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스티븐호킹



0??블랙홀에 빠지면 어떻게 될까??이런 질문은 흥미로울뿐더러(일부 이론에 따르면 스파게티처럼 될 수도 있다.

) 이론 물리학자 입장에서는 중요하기도 하다.

불행하게도, 입자 하나가 블랙홀에 빠져도 어떤 일이 일어날지 확실치가 않다.

이 문제는 지난 40년 동안 물리학계의 큰 문제로 남아 있다.

아주 작은 입자를 다루는 양자 이론에서는 블랙홀에 떨어진 모든 것은 영원히 잃게 된다고 말한다.

그러나 아인슈타인의 일반상대성이론에서는 그런 일이 불가능하다.

우주에 존재하는 모든 것의 총량이 항상 일정해야 하기 때문이다.

그간 과학자들은 이러한 패러독스를 해결하기 위해 여러 가지 이론을 들고 나왔다.

어제 스웨덴에서 열린 컨퍼런스에서는 유명한 물리학자 스티븐 호킹이 이 문제에 도전했다.

호킹은 정보(information)이 블랙홀에 빠지면 사건의 지평선 표면에 나타나는 2차원 홀로그램으로 해석될 수 있다고 제시했다.

이곳은 블랙홀을 감싸는 일종의 막 같은 것으로 ‘잃어버릴지도 모르는’ 모든 정보를 포함하고 있다고 호킹은 말한다.

  블랙홀. Roxanne Ready via Flickr CC By SA-2.0?2D 홀로그램에 대해 언급하면서, 호킹은 블랙홀이 크고 회전한다면, 또 다른 우주로 연결될 수도 있다고 생각한다.

이런 아이디어는 이미 나왔던 것이다.

그러나 호킹의 말은 그보다 더 깊이 들어간 것이다.

이런 저런 주장들에 대해, 칼텍에서 이론물리학을 전공하는 대학원생 그랜트 레멘(Grant Remmen)의 설명을 들어본다.

    숨겨진 것들?어떤 것도 블랙홀을 탈출할 수 없을까? 그렇지 않다! 수년 전 호킹은 열(heat)은 탈출할 수 있다고 주장했다.

그래서 호킹의 이름을 기려 블랙홀이 내뿜는 것을 “호킹 복사”(Hawking radiation)이라고 부른다.

호킹 복사는 블랙홀에 빠진 정보(information)가 어떻게 될까에 대한 수수께끼를 풀고자 하는 대부분의 이론에서 중요한 역할을 한다.

그러나 호킹 복사가 단지 열이라면 (블랙홀에 빠진) 정보 자체는 영영 사라진다는 것을 의미하기 때문에, 우주를 지배할 것이라 생각하는 법칙에는 커다란 구멍이 생기게 된다.

만일 정보가 블랙홀을 떠나지 않는다면, 우주를 지배하는 법칙이라고 우리가 생각하는 것에 심각한 오류가 있음을 의미하게 된다.

그러나 만일 호킹 복사가 열 이외에 아주 작은 정보라도 또한 수반한다면, 패러독스를 해결하기에 충분할 수 있다.

이런 아이디어도 이미 나온 것이긴 하지만, 호킹의 차이점은 (블랙홀에 빠진) 정보가 호킹 입자로 어떻게 인코딩 되는가 설명하려는데 있다고 레멘은 말한다.

호킹은 블랙홀에 숨겨진 것을 얻어내고자 하는데, 이렇게 질문한다.

‘내가 만일 정보를 블랙홀 안으로 던진다면 정확히 어떻게 그 정보가 빠져나올까?’ ‘반드시 블랙홀에서 빠져 나와야 한다.

’고 말하는 것과, ‘실질적으로 어떻게 그런 일이 일어나는지 알아낸다.

’고 말하는 것은 서로 다르며, 그리고 후자는 매우 중요한 일이라고 그는 말한다.

호킹은 기본적으로 블랙홀 정보 문제를 새롭고 보다 확고한 방법으로 공략하려고 한다.

정보가 어떻게 호킹 복사로 옮겨지는지(transcribed)에 대해서는 호킹이 논문을 발표할 때까지 기다려야 할 것이라고 레멘은 말한다.

