력 방정식이 팽창우주를 기술하자, 그것이 마음에 안 든 나머지 '우주상수'라는 개념을 추가했는데, 이는 팽창하는 우주를 붙잡아두기 위한 것이었다. 그러나 얼마 후 에드윈 허블에 의해 '우주가 팽창한다'는 사실이 밝혀지자 우주상수의 추가가 자신의 일생 최대 실수였다고 말하며 이를 취소했다. 그러나 양자장론에서는 우주상수가 공간 그 자체의 에너지를 나타내기 때문에, 암흑 에너지로 다루어지며 우주의 팽창에 기여한다. 그런데 문제는 1998년 우주의 팽창속도가 점점 더 빨라지고 있다는 관측결과가 나오면서 우주론의 패러다임이 변하기 시작했다는 점이다. 그 결과, 우주상수는 0이 아니라는 것이 확실해졌고, 많은 과학자들은 이 팽창이 우주의 대붕괴로 가는 신호라고 믿기 시작했다. 관측 결과 미세하지만 0이 아닌 작은 값의 우주상수가 관측되었다. 실제로 현재의 우주상수, 곧 진공 에너지의 밀도는 관측된 값보다 훨씬 큰 것으로 밝혀졌다. 최근의 연구에서 과학자들은 대붕괴 이전에 현재와 같은 가속팽창을 가져올 슬로 롤(slow roll·느린 좌우 흔들림) 기간이 있을 거라고 예측하고 있다. 결국 우주는 언젠가 팽창을 멈추고 수축하기 시작해 대함몰(big crunch)로 종말을 맞을 것이라고 한다. "우주에 있는 물질의 양이 무한대는 아니므로 우주의 수명 역시 무한대는 아니다. 이 유한한 우주 모델이 작은 진공 에너지 값과 유한한 입자들을 설명해줄 것"이라고 캘러퍼 교수가 데일리메일과의 인터뷰에서 밝히면서 마지막 가속팽창 기간이 시작되면 즉시 우주는 대붕괴에 돌입하게 될 것이라고 주장했다. ​이광식 통신원 joand999@naver.com　

-"수십억 년 내 은하들이 찢어진다" 주장 우주의 붕괴가 예상보다 '임박'해 있다고 과학자들이 주장하고 나섰다. 최근의 새로운 연구에 따르면, 은하들이 수십억 년 내에 갈가리 찢어질 수 있다고 한다. 이는 우주적인 척도로 봤을 때 그리 오래지 않은 시간이다. 과학자들의 이러한 가설이 만약 사실이라면, 암흑 에너지의 존재와 우주의 가속 팽창 원인에 대한 해답을 얻을 수 있을지도 모른다는 예측이 나오고 있다. 미 캘리포니아 대학의 네만자 캘러퍼와 노팅엄 대학의 안토니오 파딜라 교수는 암흑 에너지에서 우주 붕괴의 단서를 찾아냈다고 주장한다. 암흑 에너지는 진공 속에 포함되어 있을 거라고 추정될 뿐, 그 실체를 알 수 없는 수수께끼 같은 에너지로서, 우주를 팽창시키는 척력으로 작용하는 것으로 알려져 있다. 파딜라 교수가 미국 과학뉴스 포털 픽스오그(Phys.org)에 밝힌 바에 따르면 암흑 에너지를 찾는 것은 임박한 우주의 종말 증거를 찾는 것과 같을 수 있다는 것이다. 또한 "이전 데이터는 수십억 년 안에 대붕괴가 시작될 것임을 시사하고 있지만, 아직 적정하게 검증된 것은 아니며, 우리가 제안한 대붕괴의 메커니즘은 아직 물리학이 해결하지 못한 문제들, 곧 우주상수나 우주의 가속팽창 같은 미해결 사항을 해결할 수 있는 실마리를 찾을 수 있게 해줄지도 모른다"고 조심스레 전망했다. 정적인 우주를 선호한 알베르트 아인슈타인은 자신의 중력 방정식이 팽창우주를 기술하자, 그것이 마음에 안 든 나머지 '우주상수'라는 개념을 추가했는데, 이는 팽창하는 우주를 붙잡아두기 위한 것이었다. 그러나 얼마 후 에드윈 허블에 의해 '우주가 팽창한다'는 사실이 밝혀지자 우주상수의 추가가 자신의 일생 최대 실수였다고 말하며 이를 취소했다. 그러나 양자장론에서는 우주상수가 공간 그 자체의 에너지를 나타내기 때문에, 암흑 에너지로 다루어지며 우주의 팽창에 기여한다. 그런데 문제는 1998년 우주의 팽창속도가 점점 더 빨라지고 있다는 관측결과가 나오면서 우주론의 패러다임이 변하기 시작했다는 점이다. 그 결과, 우주상수는 0이 아니라는 것이 확실해졌고, 많은 과학자들은 이 팽창이 우주의 대붕괴로 가는 신호라고 믿기 시작했다. 관측 결과 미세하지만 0이 아닌 작은 값의 우주상수가 관측되었다. 실제로 현재의 우주상수, 곧 진공 에너지의 밀도는 관측된 값보다 훨씬 큰 것으로 밝혀졌다. 최근의 연구에서 과학자들은 대붕괴 이전에 현재와 같은 가속팽창을 가져올 슬로 롤(slow roll·느린 좌우 흔들림) 기간이 있을 거라고 예측하고 있다. 결국 우주는 언젠가 팽창을 멈추고 수축하기 시작해 대함몰(big crunch)로 종말을 맞을 것이라고 한다. "우주에 있는 물질의 양이 무한대는 아니므로 우주의 수명 역시 무한대는 아니다. 이 유한한 우주 모델이 작은 진공 에너지 값과 유한한 입자들을 설명해줄 것"이라고 캘러퍼 교수가 데일리메일과의 인터뷰에서 밝히면서 마지막 가속팽창 기간이 시작되면 즉시 우주는 대붕괴에 돌입하게 될 것이라고 주장했다. ​이광식 통신원 joand999@naver.com　

