무엇이 우주를 삼키고 있는가

무엇이 우주를 삼키고 있는가 - 50년간 우주를 올려다본 물리학자의 30가지 대답
폴 데이비스 지음, 박초월 옮김 / 반니 / 2022년 7월

태양은 지구와 아주 가까이 있다. 따라서 연구하기가 수월한 별이다. 태양은 거대한 수소폭탄인데, 그 폭발로 지구가 산산 조각나지 않는 이유는 태양의 핵을 50만 km두께로 둘러싼 기체의 무게가 폭발을 억제하기 때문이라고 한다. 또 태양이 방출하는 에너지가 1%만 감소해도 지구는 빙하기에 빠지고, 지구온난화는 먼 옛날의 기억으로 남게 될 거라는 흥미로운 추측도 생각해 볼 수 있다. 

지금이야 그 이유를 알 수 있는 질문도 19세기에는 그렇지 않았다. 우주라는 주제로 연구하는 일은 여러 천문학 물리, 과학자들의 의견이 덧 입혀지고, 증명되면서 오랜 세월이 걸렸는데, 성운(성긴 빛 몇 가닥으로 이루어진 얼룩)이 과연 무엇일까 하는 질문도 근 최근에야 "적색이동"때문이라는 사실을 16년이 지난 후에 밝혀냈다. 이런 발견을 토대로 '에드윈 허블'이라는 천문학자에 의해 허블전쟁(은하가 더 멀리 위치할 수록 그로부터 오는 빛이 더 빨갛고 은하의 후퇴 속도도 더 빠르다는 사실)을 확인하게 됐으니 말이다. 우주는 점차 평창한다는 것은 기정 사실이다. 우주의 크기는 점점 커진다. 

"우주"를 생각할 때 "블랙홀"을 빼 놓을 수 없는데, 중력으로 인한 시간 뒤틀림 현상과 중성자별의 발견은 이런 블랙홀 현상과 무관하지 않았다.

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일정한 질량의 물질로 이루어진 구체의 경우, 표면 중력의 세기는 반지름이 줄어들수록 강해진다. 마법을 부려서 지구를 반지름이 절반이 되도록 찌부러뜨린다면 지표면에 놓인 시계는 0.0000001% 더 느리게 갈 것이다. 지구가 계속해서 오그라들면 뒤틀림정도가 점점 더 빠르게 커지는데, 지구가 커다란 완두콩만한 크기로 찌그러진다면 무한대까지 치솟을 것이다. 사태가 여기까지 이르면 지표면에서의 탈출속도(지구같은 천체의 중력을 벗어나 탈출하기 위한 최소의 속도- 옮긴이)가 광속에 달해서 그 어떤 빛도 지구로부터 빠져나올 수 없다. 완두콩만한 지구는 이제 블랙홀이 될 것이다. ~빛에 의해 속력이 절대적으로 제한되기 때문에 블랙홀 내부에 관한 그 어떤 정보도 빠져나오지 못한다. 블랙홀은 모든 것을 삼켜버리고 아무것도 내뱉지 않는다. 

블랙홀의 이야기는 가장 흥미로운 부분이었는데, 스티븐 호킹의 연설에 참가한 저자가 말하는 블랙홀의 역설(에너지의 역설)은 또 다른 가설의 가능성을 열어두어 다각도로 생각해 볼 수 있었다. 더불어 양자 블랙홀이 양자역학과 일반 상대성 이론 모두 필요로 한다고 하니, 이론 물리학에 관심이 있는 사람이라면 특히 흥미롭게 읽힐 부분이 아닐까 한다.

어려운 용어들이 책에선 많이 확인된다. 팽창하는 우주를 일반상대성 이론에 따라 닫힌 우주라는 개념으로 창안한 것과 음의 곡률을 가진 우주 등. 난해할 수 있는 표현이지만. 저자가 최대한 이해하기 쉽도록 설명했기 때문에 읽는 데 크게 무리는 없었다. 하지만. 물리학 용어와 함께 계산법이나 법칙들이 있어. 한번에 읽기 보단 재독을 권한다.