    사건의 지평선 상의 홀로그램?그렇다면 호킹이 말하려는 홀로그램이란 대체 무엇인가? 그것이 어떻게 정보 패러독스를 해결할 수 있다는 말인가?가령 일반적이고 평범한 블랙홀 외부에 앉아 있다가 뭔가를 블랙홀에 빠뜨렸다고 하자. 예들 들어 사전을 빠뜨렸다고 하자. 블랙홀로 사전이 빨려들어가는 것을 보게 될 것이고 어느 순간, 블랙홀 표면에 사전이 얼어붙은 것으로 나타난다.

무한한 시간동안 당신이 기다릴 수 있다고 해도, 사전이 사건의 지평선을 건너가는 것을 결코 보지 못할 것이다.

사건의 지평선은 그 내부를 반영하는 홀로그래픽 스크린(holographic screen)으로 생각할 수 있다고 레멘은 말한다.

블랙홀 내부에서 벌어지는 모든 것은 블랙홀 주위에 펼쳐진 사건의 지평선 상에서 진행되는 것으로써 볼 수 있다는 것이다.

그리고 이론상, 블랙홀에 쉽게 접근할 수 있다면, 양자 컴퓨터를 충분한 시간 동안 이용하면, 사건의 지평선으로부터 방사되는 광자 및 호킹 입자를 가지고 과학자는 자기가 블랙홀에 빠뜨렸던 사전을 다시 구성할 수 있다.

그렇다고는 해도 재구성된 정보는 엄청나게 뒤죽박죽 상태일 것이며, 제 정신으로는 어떤 과학자도 그런 실험은 하지 않을 것이다.

그러나 이 사고실험은 적어도 이론적으로는 이치에 닿는다.

그것으로 이론물리학자들은 편안히 잠들 수 있을 것이다.

  02. 상세보기"나는 내 지성에 자부심을 느끼지만, 신체장애 역시 나의 일부라는 사실을 받아들이지 않을 수 없었다.

"아무리 그라도 뇌는 멀쩡하게 살아있지만 온 몸이 마비되어 급기야는 자기 생각을 소통조차 할 수 없게 되는 병을 받아들이기가 쉬웠을까. 그러나 그였기에 2년으로 예정되었던 생명이 건강한 사람보다도 더 오래 연장되었고, 온갖 첨단 장비와 보살핌을 받았으며, 온 세상뿐만 아니라 우주까지 여행할 수 있었으리라. 그것은 성공한 자의 특권이기도 했다.

그의 삶을 엿보면서 처음으로 성공과 명성이란 것을 진지하게 생각해 보았다.

제인의 말대로 그가 무명의 물리학 선생이었더라면 가족과 떨어져 요양원에 갇히는 수 밖에 없었을 것이다.

그도 성공하기 전까지는 기고 구르며 처절하게 애를 써야 했다.

특히 그의 부인 제인은 더더욱.   신체를 사용할 수 없게 되면서 오히려 연구에 매진할 시간이 더 많아졌다고 했다.

마음에 머릿속에 떠오르는 그 많은 생각들은 말로 표현할 수 없게 되었을 때 얼마나 좌절하고 답답했을까. 병이 진행되면서 손마저 쓸 수 없게 되고, 겨우 뺨 근육을 움직여 원하는 단어를 찾아야 했어도 그는 유머를 잃지 않았다.

.  그는 "오늘이 내 마지막 날일 수도 있다고 매일 생각하지만 일흔한 살인 지금도 나는 매일 일을 하러 간다"고 하며 "매 순간을 최대한 충만하게 살고 싶다"고 했다.

그의 연구와 연구 자세를 보여주는 발췌문. "호킹의 생애와 과학에는 역설이 넘친다.

사물의 실체는 겉으로 보이는 것과 다를 때가 많다.

서로 딱 들어맞아야 할 조각들이 그러길 거부할 때도 있다.

시작이 끝이 되기도 하고, 비참한 상황이 행복으로 이어지는가 하면, 명성과 성공이 행복으로 이어지지 않을 수 있다.

큰 성공을 거둔 두 과학 이론을 합쳐놓았더니 터무니없는 것이 되고, 텅 빈 공간은 텅 비어 있지 않으며, 블랙홀은 검지 않다.

모든 것을 하나의 단순한 설명으로 통합하려는 시도는 대신에 산산이 부서진 그림을 낳고, 겉보기에 충격과 연민을 불러일으키는 외모를 가진 남자는 우리를 시간과 공간의 경계가 있는 곳(하지만 실제로는 있지 않은 곳)으로 유쾌하게 안내한다.