지금까지 인류는 ‘우주는 끝’이 있는가 라는 질문의 답을 찾기 위해 노력해왔다. 이것은 인류의 두뇌를 오랫동안 괴롭혀온 질문으로, 우리가 우주에 대한 갖는 가장 큰 의문의 하나라는 데 이견이 없을 것 같다. 현대 천문학도 아직까지 이 질문에 명쾌한 답을 내놓지 못하고 있다.하지만 현대과학이 밝혀낸 한도 내에서나마 ​이 문제를 한번 풀어보도록 하자. 과연 우리가 살고 있는 이 우주는 끝이 있는가, 없는가? 우리가 무엇보다 먼저 알아야 할 것은, 우리는 어디까지나 유한한 3차원 공간에서 살고 있는 존재인 만큼 우리 주변에 무한한 것이라고는 없으며, 따라서 무한을 경험해본 적이 없다는 사실이다. 무릇 끝이란 말은 시작이 있다는 뜻이며, 그 끝에서 또 다른 무엇이 시작된다는 의미를 내포하고 있다. 현실세계에서 우리가 체험하는 모든 사물에는 시작과 끝이 있다. 즉 유한하다는 말이다. 무한이란 상상 속에 존재하는 관념일 뿐이다. 수소 원자의 경우, 1억 개를 한 줄로 죽 늘어세워도, 그 길이는 1㎝를 넘지 않는다. 이렇게 작은 원자도 전 우주의 삼라만상을 만드는 데 1079 개면 된다. 1구골(10의 100승) 에도 한참 못 미치고, 무한하고는 거리가 멀다. 그렇다면 우주라는 사물은 과연 어떤가? 끝이란 게 있는가? 우선 상식적으로 생각해볼 때, 이 우주에 끝이 있다는 것도 모순이요, 끝이 없다는 것도 모순으로 보인다. 우리의 경험칙으로 볼 때 끝이 없다는 상태도 상상하기 어렵고, 끝이 있다면 또 그 바깥은 무엇이란 말인가, 하는 질문이 바로 떠오른다.이것이 바로 우주 속에 인간이 처해 있는 상황이라 할 수 있다. 한 뼘도 안되는 인간의 두뇌에 어찌 한계가 없겠는가. ▲현재 우주의 크기는 950억 광년우리가 우주라 할 때, 그 우주에는 공간뿐 아니라 시간까지 포함되어 있다. 즉, 우주는 아인슈타인이 특수 상대성 이론에서 밝혔듯이 4차원의 시공간인 것이다. 우주라는 말 자체도 그렇다. 중국 고전 ‘회남자’(淮南子)에는 ‘예부터 오늘에 이르는 것을 주(宙)라 하고, 사방과 위아래를 우(宇)라 한다’는 말이 있다. 말하자면 이 우주는 시공간이 같이 어우러져 있다는 뜻이다. 영어의 코스모스(cosmos)나 유니버스(universe)에는 시간 개념이 들어 있지 않지만, 동양의 현자들은 이처럼 명철했던 것이다. 이 우주라는 시공간이 시작된 것이 약 138억 년 전이라는 계산서는 이미 나와 있다. 얼마 전까지만 해도 137억 년이라 했지만, 유럽우주국(ESA)이 우주 탄생의 기원을 찾기 위해 미국항공우주국(NASA) 등과 협력해 2009년에 발사한 초정밀 플랑크 우주망원경의 관측 자료를 토대로 계산한 결과, 우주의 나이가 지금까지 알려진 것보다 약 8000만 년 더 오래된 것으로 분석되어 138억 년으로 상향 조정된 것이다. 이 우주의 나이에 딴죽을 거는 과학자들은 거의 없다. 138억 년 전 ‘원시의 알’이 대폭발을 일으켰고, 그것이 팽창을 거듭하여 오늘에 이르고 있다는 이른바 빅뱅 우주론은 이제 대세이자 상식이 되었다. 그런데 문제는 이 우주가 지금도 쉼 없이 팽창을 계속하고 있다는 것이다. 허블의 법칙에 따르면 천체의 후퇴 속도는 거리에 비례하여 빨라진다. 멀리 떨어진 천체일수록 더 빨리 멀어져간다. 그런데 천체가 멀어지는 것은 그 천체가 실제로 달아나는 것이 아니라, 그 사이의 공간이 확대되는 것이라고 한다. 마치 풍선 위에 점들을 찍어놓고 풍선에 바람을 불어넣으면 점들 사이가 멀어지는 것과 같은 형국이라는 것이다. 그러니 우주 속의 모든 천체들은 서로가 서로에게 기약 없이 멀어져가고 있는 것이다. 어쨌든 망원경을 이용하여 관측이 가능한 우주의 범위는 약 130억 광년이다. 허블 우주망원경의 거기까지 사진을 찍은 것이 바로 위의 '허블 울트라 딥 필드'이다. ​이곳까지를 우주의 경계라고 한다면, 우주는 약 130억 년 이전에 생성된 것으로 볼 수 있다. 가장 멀리 떨어진 우주의 경계 지역은 최대로 빛의 속도로 멀어지고 있다. 따라서 130억 광년의 경계 부근에서 관측된 천체들은 우주 탄생 초기의 모습을 그대로 간직하고 있을 것이다.우주의 나이가 138억 년이니까, 지금 우주의 크기는 반지름이 138억 광년이 된다는 뜻이다. 그렇다면 지름은 276억 광년이란 얘긴데, 인플레이션 우주론에 따르면, 초창기에는 빛보다 더욱 빠른 속도로 공간이 팽창했기 때문에 지금 우주의 지름은 약 950억 광년에 이른다. 우주에서 가장 빠른 초속 30만㎞의 빛이 950억 년을 달려가야 가로지를 수 있는 거리니 참으로 상상하기 힘든 크기다. 이것이 천문학자들이 계산서에서 뽑아낸 현재 우주의 크기다. 그들이 가장 애용하는 말은 '닥치고 계산'이라고 한다. ▲유한하지만 경계는 없다 결과적으로 우주도 유한하다는 뜻이다. 현대 천문학은 우주의 구조에 대해 이렇게 말한다. “우주는 유한하지만, 그 경계는 없다.” 우주의 지름이 950억 광년으로 유한하지만, 경계는 없다는 뜻이다. 곧, 아무리 가더라도 그 끝에 닿을 수가 없다는 뜻이다. 왜? 우주라는 시공간은 거대한 스케일로 휘어져 있어 중심이나 가장자리란 게 존재하지 않기 때문이다.이에 대해 현대 우주론자들은 다음과 같이 답한다. 우주는 3차원 공간에 시간 1차원이 더해진 4차원의 시공간으로 휘어져 있어 중심도 경계도 없다. 2차원 구면이 중심이나 경계가 없는 것과 같은 이치다.조금 더 이해하기 쉽도록 지구라는 구면을 생각해보자. 어느 지점도 중심이랄 수 없지만, 모든 지점이 다 중심이기도 하다. 그러므로 개미가 무한 시간을 걸어가더라도 이 구면의 끝에 다다를 수 없다. 그처럼 우주 역시 중심도 경계도 없다. 따라서 공간 속의 모든 지점은 본질적으로 동등하다. 그런데 공간이 휘어져 있다는 것은 도대체 무슨 뜻인가? 그것은 우주가 물질을 담고 있기 때문에 시공간을 휘게 하는데, 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 따르면 빛이 이 중력장을 지날 때 휘어진 경로를 지난다고 한다. 이는 관측으로도 입증된 사실이다. 아인슈타인은 빛의 경로가 직선이 아니고 휘어진다면 이는 곧 공간이 휘어져 있기 때문이라고 보았다. '빛의 경로는 공간의 성질을 드러내준다' 고 본 것이다. 그래서 아인슈타인은 ‘오직 빛만이 우주공간의 본질을 밝혀주는 지표’라고 말했다. 요컨대, 물질이 공간을 휘게 한다는 것이다. 