블랙홀과 우주론/ 박석재 지음/ 동아엠앤비

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

블랙홀과 우주론

내가 아는 블랙홀은 우주에 있는 검은 덫으로 행성이 블랙홀에 빠지면 다시는 나오지 못하고 소멸해버린다는 것이었다. 그런데 십여년 전 기사를 통해 스티븐 호킹 박사가 자신의 이론이 틀렸음을 인정했다고 한다. 잘은 모르지만 블랙홀에 들어가는 곳만 있는게 아니라 다시 나오는 곳도 있다는 것. 그러니까 소멸되지 않을 수 있다는 것이다. 뭔지는 모르겠지만 나에게 블랙홀은 우주의 보이지 않는 끔찍한 덫의 이미지에서 또 다른 세상으로 순간이동 시켜주는 장치로 이미지가 바뀌었다.

모든 것을 삼켜버리는 블랙홀이 실존하는 것일까? 에 대해서는 솔직히 항상 의심스럽다. 내 머릿속 지식으로는 이해가 되지 않기 때문이다. 빛마저 삼켜버린다고?

언젠가 블랙홀에 대해서 한번은 책을 읽어보고 싶다고 막연히 생각했었는데, 그 시점이 이렇게 느닷없이 다가오다니! 미자모카페 서평단에 ‘블랙홀과 우주론’ 서평단 신청을 받는 것을 보고 냉큼 신청했고 당첨되어 책을 받아보게 되었다.

블랙홀은 아인슈타인의 상대성이론을 바탕에 두고 있어 사실 설명하기도 이해하기도 쉬운건 아니라고 한다. 그래서 이 책을 쓴 천백 박석재 선생님은 우주신령과 제자들 캐릭터를 이용해서 설명을 하고 있다.

책 내용에 대해 살펴보면 다음과 같다.

1. 상대성이론이란 무엇인가

2. 미운 오리 새끼 블랙홀

3. 우주의 구조

4. 별의 일생

5. 백조가 된 블랙홀

6. 우주의 진화

그리고 두 챕터 후마다 코스모스 군도 여행이라는 코너속의 코너 마냥 이야기 형식의 또다른 이야기가 들어 있다.

그리고 각 챕터마다 마지막에는 요점 정리란이 있어서 앞서 우주신령과 제자들 캐릭터를 등장시켜서 설명한 이론들을 다시 한 번 정리할 수 있도록 돕고 있다.

읽으면서 내용 중 새롭고 인상적인 부분들은 다음과 같다.

지금도 지구 중력으로 인해 아래로 물건이 떨어진다고만 알고 있었는데, 이른바 뉴턴의 중력의 법칙은 나도 알고 있다. 그리고 아이들 과학동화 전집에도 빠짐없이 중력이야기가 나온다.

아인슈타인의 상대성이론이 전통적으로 내려오던 뉴턴의 중력이론과 가장 크게 다른 점은, 질량이 시공간을 휘게 해 중력장이 형성된다고 보는 관점이야. 뉴턴의 중력이론에서는 물체가 천체의 중력에 이끌려서 천체를 향해 떨어진다고 해석했지.

일반상대성이론에서는 물체가 천체의 중력이 휘어놓은 시공간 안에서 운동한 결과로 천체에 떨어진다고 풀이해. 예를 들어 얇은 고무막에 무거운 구슬(천체)을 올려놓으면 고무 막은 휘게 될 거야. 무거운 구슬에 의해 휘어 있는 고무 막에다가 작고 가벼운 구슬(물체)을 또 굴리면 구슬은 큰 구슬 쪽으로 돌면서 굴러 떨어지게 되지. 중력장 주변에서 빛이 휘는 현상도 이처럼 자연스럽게 설명할 수 있어.

천체가 물체를 잡아 당기는 것이 아니라, 천체가 시공간을 휘게 만들어서 물체가 천체쪽으로 향할 수 밖에 없다는 것! 그렇구나! 진짜 난생 처음듣는 이야기이다. 그동안 전통적인 뉴턴의 중력법칙만 교과서를 통해 배운적이 있었고 아인슈타인의 일반상대성이론에 대해서는 배운적이 없으니 여태껏 모르고 살아왔던 거다.

