마지막 지평선

마지막 지평선 - 우리가 우주에 관해 아는 것들, 그리고 영원히 알 수 없는 것들
아메데오 발비 지음, 김현주 옮김, 황호성 감수 / 북인어박스 / 2022년 10월

우주에 관해 우리가 알 수 있는 한계가 있을까? 있다면, 이미 그 한계에 도달했을까? 이런 질문은 특히 우리가 길을 가는 데 목적지에서 점점 멀어지는 느낌이 들 때, 혹은 극복할 수 없을 것 같은 장애물을 마주했을 때 생각해 볼 가치가 있다. 그런데 과학사에 두 가지 극단적인 상황에 빠질 때가 잦았다는 점을 염두에 두고 있어야 한다. 그 두 가지는 '우리는 결코 우주에 관해 알 수 없을 것이다 '우리는 이미 알아야 할 것은 다 알고 있다' 이다. (-14-)

별은 거대한 구형 플라스마다. 고체 표면은 없지만 그렇다고 내부를 들여다볼 수는 없다. 왜 그럴까? 이유는 플라스마 상태의 광자들이 자신들의 경로에서 벗어나, 전하 입자를 통해 계속 상호작용을 하기 때문이다. 우리 눈에 비추어진 별은 '광구(光球,photosphere)'라고 하는 표면으로,이 곳의 광자는 대부분 충돌 없이 표면을 벗어날 수 있다. 반면, 광구 아래에서는 광자가 지그재그 형태의 경로를 따라 이동해야 한다. 한 가지 참고할 점은, 태양의 중심에서 출발한 광자는 태양 표면에 도착할 때까지 수만 년이 걸리지만, 빈 공간에서 이동할 경우 2초 정도면 가능하다. (-71-)

과학은 철학자 토머그 네이글(Thomas Nagel ,1937~) 이 '어디에나 있는 시선' 이라 부른 것. 즉 특정한 관찰 지점에 얽매이지 않으려고 끊임없이 갈망한다. 편견이나 개인적인 취향, 열망에서만 자유로운 것이 아니라, 공간이나 시간의 어느 한 위치에서 갖게 되는 관점으로 변질하지 않고 현실을 객관적으로 바라보는 시선을 원하는 것이다. (-154-)

또 다른 가능성은 중력파(Gravitational waves)다. 이제는 우리도 중력파가 존재한다는 것을 알고 있다. 라이고와 버고(LIGO/VIRGO,미국과 유럽 중력파 관측소) 관측소에서 약 10억 광년 떨어진 위치에서 두 블랙홀의 충돌로 생성된 시공간의 파문을 처음으로 포착한 바 있다. 이것은 일반상대성이론의 예측이 얼마나 대단한지 다시 한번 확인시켜 주었고, 우주 관측의 새로운 창을 열어주었다. (-201-)

요약하면,생명체가 존재하려면 반드시 행성 환경의 지엽적인 세부 사항부터 우주의 복합적인 구조와 그 작용 원칙을 아우르는 특별한 조건이 필요하다. 하지만 이러한 조건이 얼마나 특별해야 하는지를 명확하게 정의할 수는 없다. 이 조건과 관련된 엄청난 변수를 동시에 조작하면 어떤 일이 일어날지도 정확히 알 수 없고 말이다. 이 문제는 너무 복잡해서 생명체가 살 수 있는 우주를 만들기 위해 필요한 조건을 타당하고 확실하게 설정할 수가 없다. (-265-)

아메데오 발비는 이타리아 저명한 천체물리학 석학이며, 로마 토르 베르가타 대학교 물리학과에서 천문학 및 천체물리학 교수로 재직하고 있다. 그의 저서 『마지막 지평선 』을 읽으면, 칼 세이건의 『코스모스』를 연상하게 된다. 우주에 대한 지식을 전문성과 대중성을 확보하고 있으며, 우주물리학의 이치와 근원에 대해서 논하고 있어서다.

먼저, 책에는 아인슈타인이 만든 일반상대성이론에 대해 나오고 있으며, 블랙홀과 암흑물질, 그리고 별과 생명의 존재 환경을 말하고 있다. 주로 아인슈타인의 업적을 매우 칭찬하고 있는데,지금 우리가 GPS 를 활용하여, 위치추적이 가능한 이는 그의 물리학 근거하고 있어서다. 그리고 이 책으로, 뉴턴의 고전물리학과 아인슈타인의 물리학을 서로 비교해 볼 수 있다. 즉 뉴턴이 살았던 시기에는 은하에 대한 개념이 존재하지 않았고, 천체물리학의 지식의 변화한 계기는 과학기술의 발전이 천체물리학의 발전으로 이어질 수 있었기 때문이다.더군다나 우주 대부분의 질량을 차지하고 있는 암흑물질이 인간의 과학기술로 검증되지 못하는 이유는 그것이 빛의 속도보다 느리게 진행되는 물질이며, 여전히 관측에서 벗어나 있음을 이해하면 된다. 더 나아가 최근 발견한 중력파는 아인슈타인의 물리학이 맞아떨어졌다는 것을 재확인해 주었고,그것이 우주의 이치를 발견하는데 매우 중요한 역할을 하게 된다. 더 나아가 허블망원경으로 우주는 빛의 속도보다 빠르게 팽창하고 있으며, 지금 현재 허블망원경 교체를 진행하고 있는 이유는 우주에 대해서, 좀 더 깊이 분석해 보기 위한 인류의 노력이다. 그리고 이 책을 통해 우주의 수명이 138억년이며, 빅뱅이 시작된 그 시점부터 지금까지 흘러온 과정을 이해하고, 우주물리학에 관심있는 학생들에게 새로운 호기심과 관심을 끌어내고 있다.