이처럼 우주의 시공간은 휘어져 있기 때문에 무한 사정거리의 총을 발사하면 그 총알은 우주를 한 바퀴 돌아 쏜 사람의 뒤통수를 때린다는 것이다. 그 사람이 그때까지 살아 있기만 한다면 말이다. ​그래도 이해하기 어렵다면 차원을 낮추어 뫼비우스 띠를 생각해보면 된다. 2차원의 뫼비우스 띠는 면적은 있지만, 안팎의 경계는 없다. 만약 개미가 뫼비우스의 띠를 따라 표면을 이동한다면 경계를 넘지 않고도 원래 위치의 반대 면에 도달하게 된다. 이와 같이 우주는 3차원의 뫼비우스 띠라고 볼 수 있다는 뜻이다. 우주 공간이 우리에게 평탄하게 보이는 것은 3차원의 존재인 우리가 거대한 스케일로 휘어져 있는 4차원의 시공간을 감득치 못해서 그렇다는 얘기다. 이처럼 우주는 중심도 가장자리도 없는 4차원 시공간이다. 우주는 그 자체로 안이자 밖이며, 중심이자 끝이다. 이것이 우주가 우리가 접하는 다른 어떤 사물과 다른 점이다. 지금 당신이 있는 공간이 우주의 중심이라 해도 틀린 말은 아닌 셈이다. 신 앞에 모든 것은 공평하다고 하는 것이 바로 이를 두고 한 말인지도 모른다. 끝으로 어떤 이들은 우주에 대한 이 모든 논의를 무익한 시간낭비라고 투덜거리기도 하지만, 여기엔 구구한 설명 대신 고금의 두 현자가 한 말을 들려주는 것으로 가름하기로 하자. '천문학은 우리 영혼이 위를 바라보게 하면서 우리를 이 세상에서 다른 세상으로 이끈다.' -플라톤(철학자)'우주를 이해하려는 노력은, 인간의 삶을 광대극보다는 조금 나은 수준으로 높여주고, 다소나마 비극적 품위를 지니게 해주는 아주 드문 일 중의 하나다. -스티븐 와인버그('최초의 3분' 저자. 물리학자)이광식 통신원 joand999@naver.com

아인슈타인의 일반 상대성 이론은 천체의 중력장에 의해 빛이 경로가 변할 것으로 예측했고, 에딩턴은 개기 일식 때 실제로 태양 주변을 지나는 별빛의 경로가 변하는 것을 관측했다. 이후 과학자들은 빛의 경로가 중력장에 의해 휘어지는 것을 수없이 관측했다. 그런데 이렇게 빛의 경로가 변하는 것은 마치 렌즈에 의해 빛의 경로가 변하는 것과 유사한 현상을 일으킬 수 있다. 이는 중력 렌즈 효과라 불리며, 실제 천문학에서 매우 중요한 역할을 한다. 예를 들어 아주 멀리 떨어진 천체를 관측할 경우, 보통은 관측이 어려울 만큼 멀리 떨어진 경우라도 중력 렌즈에 의해 본래 밝기보다 훨씬 밝아져 관측이 가능한 경우가 생기는 것이다. 보통 렌즈의 역할을 하는 천체는 막대한 질량을 가진 은하나 은하단이며, 렌즈에 의해 확대되는 물체는 아주 멀리 떨어진 은하이거나 혹은 퀘이사이다. 중력 렌즈에 의해 확대된 천체들은 고리 모양으로 보일 수 있는데 이는 아인슈타인 링(Einstein Ring)이라고 부른다. 물체가 4개로 복사되어 보이는 경우도 생기는 데 이는 아인슈타인 십자가(Einstein Cross)라고 불린다. 최근 캘리포니아 대학의 과학자들은 허블 우주 망원경의 이미지를 분석해서 지구에서 93억 광년 정도 떨어진 초신성의 아인슈타인 십자가를 발견했다. 연구에 참여한 캘리포니아 대학의 알렉스 필리펜코 교수에 의하면 지금까지 발견된 아인슈타인 십자가는 대부분 퀘이사였다. 초신성의 아인슈타인 십자가는 처음 발견되는 것이다. 초신성의 이름은 'SN Refsdal' 이며, 이 초신성을 확대한 렌즈는 거대한 은하단인 MACS J1149.6+2223이다. 실제 공개된 사진을 보면 배경의 은하는 크지만, 초신성의 크기는 작아서 십자가 보다는 네 개의 점이 박힌 은하처럼 보인다. 아무튼, 중력과 빛이 만든 신기한 사진임이 틀림없다. 연구팀에 의하면 중력 렌즈의 또 다른 재미있는 기능이 재생(replay) 기능이라고 한다. 즉, 초신성이 폭발하고 난 후 지구에 도달했을 때, 우리가 이를 관측하지 못하더라도 더 먼 경로를 거쳐서 온 초신성이 빛이 시차를 두고 지구에서 관측된다. 빛의 속도는 일정한 데, 이동 경로는 더 길어서 나타나는 현상이다. 중력 렌즈의 효과를 이용해서 과학자들은 멀리 떨어진 천체를 더 밝게 볼 뿐 아니라 이전에 미처 보지 못했던 천체까지 확인할 수 있다. 이를 연구하는 과학자들에게는 빛과 중력이 만드는 예술 작품이자 선물이라고 할 수 있을 것이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

미국은 역대 대통령들이 유화로 남아 있다. 19세기 중엽 사진기가 대중화됐으니, 그 이전인 1789년부터 1797년까지 미국의 초대 대통령을 지낸 조지 워싱턴부터 그림으로 남기던 전통이 이어지고 있나 보다 하고 추정한다. 그 전통대로 빌 클린턴 전 미국 대통령도 2006년 초상화로 남았다. 영국의 과학사 교수 아서 밀러가 쓴 책 ‘아인슈타인 피카소’는 20세기 비범한 두 명의 천재가 나온 당대의 사회적·과학적·예술적·지적 환경을 설명했다. 특히 ‘청색시대’만 해도 완벽한 구상 화가였던 피카소가 ‘아비뇽의 처녀들’을 통해 추상 화가의 길로 들어선 이유로 그림보다 더 재현 능력이 뛰어난 사진기의 발명과 사진의 대중화를 지적했다. 모습을 남기고 싶은 고관대작과 교황, 부유한 상인들에게 솜씨 좋은 화가는 더이상 필요가 없어졌다는 것이다. 그러나 그림은 남다른 기호를 슬쩍 끼워 넣을 수 있다. 클린턴의 초상화를 그린 화가 넬슨 생크는 초상화 오른쪽의 흐릿한 그림자가 ‘지퍼게이트’의 당사자 모니카 르윈스키를 상징한다고 9년 만에 폭로했다. 포토샵을 해도 사진이라면 감히 집어넣지 못할 상징이 아니었던가 싶어서 고소해하며 웃었다. 문소영 논설위원 symun@seoul.co.kr

