블랙홀 전쟁의 전과정

블랙홀 전쟁 - 양자 역학과 물리학의 미래를 둘러싼 위대한 과학 논쟁 ㅣ 사이언스 클래식 19
레너드 서스킨드 지음, 이종필 옮김 / 사이언스북스 / 2011년 8월

그 이름도 유명한 스티븐 호킹 박사와 헤라르뒤스 토프트, 그리고 이 책을 쓴 레너드 서스킨드 사이엔 '블랙홀 전쟁' 이 있었다고 한다. 지금은 그 전쟁이 끝났는데 시작과 끝의 치열했던 논쟁이 실려 있었다. 전쟁의 시작은 EST 학회에서 스티븐 호킹이 '블랙홀이 증발할 때 정보가 사라진다'고 주장하면서 부터였다. 그의 이론은 더 나아가 진공(텅빈공간)이 '가상 블랙홀로 가득차 있다'고 가정하기까지 했는데 토프트와 서스킨드는 도무지 믿을수가 없었다. 블랙홀이 증발하면 그 안에 들어간 정보가 사라진다는 주장이 사실이라면 물리학 전체의 기반이 무너질 테고 우리가 다루는 주체의 기초들이 모두 무너진다는 걸 뜻했다.

이 스티븐 호킹의 깜짝 발표를 둘러싼 이들의 논쟁은 일명 '블랙홀 전쟁'으로 불리우게 됐고 물리학자들 사이의 논쟁 그 이상의 화제를 남겼다. 토프트와 서스킨드는 양자 물리학자로서 양자 역학의 법칙들은 물리학의 기초를 파괴하지 않고서는 결코 위배될 수 없다고 확신했고 이 주장을 반박하기 위한 설명을 해나간다. 서스킨드의 논조와 함께 토프트의 관점도 설명하는데 네덜란드인인 그의 이야기를 [11장 네덜란드인의 저항] 에서 만나볼수가 있다. 12장의 제목은 [무슨 상관이랴] 인데 제목에서도 알 수 있듯이 이 책은 전체적으로 쉽고 재미있게 설명하고 있기 때문에 일반인들이 보기에도 무리가 없다.

리처드 파인만과의 일화 등 이론 이외의 다양한 이야기거리가 실려있고 익살스러운 표현도 많다. 스티븐 호킹을 개구쟁이로 표현 한 것처럼 말이다. 호킹의 1975년 논문 '블랙홀에 의한 입자 생성' 은 꼭 읽어보라고 추천하지만 이번만큼은 아무리 위대한 그 라도 실수를 했다며 반대 의견을 내지만, 그래도 물리학 역사에선 생산적인 실수 중에 하나라고 위로아닌 위로까지 한다.

블랙홀의 성질, 열역학, 양자역학과 일반 상대성 이론, 끈 이론 등 현대 물리학의 다양하면서도 중요한 주제를 만날수가 있는데 결코 어렵지 않으니 부담갖지 않고 볼수 있다. 우리가 공상 과학 소설이나 영화를 통해서 갖고 있는 허황된 생각들도 조목조목 틀린점을 설명해주고, 각 이론등을 알기 쉽게 그림과 예시를 통해서 가르쳐주기 때문에 다른 물리학 책들과는 달리 술술 읽히는게 장점이다.

본질적으로 정보를 고동노로 압축해 저장하는 정보의 저장고인 블랙홀이 증발과 동시에 사라진다는 호킹의 주장은 과연 어떤 끝맺음을 맺을까? 결론적으로 30여년이나 지속된 '블랙홀 전쟁'은 양자 이론에 기초한 끈 이론으로 블랙홀을 완벽하게 재현하면서 종결 됐다. 중력 이론이 경계면에서의 양자장 이론과 같으니 블랙홀이 증발해도 정보는 보존된다는 이야기 였는데, 위튼의 논문을 읽는 순간 서스킨드는 이 해묵은 전쟁이 끝났음을 깨달았다고 한다. 하지만 1988년 초에 종결됐어야 할 전쟁이 스티븐 호킹 때문에 몇년 뒤에야 완전한 종결을 맞았지만 말이다.

스티븐 호킹의 이론이 잘못됐다고 해서 그걸 비판하거나 할 사람은 아무도 없을 것이다. 오히려 그의 주장 때문에 더 활발한 논쟁과 발견을 도래했으니 말이다. 그런 호킹의 주장을 다른 사람들과는 달리 의심을 품고 혼란스러워 했던 서스킨드와 토프트가 있었기에 물리학과 블랙홀에 대한 탐구는 더 논의됐고 '블랙홀 전쟁'이라 이름붙은 위대한 논쟁을 이끌어 낸 것 같다. 물리학자들의 지적 사투로 이루어진 새로운 물리학의 패러다임이 그 결과 이다.