호킹은 중력과 양자역학이 만났을 때 어떤 현상이 일어나는지 보여준 ‘호킹 복사’라는 현상을 밝혔다.

강력한 중력을 가진 블랙홀의 경계면 근처에서 입자와 반입자가 쌍으로 생성되는 양자역학적 과정을 연구한 결과였다.

모든 것을 다 빨아들인다고 알려졌던 블랙홀이 실제로는 입자를 방출하기도 한다는 사실이 그로 인해 밝혀졌다.

그가 대중을 위해 쓴 책 <시간의 역사>도 읽어봐야겠다.

그도 아버지라 딸 루시의 학비를 마련하기 위해 이 책을 썼다.

그런데 이 책 덕분에 그는 학계에서만이 아니라 대중적으로 유명한 명사가 되었다.

   제인 호킹의 말"저는 이 놀라운 성공이 그 모든 어두운 경험을 가치 있는 것으로 만든다고 보진 않아요. 블랙홀의 심연에 가라앉아 있다가 휘황찬란한 모든 영예의 정점으로 올라갈 때까지 우리가 경험한 진자의 요동을 속으로 영원히 감수할 수 있다고는 생각하지 않아요."  제인 호킹, 이 여자 좀 멋진 듯, 장애가 있는 남자를 소신 있게 선택하여 최선을 다 했다.

 그리고 찾아온 사랑, 그 사랑을 숨기지도 않았다.

 그러나 그 감정을 인내하고 기다렸던 같다.

 이혼 후에도 스티븐 호킹이 어려움에 처할 때마다 함께 하면서 힘이 되어 주었다.

 스티븐 호킹은 범인으로서는 견뎌낼 수 없는 병으로 평생을 고통 받았지만 다른 면에서는 참으로 운이 좋은 남자였던 것 같다.

  스티븐 호킹에 관한 영화 Theory of Everything까지 해치웠다.

 책에 비해 영화는 단순하게 그의 결혼 생활을 중점적으로 다루고 있다.

 눈물나는 장면도 있지만, 좀 많이 지루했다.

맨 앞줄에 앉은 여자가 떨어뜨린 볼펜을 호킹이 일어나 그 앞까지 걸어가 주어주는 상상을 하느라 대답을 하지 못하는 장면에... 떨어진 볼펜 하나를 주워 올릴 수 있는 능력, 적어도 그 능력은 호킹이 아닌 내가 갖고 있구나.   1965년에 제인과 결혼해 세 자녀를 두었으나 1995년에 이혼했다.

 같은 해 일레인 메이슨과 재혼했다가 2006년에 헤어졌다.

일레인이 호킹을 학대했다는 소문이 무성했다고... 사랑하는 남자를 두고도 남편과 함께 하려는 제인을 두고 도발적인 일레인을 선택한 호킹, 그도 남자다.

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>     장애를 극복하고 최고의 과학자가 된 스티븐 호킹 ◆ 출생 : 1942년 1월 8일 (74세), 영국 옥스퍼드◆ 배우자 : 일레인 메이슨 (1995년?2006년), 제인 호킹 (1965년?1995년)◆ 자녀 : 루시 호킹, 티모시 호킹, 로버트 호킹◆  활동 분야 : 과학◆ 주요 활동 : 블랙홀의 특이점 정리, 블랙홀 증발, 양자 우주론 이론 발표◆ 저서 : 「블랙홀과 아기 우주」, 「시간과 공간에 관하여」, 「호두껍질 속의 우주」, 「시간의 역사 - 빅뱅에서 블랙홀」◆ 영화 및 방송 : 호킹, 브리이프 히스토리 오브 타임, 지평선을 넘어, 스티븐 호킹스 페이트 오브 더 유니버스 ◆ 영향 : 버트런드 러셀, 폴 디랙, 카를 포퍼 스티븐 호킹은 어떤 생애를 살았을까? <스티븐 호킹> 1942년 1월 8일 옥스퍼드에서 열대병을 연구하는 생물학자의 아들로 태어났다.

10살 때부터 과학자가 될 꿈을 가졌으며, 1962년 옥스퍼드 대학을 졸업하고 케임브리지 대학원에 입학하였다.

 1963년 루 게릭 병(근위축성 측색 경화증)이 발병하여 오래 살지 못한다는 시한부 인생을 선고받았다.

루 게릭 병은 몸 속의 운동 신경이 차례로 파괴되어, 점차적으로 팔다리와 얼굴 주위의 근육이 마르고 힘이 없어지는 등 전신이 뒤틀리는 병이다.