이 새로운 이론이 사실로 증명된다면 '우주가 빅뱅에서 출발했다'는 이른바 빅뱅 이론이 폐기처분될지도 모른다. '피지컬 레터 B' 2월호에 발표된 이 이론에 따르면, 우주는 결코 '특이점', 곧 물질이 무한대의 밀도로 응축된 한 점에서 탄생하지 않았다. 새 이론의 공동저자인 캐나다 리스브리지 대학 이론물리학자 소리야 다스 교수는 "우리의 이론은 우주의 나이가 '무한'할 수 있다는 것을 시사하고 있다"며 우주 구조의 대부분을 이루고 있는 암흑물질이 어떻게 생성되었는가 하는 것도 설명할 수 있다고 주장한다. 기존의 '빅뱅 이론'에 따르면, 우주는 약 138억 년 전에 탄생했다. 현재 우주를 이루고 있는 모든 물질은 '특이점'이라고 불리는 아주 작은 한 점에 응축돼 있었는데, 그 점은 무한대의 밀도와 온도를 가진 '원시의 알'이라 할 수 있는 것이다. 이 한 점이 폭발하여 원시 우주를 만들었고, 그 우주는 자체의 진화 과정을 거쳐 오늘의 우주가 되었다는 것이다. 이 특이점은 아인슈타인의 일반상대성 이론의 장방정식에서 도출된 것으로, 이 방정식은 우주의 시공간이 물질에 의해 휘어져 있음을 기술하고 있다. 그리고 레이쇼드후리 방정식이라고 불리는 또 하나의 방정식에서도 역시 특이점이 도출되는데, 이 방정식은 물질의 분산과 집중의 경로를 서술한 것이다. 이들 이론들에 따르면, 우주의 모든 물질이 한때 하나의 점에 응축돼 있었던 것으로 알려져왔다. 이것이 바로 빅뱅의 특이점이라 불리는 것이다. 그러나 새로운 연구결과는 이 이론이 맞지 않다는 것이다. -빅뱅에서 우주가 출발했다는 증거는? 아인슈타인의 방정식은 특이점에 도달하기도 전에 물리법칙이 파탄나는 것을 보여준다. 하지만 과학자들은 여전히 방정식이 유효하다는 전제로 추론을 한다고 몬트리올 맥길 대학의 우주론자인 로버트 브랜든버거 교수가 주장한다. 그는 이 새 연구에 참여하지 않았지만 "우리가 빅뱅에서 우주가 출발했다고 말할 때 사실은 그에 대한 확고한 증거가 없다"고 강조한다. 물리학에는 또 다른 현안이 있다. 이른바 물리학을 떠받치고 있는 두 기둥, 즉 거시세계를 다루는 상대성 이론과 미시세계를 다루는 양자론을 하나의 양자중력 이론으로 통합하는 문제다. 양자역학은 아원자 수준의 소립자 운동은 근본적으로 불확정적이라고 본다. 이것은 아인슈타인의 일반 상대성 이론에서 볼 때는 수용할 수 없는 기묘한 이론이다. 상대성 이론은 한마디로 결정론으로, 자연의 법칙을 알아내기만 한다면 과거의 행적으로 미래를 예측할 수 있다고 주장한다. 따라서 두 이론의 모순 없는 통합이 이루어지지 못하고 있다고 다스는 설명한다. 이른바 대통일이론이라는 이 문제의 해결에 많은 물리학자들이 매달리고 있지만 현재까지 난항을 겪고 있는 중이다. 아인슈타인 역시 여생을 여기에 투입했지만 빈 손으로 가고 말았다. -일반 상대성 이론에 양자역학을 접목 다스와 그의 동료 연구자들은 이 문제를 해결할 수 있는 방법을 모색하기 위해 '봄 역학'(Bohmian Mechanics)이라고 불리는 양자역학의 시각화라는 방법에 주목했다. 거기에는 숨은 변수가 아원자 입자들의 기묘한 움직임을 지배한다. 양자역학의 다른 방정식과는 달리 봄 역학은 입자의 궤적을 계산할 수 있는 방법을 제공해준다. 이 양자이론의 오랜 형식을 사용하여 연구자들은 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 포함된 한 항에 작은 보정 값을 계산해냈다. 그런 다음 아주 오랜 과거 시간에 무엇이 일어났는가를 알아냈다. 새로운 방정식이 보여준 결과는 어떠한 특이점도 없다는 것이다. 우주는 한때 훨씬 작았지만, 빅뱅 이론에서 주장하는 것처럼 결코 무한하게 밀도가 높지는 않았다고 기술한다. 따라서 우주는 영원 이전부터 존재했다는 데로 귀결된다. 이들의 방정식에서 양자적 보정을 가한 항은 암흑물질의 밀도에 관련된 것이라고 다스 교수는 밝힌다. 그들의 이론대로라면, 우주는 가상의 입자, 예컨대 중력을 전달하는 입자로 알려진 중력양자(graviton)나 악시온이라는 극저온의 유령 같은 초유동 입자들로 가득 채워져 있을지도 모른다는 얘기다. 이 이론이 맞는 것인가를 검증하는 방법은 우주에 암흑물질이 얼마나 분포돼 있으며, 이론에서 제시된 초유동체의 비율과 맞아떨어지느냐를 조사하는 것이라고 다스는 제안한다. 어쨌든 새로운 방정식은 양자역학과 일반 상대성 이론을 접목시키는 하나의 방식으로 보인다. 이번 연구결과는 2월 4일자 '피지컬 레터 B' 저널에 발표되었다. 그리고 또 다른 논문은 발표를 앞두고 검토 중에 있는 것으로 알려졌다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

시간여행은 오랫동안 많은 과학자들의 로망이자 수수께끼였다. 아인슈타인은 일반상대성이론을 내놓으며 시간여행이 이론적으로 가능함을 입증했다. 하지만 과거로 돌아가 자신의 할아버지를 만나게 되는 순간 더이상 자신은 존재할 수 없는 역설을 일컫는, 이른바 ‘할아버지 패러독스’ 이론은 시간여행이 불가능함을 또한 얘기한다. 미래에 의해 과거가 바뀌는 시간 인과율에 위배되는 탓이다. 골치 아프다. 과학 이론은 잠시 뒤로 미뤄두자. 상상의 나래는 과학자뿐 아닌 보통 사람들에게도 활짝 펼쳐진다. 현재의 결핍과 더 나은 미래에 대한 욕망은 현재의 시간을 거스르거나 뛰어넘는 것을 끊임없이 상상하게 만든다. 고전 영화의 반열에 오른 ‘백투더퓨처’ ‘터미네이터’ 등을 비롯해 최근 ‘인터스텔라’니 ‘타임 패러독스’ 등까지 시간여행 영화들이 꾸준히 만들어져 온 배경이다. 1편이 더 보태졌다. ‘백투더비기닝’. 10대들의 시간여행을 다룬다. 