스티븐 호킹의 Out of the Blackhole

얼마 전 미국을 다녀오면서 미국 서부의 명문 대학 Caltech을 다녀온 적이 있습니다. Caltech은 미국 캘리포니아 주에 있는 공과대학이라는 뜻으로 California institute of Technology를 줄여 Caltech이라고 부릅니다. LA에서 북동쪽으로 15km 정도 떨어진 Pasadena에 위치하고 있습니다. 저는 대학원 입학과 관련하여 알아볼 게 있어서 잠깐 방문을 했는데요. 마침 그 곳 칼텍에서 스티븐 호킹의 강연이 있다는 소식을 듣고 좋은 기회다 생각하여 놓치지 않고 강의를 듣게 되었습니다.

칼텍 오디토리움 전경

칼텍은 공과대학이라는 느낌이 들지 않을 정도로 정말 아름다운 캠퍼스를 가지고 있었습니다. 오디토리움은 칼텍의 대표적인 건물로 유명했습니다. 유명인들의 강의와 세미나가 굉장히 많이 열리는 곳이라고 합니다. 이 곳 미국 명문대학들을 보면서 부러웠던 것은 세계적인 석학들, 특히 노벨상 수상자들의 강연도 아주 쉽게 접하면서 친분을 쌓을 수 있는 장들이 많다는 것이었습니다. 그리고 바로 이 날에도 그 중 한명인 바로 스티븐 호킹이 강연을 한다는 소식을 접할 수 있었죠! 강의를 듣기 전 우선 오디토리움 근처를 돌아다니면서 캠퍼스를 구경했습니다.

스티븐 호킹의 강연을 듣기 위해 줄을 서서 기다리는 칼텍 학생들의 모습입니다. 칼텍 학생 이외에도 주민들, 고등학생들, 연령 제한 없이 누구나 강연을 들을 수 있다는 것이 무척 인상 깊었습니다.
 
어느덧 강연장을 가득 메운 모습입니다. 저는 일단 강의 내용보다는 스티븐 호킹을 실제로 본다는 것에 마음이 설레였던것 같습니다. 정말 스티븐 호킹은 휠체어에서 컴퓨터로 목소리가 나오는 지, 얼굴은 알고 있었지만 실제로 본 것은 아니었던 지라 마치 처음 연예인을 보는 팬처럼 잔뜩 기대하고 있었습니다.

드디어 조명이 어두워지고 강연이 시작되는 것 같았습니다. 그런데 이 때!! 스크린 화면에서 왠지 낯익은 얼굴이 나오더니 오프닝 멘트를 합니다!! 바로 미국 인기시트콤 빅뱅이론의 주인공 ‘쉘든 쿠퍼’였습니다~!! 개인적으로 빅뱅 이론이라는 드라마를 너무도 재밌게 본 사람으로서 쉘든의 등장은 정말 깜짝 놀랄 수밖에 없는 일이었습니다. 오프닝 멘트에서도 쉘든은 특유의 익살스러움으로 장내를 웃음바다로 만들었습니다. 자세한 내용은 잘 못 들었지만 스티븐 호킹에게 따지는 듯한 내용이었죠.^^ 쉘든의 멘트가 끝나고 스티븐 호킹이 등장하자 모든 관중들이 일어나 박수를 치기 시작했습니다. 물론 저도 덩달아 일어나서 박수를 쳤고요.

드디어 스티븐 호킹이 모습을 드러내었습니다!! 정말 컴퓨터 전자목소리에 휠체어를 타고 강의를 시작하였습니다. 강의 내용은 ‘Out of the Blackhole’!! 스티븐 호킹 박사는 천재물리학의 대가로 블랙홀을 연구하며 블랙홀 이론을 만든 사람입니다. 스티븐 호킹은 1976년 블랙홀은 에너지를 방출하며 에너지 방출로 내부 물리량이 사라지고 이로 인해 궁극적으로 블랙홀이 증발해 사라진다는 블랙홀 이론을 발표하였습니다. 하지만 현재는 ‘끈 이론(string theory)’을 통해 호킹 박사의 이론에 반박하는 논문들이 등장하였고, 2004년 호킹 박사가 이론을 수정하겠다고 선언하면서 블랙홀 이론은 미궁 속으로 빠져들기 시작했습니다.