그런데 왜 그 많은 과학 동화도 단순히 지구의 중력이 물체를 잡아당긴다고 설명만 하고 있는 걸까? 그리고 요즘도 중고등학교 물리시간에 뉴턴의 중력법칙만 배울까? 문득 궁금해진다.

블랙홀 표면 전체에서 꾸준히 일어나는 이런 현상을 종합해 보면 우리는 블랙홀이 빛을 내는 것과 다름없다는 사실을 깨달아 그리고 마침내는 블랙홀이 없어지는 것이지. 이때 블랙홀이 내는 빛을 호킹복사라고 해.

내가 아는 스티븐 호킹박사가 블랙홀도 빛을 낼 수 있다는 사실을 발표했단다. 블랙홀이 모든 것을 빛마저 잡아당기기만 하는 것은 아닌 것이다. 읽을수록 알 듯하면서도 이해하기 어렵다.

이 우주는 대부분 수소와 헬륨으로 구성돼 있지만 끊임없는 별의 핵융합과정에 의해 언젠가는 수소와 헬륨이 고갈될 거야. 이때가 되면 별의 탄생은 더 이상 일어나지 않아. 따라서 은하들은 더 이상 별들을 갖지 못하고 백색왜성, 중성자성, 블랙홀 같은 별들의 시체만을 지니게 돼. 이것은 앞으로 1조년 뒤의 일이야.

많은 이론을 종합하면 그렇다는 건데, 그리고 여기에 쓰인 이론 중 일부는 입증도 되었다는데, 사실 나는 믿기가 어렵다. 태양도 별이니 언젠가는 백색왜성이나 중성자성 또는 블랙홀이 되어 빛을 잃을 거라는데, 도무지 믿기 어렵다.

책을 다 읽고 나서도 상대성이론이나 블랙홀에 대해서 다 이해했냐고 묻는다면 절대 아니다. 그렇지만 책 설명이 정말 간결하면서 쉽게 되어있고(워낙 이해가 어려운 이론들에 대한 설명이지만 그에 비해서 쉽게 전달하는 것 같다), 중간 중간 삽입된 그림이 특히 이해를 하는데 큰 도움이 된다. 간결한 그림이지만 무엇을 설명하는지 이해를 돕는데 탁월한 역할을 한다. 책을 읽고 뭐라도 알게 되었다면 그건 모두 그림설명의 덕이 크다.

한번쯤 우주론에 대한 여러 이론에 대해 알고 싶다면 무조건 추천이다. 대충 이야기형식으로만 전하는 것이 아니라 여러 과학자들이 밝혀낸 사실들을 자세하지만 쉽게 풀어주고 있어서 어려운 이론들이지만 한번 쯤 그렇구나! 알아가는 즐거움을 느낄 수 있다.

과학자들의 엄청난 노력의 산물로 인류는 이렇게 우주에 대해 많은 것을 알아냈다고 하는데 왜 나는 이 책을 읽고 나서도 여전히 우주는 그저 신비롭고 미지의 세계로 느껴지고 블랙홀이나 빅뱅이론이니 하는 것들도 모두 허구처럼 느껴지는지 모르겠다. 지금 인간이 우주에 대해 아는 것은 드넓은 태평양 바다의 어느 한 곳만 보고 태평양에는 이런 물고기가 살아~라고 속단하는 것처럼 어쩌면 인간도 우주의 극히 일부에 대해서만 아주 조금 알고는 그것을 쉽게 전체에 적용해서 별은 이렇게 탄생해~ 우주는 이렇게 시작해~ 우주는 이런 모습이야~라고 섣부르게 단정짓는 것은 아닐까?

나는 손에 잡히고 눈에 보이는 현실세계에 살고 있는데, 내가 내딛고 있는 이 현실세계는 동시에 우주라는 미지의 추상적이고 이야기 속에나 존재하는 것 같은 미지의 세계에 존재하고 있다는 사실이 항상 신기하게 느껴진다.