이들이 시간여행을 원하는 이유는 지극히 단순하다. 화학 시험에서 낙제를 면하기 위해 연신 과거를 되돌린다. 왕따시키는 친구에게 복수하기 위한 방법이 되기도 하고, 수업 시간에 슬쩍 빠져나와 과거에 열렸던 광란의 록페스티벌을 즐기기 위해, 또 복권에 당첨돼 고급 스포츠카를 사기 위해 과거로 되돌아간다. 이렇듯 유치하거나 풋풋한 10대 청소년다운 욕망이지만 개인적인 탐욕이 피어오를 때 사달이 생긴다. 데이비드(조니 웨스턴)는 아버지의 대를 이어 타임머신을 개발해 결국 완성시킨 천재 과학도다. 여자 앞에서는 소심하기 짝이 없는 그는 학교 최고 퀸카에게 마음을 빼앗긴다. 친구들과 함께 떠나기로 한 약속을 어기고 홀로 시간을 거슬러 간다. 그러나 과거를 재구성할 때마다 미래는 계속 바뀐다. 과거 사건의 원인을 제거하거나 방지해 현재의 결과를 바꾸겠다는 속내였지만 일은 생각만큼 간단하지 않다. 과거로 갔다 올 때마다 현재는 조금씩 틀어져 가기만 한다. 결국 마지막으로 자신의 7살 생일 파티 때 사고로 세상을 떠난 생전의 아버지를 만나면서 원천적으로 과거 재구성 시도 자체를 차단하려 한다. 10대들이 나와 낄낄대며 시간여행을 즐기는 영화는 그 눈높이에 걸맞게 결론도 교훈적이다. 오늘은 어제의 결과물이고, 미래 역시 오늘의 산물임을 일깨운다. ‘시간은 공평하게 흐른다. 고로, 헛된 상상은 접고 오늘에 충실하라!’ 원제가 ‘프로젝트 알마낙’이다. ‘알마낙’은 ‘백투더퓨처’에 나왔던 스포츠잡지 제목이기도 하다. 이제 보니 2015년은 ‘백투더퓨처’ 속 1985년의 10대 청소년 마티 맥플라이(마이클 제이폭스)가 30년 뒤 미래로 여행을 떠나 날아다니는 스케이트보드를 타던 해이기도 하다. 딘 이스라엘리트 감독이 ‘백투더퓨처’에 보내는 오마주임을 곳곳에서 느끼게 한다. 26일 개봉. 15세 이상 관람가. 박록삼 기자 youngtan@seoul.co.kr

천재 과학자 아인슈타인이 이탈리아어로 쓴 친필 편지가 경매에 나와 수집가들의 눈길을 사로잡았다. 이번에 공개된 편지는 알버트 아인슈타인이 1925년 이탈리아의 유명 물리학자인 지오바니 조르지에게 쓴 것으로, 조르지는 아인슈타인의 상대성 이론에 영향을 준 전문가로 알려져 있다. 아인슈타인은 이 편지에서 조르지에 대한 그리움을 나타낸 한편, 신을 믿지 않음에도 신에 대해 언급해 눈길을 사로잡는다. 이밖에도 당시 미국의 유명한 물리학자였던 데이튼 클라렌스 밀러의 이론과 자신의 이론 등을 언급, 학술적인 내용을 상당부분 적은 것으로 알려졌다. 이 편지는 아인슈타인이 1980년대 중반부터 가족과 함께 이탈리아에서 머물면서 배운 이탈리아 어로 쓴 것인데, 전문가들은 아인슈타인의 이탈리아어 실력이 다소 부족했던 것으로 보인다고 평가했다. 편지의 경매를 맡은 미국 보스턴의 한 경매업체 측은 “이 편지에는 매우 흥미로운 부분들이 존재한다. 매 문장마다 아인슈타인의 업적과 생활을 엿볼 수 있다”고 설명했다. 이어 “이 편지가 이탈리아어로 되어 있다는 것 역시 매우 큰 특징이다. 그의 가족은 1890년대 중반에 이탈리아로 건너가 수 년을 그곳에서 지냈는데, 이탈리아어로 남긴 기록은 거의 찾아보기 힘들다. 이 편지는 그런 의미에서 희소가치가 높다”고 덧붙였다. 한편 미국 보스턴에서 경매에 부쳐진 이 편지는 약 8400만원에 낙찰됐다. 낙찰자는 개인 수집가인 것으로 알려졌다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

-아인슈타인의 중력 렌즈가 잡은 '스마일 갤럭시' 허블 우주망원경이 우주공간에서 '웃는 은하'를 발견했다고 영국 일간지 데일리메일이 10일(현지시간) 보도했다. 이 놀라운 이미지의 주인공은 공식적으로는 'SDSS J1038+4849'로 불리는 은하단이다. 커다란 원 안에 밝은 두 은하가 마치 두 눈처럼 보이며, 코 부분에는 하얀 단추까지 단 듯한 이모티콘처럼 보인다고 유럽우주기구(ESA)는 설명한다. "이 '행복한 얼굴'의 두 눈은 사실 아주 밝은 은하들이며, 웃는 입은 강한 중력 렌즈로 인해 생긴 빛의 고리" 라고 전문가들은 밝혔다. 중력 렌즈 현상으로 위에 나타난 둥근 빛의 고리는 아인슈타인의 고리라 불린다. 고리를 이루는 원호 하나는 '웃는 입'을 만들고 있다. 그리고 밝은 은하 두 개가 마치 눈처럼 자리잡아 이 '웃는 은하'를 완성시키고 있다. 대체 이런 현상은 왜 일어나는 걸까? 이것은 딱 100년 전 아인슈타인이 일반 상대성 이론에서 예언한 중력 렌즈 현상 때문이다. 아인슈타인은 주장하기를, 강한 중력은 빛까지 휘게 해서 렌즈 역할을 할 수 있다고 예언했고, 이것이 몇 년 뒤 개기일식을 계기로 실제로 관찰되어 뉴욕타임스의 톱기사로 보도됨으로써 그는 하루아침에 지구상에서 가장 유명한 과학자로 자리매김하게 되었다. 중력 렌즈가 사물을 확대하는 점에서는 돋보기와 같지만, 빛을 한 점에 모으는 돋보기와는 달리 초점이 없기 때문에 빛이 한곳에 모이지 않고 여러 개의 상을 만든다. 은하단은 수백 개의 은하들이 모여 만드는 우주에서 가장 거대한 구조로, 주위의 시공간을 왜곡시켜 이 같은 중력 렌즈 현상을 만들어내는 것이다. 따라서 뒤쪽의 물체를 확대시켜 보여주는 우주의 돋보기라 할 수 있다. 가장 유명한 중력 렌즈는 페가수스자리에서 관측된 ‘아인슈타인 십자가’ 혹은 ‘후크라의 렌즈’이다. 약 80억 광년 떨어져 있는 퀘이사 Q2237 ＋ 0305의 빛이 2억 광년 떨어진 페가수스 은하단에 속한 나선은하의 핵 부분에 의해 휘어져서 형성된 이 중력 렌즈는 은하핵 주변에 4개의 상을 만들고 있다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