<블랙홀>그러나 그는 우주 물리학에 몰두하여 1965년부터 펜로즈와 함께 블랙홀의 특이점을 연구하기 시작했으며, 1967년에는 블랙홀의 특이점을 정리하여 발표하였다.

1970년부터 휠체어를 타기 시작하였고, 1973년에는 블랙홀이 강한 중력을 지닌다는 종래의 학설을 뒤집어 '블랙홀은 검은 것이 아니라 빛보다 빠른 속도의 입자를 방출하며 뜨거운 물체처럼 빛을 발한다.

'라는 블랙홀의 호킹 복사 이론을 발표하여 많은 주목을 받았다.

 1974년 젊은 나이에도 불구하고 영국 왕립 학회 회원이 되었고, 1979년 케임브리지 대학에서 학자로서는 최고직인 루카시언 석좌 교수가 되었다.

1985년 폐렴으로 기관지 절개 수술을 받아 말하는 것이 불가능하게 되자, 휠체어에 부착된 고성능 음성 합성 장치를 통해서 대화를 하게 되었다.

1988년 일반인들에게 우주론을 소개하는 「시간의 역사 - 빅뱅에서 블랙홀」을 발표하였다.

 1990년 9월 우리 나라를 방문하여 서울 대학교 등의 여러 기관에서 '우주의 기원'과 '블랙홀과 아기 우주'라는 주제로 강연을 가졌다.

2000년 8월에는 입자 물리와 초기 우주에 관한 국제 학술회(COSMO)에 참석하기 위해 우리 나라를 방문하였다.

 2004년에는 1976년에 내놓은 '블랙홀이 형성되면 에너지 방출(호킹 복사)을 통해 모든 질량을 잃게 되고 블랙홀의 정보도 사라진다.

'라는 자신의 이론에 오류가 있다는 것을 인정하였다.

스티븐 호킹은 현대 물리학에 3개의 혁명적 이론(특이점 정리, 블랙홀 증발, 양자 우주론)을 제시하였고, 세계 물리학계는 물리학의 계보를 갈릴레이, 뉴턴, 아인슈타인 다음으로 그를 꼽고 있다.

그는 우주의 구조와 기원을 설명하려는 노력을 지금도 계속하고 있다.

 스티븐 호킹에 관한 짧은 이야기 하나 스티븐 호킹은 대학원에서 박사 학위 준비를 하고 있던 1963년 루 게릭 병에 걸렸다.

처음에는 걷는 것만 불편하였으나, 점차 병이 심해져 손과 발을 제대로 움직일 수 없게 되었다.

호킹은 이런 불행에도 굴하지 않고 끊임없이 우주의 신비를 파헤치는 연구를 하였다.

그러던 어느 날 호킹은 누구나 자신의 이론을 쉽게 이해할 수 있는 책을 쓰기로 하고, 조수를 고용하였다.

호킹이 한마디 하면 조수가 이를 받아 적고, 그것을 호킹이 다시 읽는 힘겨운 집필 과정이 시작되었다.

그런데 집필이 마무리 단계에 접어들 무렵, 호킹은 폐렴에 걸리고 말았다.

일반인들에게는 큰 병이 아닐지 몰라도 온몸의 근육이 모두 약해진 그에게 폐렴은 생명을 위협하는 병이었다.

폐렴 치료를 위해 기관지를 가르고 거기에 인공 호흡 장치를 끼워 넣었다.

그러나 생명은 구했으나 목소리를 완전히 잃었다.

 이렇게 되니 책을 쓰는 것은 물론 호킹의 연구 내용을 세상에 전할 방법이 없어져 버려, 호킹은 크게 좌절하였다.

그런데 얼마 후에 그의 조수가 낯선 기계를 들고 왔다.

"박사님 기쁜 소식을 갖고 왔어요. 미국의 컴퓨터 과학자들이 말소리를 만들어 내는 기계를 개발했어요. 여기 모니터를 보고 글자판을 누르면 그게 말이 되어서 나와요."다행히 그에게는 글자판을 누를 만한 손가락 힘은 남아 있었다.

그래서 이 컴퓨터 음성 합성기를 통해 호킹은 책을 계속 쓸 수 있었다.

이 책이 바로 1988년에 출판된 「시간의 역사 - 빅뱅에서 블랙홀」이다.

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