1. What is the Blackhole?

빛조차 빠져나올 수 없을 정도로 강한 중력을 가지고 있는 천체인 블랙홀. 우리은하에만 태양질량의 수십 배에 이르는 블랙홀이 수천 개 존재한다고 합니다. 그러나 우리은하 중심에는 이런 블랙홀들을 다 합친 것보다도 무거운 거대한 블랙홀이 자리 잡고 있다고 합니다. 별이 이 근처에 다가갔다가는 그대로 삼켜지는 것이죠. 그런데 이런 괴물이 대다수 은하의 중심에 자리하고 있다고 합니다. 안드로메다은하의 중심에는 태양질량의 1억 배인 블랙홀이 있다고 합니다.

그렇다면 이런 블랙홀들은 어떻게 생기게 되는 것일까요? 우리는 현대물리학에서 아인슈타인의 상대성이론을 통해 질량이 공간을 휘게 한다는 것을 알아냈습니다. 우리 인간도 질량을 가지고 있지만 공간을 휘게 할 정도로 크지는 않기 때문에 잘 못 느끼는 것이죠. 하지만 우주에서는 상상을 초월하는 질량을 가진 물체들이 많기 때문에 이런 공간 휘어짐이 자주 나타납니다. 태양만 보더라도 엄청난 질량을 가지고 있고 태양이 공간을 휘게 하고 있다는 것을 빛의 휘어짐을 통해 관찰하였습니다. 만약 태양의 1억 배의 질량을 가진 블랙홀이 있다면 공간을 휘게 할 뿐만 아니라 공간 자체를 빨아들일 정도로 엄청나게 강력한 중력을 만들 것입니다.


2. Supermassive Blackhole

블랙홀 개념의 토대를 마련해준 과학자는 역시 이론물리학의 아버지 아인슈타인입니다. 그 후 1930년대 미국의 이론물리학자 로버트 오펜하이머는 중성자별을 연구하다가 블랙홀이 존재한다는 내용을 발표합니다. 오펜하이머는 맨해튼 프로젝트에도 참여하여 핵무기를 만든 사람이기도 하죠. 그러나 그 뒤에도 블랙홀의 존재를 믿는 사람은 소수였고 1960년대에 접어들어서야 많은 사람들이 그 가능성을 진지하게 받아들이기 시작했습니다.

블랙홀이라는 용어가 정식으로 만들어진 건 1967년이었습니다. 1970년대 들어 마침내 지구에서 6000광년 떨어진 곳에서 강한 X선을 내는 천체인 ‘백조자리 X-1’의 중심에 블랙홀이 있을 것이라고 확신하게 되었죠. 이처럼 블랙홀은 이론으로 존재 가능성이 알려지고 50년이 더 지난 뒤에야 그 존재가 관측되었습니다. 하지만 처음 블랙홀이 관측된 것은 1930년대였습니다. 그러나 천문학자들은 1960년대 퀘이사가 관측될 때까지 블랙홀의 존재 가능성을 전혀 예상하지 못했다고 하죠. 이때 관측된 것은 그냥 블랙홀도 아니도 Supermassive Blackhole, 바로 거대질량 블랙홀이었습니다. 현재는 블랙홀이 어떻게 생기게 되는지 이론상으로 나오고는 있지만 거대질량 블랙홀은 어떤 메커니즘을 거쳐 생겼는지 제대로 알지 못하고 있는 실정입니다.

스티븐 호킹은 이런 블랙홀에 대한 역사와 이론을 설명해 주었는데요. 내용이 너무 어렵고 단어자체도 생소해 듣고 이해하는데 어려운 점이 많았습니다. 제 영어실력이 발목을 잡더라고요.^^ 그래도 스티븐 호킹을 실제로 봤다는 사실만으로도 매우 뜻 깊었던 시간이었던 것 같습니다. 우리나라에서도 스티븐 호킹과 같은 유명 학자들이 찾아와 강연을 해주었으면 하는 바람을 가져봅니다.


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