-아인슈타인의 중력 렌즈가 잡은 '스마일 갤럭시' 허블 우주망원경이 우주공간에서 '웃는 은하'를 발견했다고 영국 일간지 데일리메일이 10일(현지시간) 보도했다. 이 놀라운 이미지의 주인공은 공식적으로는 'SDSS J1038+4849'로 불리는 은하단이다. 커다란 원 안에 밝은 두 은하가 마치 두 눈처럼 보이며, 코 부분에는 하얀 단추까지 단 듯한 이모티콘처럼 보인다고 유럽우주기구(ESA)는 설명한다. "이 '행복한 얼굴'의 두 눈은 사실 아주 밝은 은하들이며, 웃는 입은 강한 중력 렌즈로 인해 생긴 빛의 고리" 라고 전문가들은 밝혔다. 중력 렌즈 현상으로 위에 나타난 둥근 빛의 고리는 아인슈타인의 고리라 불린다. 고리를 이루는 원호 하나는 '웃는 입'을 만들고 있다. 그리고 밝은 은하 두 개가 마치 눈처럼 자리잡아 이 '웃는 은하'를 완성시키고 있다. 대체 이런 현상은 왜 일어나는 걸까? 이것은 딱 100년 전 아인슈타인이 일반 상대성 이론에서 예언한 중력 렌즈 현상 때문이다. 아인슈타인은 주장하기를, 강한 중력은 빛까지 휘게 해서 렌즈 역할을 할 수 있다고 예언했고, 이것이 몇 년 뒤 개기일식을 계기로 실제로 관찰되어 뉴욕타임스의 톱기사로 보도됨으로써 그는 하루아침에 지구상에서 가장 유명한 과학자로 자리매김하게 되었다. 중력 렌즈가 사물을 확대하는 점에서는 돋보기와 같지만, 빛을 한 점에 모으는 돋보기와는 달리 초점이 없기 때문에 빛이 한곳에 모이지 않고 여러 개의 상을 만든다. 은하단은 수백 개의 은하들이 모여 만드는 우주에서 가장 거대한 구조로, 주위의 시공간을 왜곡시켜 이 같은 중력 렌즈 현상을 만들어내는 것이다. 따라서 뒤쪽의 물체를 확대시켜 보여주는 우주의 돋보기라 할 수 있다. 가장 유명한 중력 렌즈는 페가수스자리에서 관측된 ‘아인슈타인 십자가’ 혹은 ‘후크라의 렌즈’이다. 약 80억 광년 떨어져 있는 퀘이사 Q2237 ＋ 0305의 빛이 2억 광년 떨어진 페가수스 은하단에 속한 나선은하의 핵 부분에 의해 휘어져서 형성된 이 중력 렌즈는 은하핵 주변에 4개의 상을 만들고 있다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

앨런 튜링의 이미테이션게임/앤드루 호지스 지음/김희주·한지원 옮김/동아시아/872쪽/3만 6000원 너저분한 외모에 말을 더듬었지만 수학에 뛰어난 재능을 보인 아이가 있었다. 미적분에 대한 지식 없이도 어려운 수학 문제를 척척 풀고 아인슈타인의 상대성이론을 독학하던 이 소년은 명문 사립학교에 입학해 첫사랑을 만나 자신의 성 정체성을 깨닫는다. 그는 케임브리지 킹스칼리지에 입학해 수학을 전공하며 수치해석, 확률, 통계에 큰 관심을 보였다. ‘계산가능한 수와 결정문제 적용에 관하여’라는 논문에서 지능을 가진 ‘만능기계’에 대해 언급한다. 2차 대전 중 세계에서 가장 정교하고 난해한 나치독일의 암호 ‘에니그마’를 해독해 잠수함 유보트를 괴멸시키고 연합군을 승리로 이끄는 데 결정적인 역할을 한다. ‘컴퓨터의 아버지’ ‘20세기 가장 중요한 인물’로 꼽히는 앨런 튜링의 이야기는 여기서 그치지 않는다. 허무하고도 비극적인 죽음 때문이다. 튜링은 동성애자라는 사실이 밝혀지면서 ‘1885년 형법 개정법 제11조에 어긋나는 중대한 외설행위’로 체포되고, 1952년부터 2년간 재판을 받고 결국 여성 호르몬인 에스트로겐 요법 형벌을 받았다. 맨체스터대 왕립연구소에서 해임됐으며 컴퓨터 개발에서도 손을 떼야 했던 그는 결국 1954년 6월 7일 41세라는 나이에 청산가리를 주입한 사과를 베어먹고 스스로 삶을 마감했다. ‘앨런 튜링의 이미테이션게임’은 튜링의 출생부터 어릴 때의 일화, 대학시절 모습, 암호해독 과정 등 그의 학문적 성과부터 죽음에 이르기까지 상세히 서술한다. 옥스퍼드대 수리물리학 교수인 저자는 튜링을 알았던 많은 사람을 인터뷰하고 관련 자료를 공들여 모아 인류의 역사를 바꾼 천재 수학자의 삶을 재구성했다. 과학적 정확성과 명료한 스타일, 탄탄한 구성이 돋보이는 모범적인 과학전기라는 평가를 듣는 책이다. 함혜리 선임기자 lotus@seoul.co.kr

‘내셔널 지오그래픽’ 2015년 1월 호에 저명한 과학 저술가인 티모시 페리스의 암흑물질-암흑 에너지 특집기사가 실려 우주 마니아들로부터 큰 관심을 끌고 있다. 복잡한 것을 쉽게 설명하는 재능과 아름다운 문체로 ‘동시대 최고의 과학 저술가’로 평가받고 있는 전직 신문기자-잡지 편집자 출신인 티모시 페리스는 1956년 부터 천체 관측을 시작했고, 1960년부터 천문학에 관한 글을 쓰기 시작했다. 베스트셀러가 된 작품 중 ‘우주의 모든 것'(The Whole Shebang)과 ‘은하 시대의 도래'(Coming of Age in the Milky Way) 두 권은 뉴욕 타임스의 ‘20세기에 출판된 중요한 책들’에 선정되었고 15개 언어로 번역되었다. 또한 그는 ‘라이프’ ‘내셔널 지오그래픽’ ‘네이처’ ‘뉴스위크’ ‘타임’ 등의 정기 간행물에 200편 이상의 기사와 에세이를 썼으며, 1977년에 발사한 보이저 1, 2호에 실어보낸 인류 문명 소개 유물인 음반을 제작하기도 했으며 미국물리학협회의 과학 저술상, 미국과학진흥회상, 구겐하임 펠로십을 받았다. 페리스의 특집기사 ‘숨겨진 우주를 처음으로 힐끗 보다'(A First Glimpse of the Hidden Cosmos)와 연계하여 스페이스닷컴은 직접 페리스와 대담한 기사를 20일(현지시간) 게재했다. 