블랙홀과 우주론

블랙홀과 우주론 - 블랙홀 박사가 들려주는 우주학당 강의 노트
박석재 지음 / 동아엠앤비 / 2023년 2월

하늘의 아름다운 별을 볼 때마다 지구 넘어 어떤 세계가 있을까? 천문학에 대해 배우고 싶다는 생각을 했다. 과학 시간의 천문학은 너무 아련한 기억 속에 있다. 우리나라에도 얼마 전에 달 탐사 우주선 다누리호를 보냈다는 소식도 들려오면서 미지의 우주에 대한 책을 읽어 보고자 한다!

블랙홀과 우주론이란 책을 내신 분은 블랙홀 박사님이시다. 사진에서 신령스러운 박사님 특유의 모습이 감지된다. 책 전반에 나타나는 박사님은 초 3학년 때 별과 깊은 사랑에 빠졌고 계속 그 길을 걸어오신 분이다. 우리나라에 아직 노벨상이 한 명도 나오지 않았음에 안타까워하시기도 한국의 풍토가 가능하지 않을 것 같은 비관의 마음에도 울림이 있었다.

그는 블랙홀에 대한 책은 한 권쯤은 있어야 한다고 자신의 사명으로 생각하시는 분이다. 실은 그만큼 복잡 난해해서 베스트셀러 기록이 쉽지 않은 분야이기도 하다. 그래서 그 어려운 우주론을 가능한 스토리텔링으로 우주 신령도 등장하며 에피소드식 이야기로 되어있어 딱딱하고 어려운 블랙홀, 우주론을 관심 있는 초고 학년부터 읽는 것이 가능하도록 노력하셨다는 생각이 든다.

박사님은 한심한 질문하는 어린이를 보면 물리학자나 천문학자로 대성할 재목으로 봐야 한다고 한다. 뉴턴은 ‘사과는 왜 떨어지는가?라는 질문으로 그 유명한 중력의 법칙을 발견했다. 아이들의 엉뚱한 질문을 잘 받아주는 게 왜 이리 힘든지 새삼 생각해 본다.

아인슈타인 E=mc² 공식은 우주론의 중요한 근간이 되는 공식이다. 에너지를 어떻게 표현할 수 있을까?

질량과 광속으로 표현한 에너지는 지구밖에 에너지의 원리들을 설명해 내고 있다.

솔직히 나는 이 책이 쉽지 않았다. 과학자가 된다는 것이 이런 거구나 조금 맛본 정도라고 해야 할까!

우주를 이해하기 위해 수학에서의 엄청난 많은 숫자들이 필요한 거구나!- 해는 작은 질량을 가진 천체이고 우주에서 그보다 커다란 천체도 많이 있다. 아인슈타인, 뉴턴은 별을 보며 우주를 어떻게 이해하려 했을까? 그들은 머릿속에서 우주를 가늠해 보고 상상해 보았다. 이렇게 형성된 우주관에서 인간은 지구를 정복하고 우주로 정복으로 나아가려는 듯하다. 각국 나라의 우주로 향하는 탐사선에 어마한 돈을 붓고 있다. 천체 망원경, 탐사선으로 우주의 비밀들이 하나하나 드러나고 있다.

저자는 우선 블랙홀, 일반 상대성이론, 특수상대성 이론의 이해가 중요하다고 언급한다. 아인슈타인은 먼저 특수 상대성이론을 발표했는데 시간+공간의 개념에서 바라보는 것이고 일반상대성이론은 시간+공간+질량에 따른 것으로 질량에 따라 중력이 휠 수도 있다는 이론이다. 이런 이론들이 천문학과 어떤 연관을 가져오는 것인가?

다시 만유인력의 법칙이 등장해서 공을 던졌을 때 다시 떨어진다. 하지만 지구 밖으로 탈출하려면 어느 속도를 가져야 하는가? 로켓들의 발사의 원리가 아닐까 생각한다. 초속 11.2km는 되어야 가능하다고 한다. 우주에서 천체의 중력들이 서로 존재해서 견제의 힘으로 자신의 자리를 차지하고 있는데 그보다 작은 천체들이 탈출해서 블랙홀이 만들어지고 중력이 휘는 곳에서 블랙홀 현상이 일어난다고 한다.

우주는 서로의 중력으로 잡아당기고 견제함으로 자신의 위치를 유지한다고 한다. 질량이 큰 별들은 내부의 온도가 10,000,000’c 이상이 되어야 천체의 물질인 수소와 헬륨이 융합이 일어나면서 빛나는 별이 된다고 한다.

어려운 우주론을 핵심정리를 해주셔서 정말 유용했다. 각 단원별로 중요하고 기억할 만한 포인트를 집어 주신다.

그 이후의 이야기는 코스모스 군도로 떠난 이야기로 설정되어 전체의 우주를 가늠해 보도록 우리의 우주의 여행으로 초대한다. 근데 알아야 우주여행을 할 수 있다고 시험을 본다. 수학 시험인데 수준은 거듭제곱 수준의 문제를 풀어야 하는데 나는 낙점 수준이다. 현 중 2수준 이상의 수학이 요구된다. 몰라도 근근이 따라가지만 수학적 개념에서 정말 어마한 숫자를 이렇게 나타내는 것이 우주로구나! 우주가 얼마나 상상 이상의 세계인지 조금은 맛볼 수 있었던 것 같다.

한 번을 읽고는 감이 확 오지 않는 것 같다. 저자는 이 어려운 우주론을 나름 쉽게 설명해 주시려고 애쓰신 마음이 느껴지지만 블랙홀과 우주론에 대해서 대강의 그림만 그려본 느낌이다. 관련 책을 좀 더 읽고 싶은 마음이 들기도 하고 그냥 별로만 보인데 우주의 세계의 역동성, 신비함, 장엄함을 생각해 볼수 있었다. 별들은 그냥 정지한 상태가 아니다. 계속 폭발이 일어나고 죽어가고 새롭게 태어난다. 커다란 별의 폭발은 블랙 홀로 연결될 수 있는 것 같다. 블랙홀이 상상 속에의 이론으로 사장될뻔하였으나 탐사선, 천체 망원경 덕분으로 블랙홀의 존재는 증명되어 가는 것 같다. 수학적 계산과 과학적인 논리로 세워진 우주론에 대한 신비가 과학적 장비 덕분으로 하나하나 밝혀질 수 있는 것 같다.

이 책은 천문학에 관심이 있는 어린이부터 가능하나 기본적으로 중등 이상이 되지 않을까 싶다. 너무 어려운 법칙과 이론이 많이 나온다. 우리나라에서 만들어진 블랙홀 책은 거의 없다고 하니 이 책은 관심 있는 학생이나 성인들에게 정말 좋은 선물과 같은 책이다. 어려운 분야를 그림과 친근한 예로 설명해 주셔서 이 책을 포기하지 않고 끝까지 읽어 낼 수 있었다.나에게도 박수를 보내고 싶다. 훌륭한 박사님을 만났다. 뒤에 보면 그분의 인생과 과학도로서의 열정 무엇보다 한국을 진심 사랑함이 느껴져서 진한 감동의 여운이 있다.