암흑물질과 암흑 에너지에 대한 페리스 특유의 해석과 견해가 잘 드러나 있는 흥미로운 내용이라 다음에 소개한다. -암흑물질과 암흑 에너지란 존재가 그처럼 상상 속에 확고하게 자리잡게 된 것은 무엇 때문입니까? 페리스=인간의 마음은 가까운 미래에 그럴싸한 설명이 나올 법한 중요한 문제나 질문에 끌리는 속성이 있습니다. 말하자면 한 10년이나 한 세대쯤 뒤에 말입니다. 암흑물질과 암흑 에너지는 확실히 중요한 문제로 보입니다. 과학자들은 우리가 볼 수 있는 가시적인 우주는 약 5%에 지나지 않고 나머지 95%는 이 암흑물질과 암흑 에너지로 채워져 있다는 계산서를 뽑아내놓고 있습니다. 이것들은 과연 무엇인가? 그 해답이 아마 적정 시간이 흐른 후 나올 것으로 보입니다. 그래서 암흑물질과 암흑 에너지 문제는 ‘시간이란 무엇인가?’라거나, ‘빅뱅 이전에는 무엇이 있었나?’ 하는 등의 문제보다 대중에게 훨씬 자극적이고 흥미로운 문제로 인식되는 거지요. - 실체는 그처럼 모호한데도 불구하고 우리는 암흑물질과 암흑 에너지의 영향에 대해 꽤나 많은 것들을 알고 있는 듯이 보입니다. 우리의 지식과 실체 사이에 있는 가장 큰 차이는 무엇이라 생각합니까? 페리스=암흑물질과 암흑 에너지가 행사하고 있는 영향 외에는 그것들에 대해 우리가 알고 있는 것은 거의 없습니다. 암흑물질은 가시적인 물체와 중력적으로 상호작용합니다. 은하와 은하단의 역학을 연구하는 과학자들은 암흑물질과 암흑 에너지가 우리 눈에 보이는 별들과 성단들이 행사하는 중력보다 훨씬 강한 중력을 행사하고 있다는 것을 발견했습니다. 그래서 그 미지의 존재를 ‘물질’이라 불렀고, 어떤 빛도 방출하지 않아 ‘암흑’이라고 붙인 겁니다. 이 암흑물질은 중력작용 외에는 우주의 어떤 물질과도 거의 또는 전혀 상호작용을 하지 않는 요상한 존재입니다. 과학자들은 암흑물질이 우리가 알고 있는 물질과는 전혀 다른 하나 또는 두 개의 원소로 드러날 것으로 생각하고 있습니다. 하지만 아직 확인된 것은 아닙니다. 다만 초대칭과 다른 첨단 물리학 이론으로 상상하고 있는 정도죠. 그러한 가설이 현실에서 실험적으로 확인하는 작업이 남아 있는 셈인데, 만약 현실적으로 확인된다면 그건 엄청난 사건이 될 겁니다. 암흑 에너지는 더 수수께끼 같은 존재입니다. 이 용어는 그 실체가 무엇이든 간에 이 우주를 가속 팽창시키고 있는 에너지라는 뜻을 내포합니다. 만약 암흑 에너지가 공간 자체의 특성이라면, 과학자들이 그 존재를 알아내기 전에 진공에 관한 양자론으로 설명이 가능할 것입니다. 그것을 흔히 중력 양자론이라 하죠. 중력이 공간을 어떻게 휘게 하는가를 나타내주는 아인슈타인의 일반 상대성이론에 대응하는 개념인 셈이죠. - 이러한 현상에 대한 연구 중 어떤 연구가 가장 가능성이 높은 것입니까? 페리스=지금 지구상에는 열 남짓의 암흑물질 검출 장비들이 곳곳에서 작동 중입니다. 암흑물질을 검출하는 데 성공할 수도 있고 실패할 수도 있겠지만, 어느 쪽이든 암흑물질에 대한 인류의 지식을 늘리는 데 기여할 것입니다. 토마스 에디슨이 이런 말을 자주 했었죠. ‘참으로 가치있는 것은 실패에서 배우는 법이다.’ 암흑 에너지에 관한 연구는 주로 우주의 팽창 속도를 관측하는 데 집중되어 있습니다. 우주가 얼마나 빨리 가속 팽창을 하고 있는가, 또 그런 팽창이 언제부터 시작되었는가 하는 문제들을 규명하려는 노력입니다. 숲속에 맹수가 있다면 우선 그 맹수의 발자국부터 찾아야 하는 것과 마찬가지 이유에서입니다. - 암흑물질과 암흑 에너지는 우주의 진화에 심대한 영향을 미친 것으로 나와 있습니다. 그 오랜 역사를 설명해줄 수 있습니까? 페리스=현재 우리가 보는 바와 같은 우주라는 거대 구조와 은하들을 만드는 데 암흑물질이 가장 큰 영향을 끼쳤다고 할 수 있습니다. 암흑물질이 없었다면 우주는 지금과는 크게 달라졌을 것입니다. 그리고 아마 어떤 생명체도 존재하지 못하는 우주가 되었을지도 모릅니다. 암흑 에너지는 공간의 한 특성으로 보입니다. 우주가 팽창할수록 그에 따라 암흑 에너지도 늘어나고 있습니다. 이 암흑 에너지가 없다면 우리 우주는 여기까지 오지 못했을지도 모릅니다. 현재 우주를 가속 팽창시키고 있는 이 암흑 에너지야말로 우리 우주의 미래를 결정지을 최대 요소라 할 수 있습니다. 비록 그것의 정체가 무엇인지, 그리고 어떻게 작동하는 건지 과학자들이 아직 밝혀내지 못하고 있지만 말입니다. 만약 암흑 에너지가 최초로 우주 팽창을 일으킨 존재라면 우리 우주는 암흑 에너지에 크게 의존하고 있다고 볼 수 있습니다. 우리가 볼 수 있는 가시적인 우주는 거의 텅 빈 공간입니다. 별이나 행성들, 우리 몸도 사실 거의 텅 빈 공간에 지나지 않습니다. 인체를 이루는 원자와 분자 내부의 모든 공간을 제거해버린다면 우리는 거의 이 문장 끝의 마침표 하나 정도도 되지 않습니다. 따라서 암흑 에너지가 정말 공간의 특성이라면, 그것의 정체를 아는 것이 참으로 중요한 것입니다. 물을 모르고는 비나 눈, 수증기를 안다고 할 수 없는 거나 마찬가지죠. - 우주 최대의 미스터리인 이 암흑물질과 암흑 에너지에 관한 연구의 미래는 과연 어떨 거라고 보십니까? 페리스=암흑물질의 후보 입자는 가까운 장래에 발견될 거라고 봅니다. 일부 실험 물리학자들은 이미 암흑물질의 증거를 보았다고 생각하고 있습니다. 하지만 더 많은 증거들이 아직 필요합니다. 우리는 곧 그것들을 보게 될 것입니다. 암흑 에너지의 정체를 잡는 일은 더 어렵고 고된 노력을 필요로 할 것으로 봅니다. 일부 이론 물리학자들은 ‘끈 이론’과 같은 것에 ‘표준 모델’에 근거해 우리 눈에 보이는 가시적인 우주를 넘어서 엄청난 비밀이 있을 거라는 강한 암시를 하고 있습니다. 암흑 에너지에 대한 탐구가 깊어가면 우리는 그것이 얼마나 기묘하고 놀라운 성질을 가진 존재인가 하는 것을 어렴풋이나마 볼 때가 올 것이라고 믿습니다. 이광식 통신원 joand999@naver.com 　　

-놀라운 LDN 483 암흑성운 이미지 발표 마치 하늘이 뻥 뚫린 것처럼 보이는 놀라운 이미지가 8일(현지시간) 우주 전문 사이트인 스페이스닷컴에 공개되었다. 얼른 보면 별들이 모두 사라져버린 것 같다. 그러나 사실은 두터운 우주 먼지로 이루어진 '암흑성운'이 별들의 분만실에서 갓 태어난 별빛을 가리고 있기 때문에 그렇게 보이는 것이다. 문제의 성운은 린드 암흑성운 483, 또는 LDN 483으로 불리는 암흑성운으로, 지구에서 700광년 떨어진 용자리에 있다. 위의 사진은 칠레의 라 실라 유럽남방천문대의 MPG/ESO 2.2m 망원경으로 찍었다. LDN 483 안에 있는 분자 구름은 너무나 두터워 뒤쪽의 별빛을 완벽히 차단하는 바람에 마치 그 부분의 하늘이 뻥 뚫린 듯이 보이는 것이다. "이 암흑성운 내 별의 탄생을 연구하는 천문학자들은 성운 내에서 태어난 어린 별들의 빛이 모두 분자 구름 속에 묻혀 있다는 사실을 발견했다" 라고 ESO의 과학자가 발표문에서 밝혔다. "이 갓 태어난 별들은 사실 아직 자궁 안에 있는 미숙한 태아 정도로 보면 된다. 완전한 별이 되려면 시간이 더 필요하다" 별의 진화과정을 살펴보면, 분자구름으로 이루어진 가스가 중력의 작용으로 뭉쳐지기 시작하는 것이 바로 별의 잉태 순간이다. 이 가스 공이 물질들을 수천 년에 걸쳐 점점 많이 축적하면 그 중심부에는 온도와 압력이 동시에 올라가게 된다. 가스 공 중심의 온도가 1000만 도에 이르면 마침내 하나의 사건이 일어난다. 수소가 뭉쳐져 헬륨을 만드는, 이른바 수소 핵융합이 일어나는 것이다. 이 단계에서 아인슈타인의 유명한 에너지-질량 방정식, 곧 E=mc2 에 따라 수소 융합에서 결손된 질량이 핵에너지로 변환된다. 이때 가스 공은 비로소 반짝 하고 불이 켜져 별빛을 방출하는데, 이것이 바로 '스타 탄생'이다. 이처럼 별 하나가 탄생하는 데는 수천 년이란 긴 시간이 소요되는데, 이것은 우주적 시간 척도로 보면 사실 눈깜짝 하는 찰나에 지나지 않는다. 이런 별들이 짧게는 수천만 년, 길게는 수백억 년을 살다가 별의 생애를 마친다. 태어난 지 50억 년쯤 되는 우리 태양은 앞으로 50억 년 후면 생을 마친다. 영원할 것 같은 별들도 우리 인간처럼 생로병사를 겪다가 이윽고 임종을 맞는 것이다. 비록 백년을 못 사는 인간에 비해 엄청 오래이기는 하지만. 이광식 통신원 joand999@naver.com

우리가 사물을 볼 수 있는 건 빛이 물체에 의해 반사되기 때문이라는 사실을 인류가 깨달은 건 1000년밖에 되지 않는다. 지금의 이라크 바스라에서 서기 965년에 태어난 아부 알하이삼이 1011년부터 1021년 사이에 쓴 ‘광학의 서(書)’(키탑 알마나지르)라는 책을 통해 이를 밝혀내기까지 인류는 ‘눈에서 빛이 나가 사물을 볼 수 있다’(프롤레마이오스류)거나 ‘물체에서 빛이 나와서 볼 수 있다’(아리스토텔레스류)고 생각했다. 천문학자이자 안(眼)과학자, 철학자인 알하이삼의 이 발견은 현대 광학에서 ‘지구가 태양을 돈다’는 코페르니쿠스적 발견에 버금갈 공헌으로 기억된다. 빛의 반사와 굴절, 그리고 눈의 착시현상 등을 실험과 계산을 통해 증명해 보임으로써 후세 인류에게 빛이 만들어 내는 수많은 현상과 심지어 우주의 신비까지도 풀어 갈 단서를 제공한 것이다. 그가 현대물리학과 광학 등에 얼마나 공헌을 했는지, 이슬람권에서 얼마나 추앙을 받는 학자인지는 이라크의 1만 디나르 지폐에 그의 얼굴이 새겨져 있는 것으로도 알 수 있다. 달 표면 크레이터와 소행성 ‘59239’에도 그의 이름 ‘알하젠’이 붙어 있다. 올해는 유엔이 정한 ‘빛의 해’다. 알하이삼이 1000년 전 광학의 새 장을 연 것을 기념하고, 뒤로는 현대물리학의 뿌리를 이루는 아인슈타인의 ‘일반상대성이론’ 탄생 100년을 기리고자 유네스코는 오는 19일 프랑스 파리 유네스코본부에서 성대한 행사와 함께 올해가 ‘빛의 해’임을 공식 선포한다. 하나님이 천지를 창조한 다음 빛을 창조(창세기 1장 3절)하셨든, 현대물리학이 추정하듯 137억 년 전 대폭발(빅뱅)과 함께 우주와 빛이 동시에 탄생했든 빛은 모든 생명의 근원인 동시에 인류에게 미래를 열어 줄 열쇠이기도 하다. 하위헌스의 파동설과 뉴턴의 입자설, 아인슈타인의 광양자설 등을 거쳐 현대 양자역학을 통해 ‘입자와 파동의 성질을 동시에 지니는 에너지 알맹이’로 정리됐다지만 아직도 빛은 미지의 세계에 있다. 그만큼 이를 응용한 산업의 영역 또한 무궁무진하다. 우주를 이해하는 단서 대부분을 인류는 여전히 별빛에서 얻고 있고, X레이와 MRI 같은 의료영상장비나 인터넷 무선통신, 태양광 발전 등 인류 문명의 새 장을 빛을 통해 열고 있다. 12월 말 포항에 ‘4세대 방사광가속기’가 들어선다. 4298억원의 건설비가 투입된 이 가속기가 완공되면 단백질 구조 등을 밝혀냄으로써 신약 개발에서 획기적 발전을 가져올 것이라고 한다. 그런가 하면 우리와 미국, 유럽연합(EU) 등 7개국의 참여로 2007년 가동에 들어간 대전의 차세대 핵융합 설비 ‘K스타’는 올해 안에 열출력 500MW급 핵융합 발전을 시도한다. 20년 뒤면 지금의 화석연료 걱정을 털어낼 인공 태양을 갖게 되는 것이다. 빛의 세계에 흠뻑 빠져드는 한 해가 되길 바란다. 진경호 논설위원 jade@seoul.co.kr