코즈믹호러?무지에서오는공포?
이제당신도블랙홀박사가된다
영화‘인터스텔라’를보면중력이상과시공간의왜곡으로인한시공간여행이나온다.물론블랙홀속에사람이들어가면살아서나올수는없겠지만영화적허용으로받아들이고넘기자.중요한것은블랙홀이라는존재가인간이수천년간쌓아온학문과상식으로는그실체를가늠하기힘든현상이라는점이다.
영국의소설가아서매컨이창시한코즈믹호러라는장르는인간이감히맞설수없으며이해의범주를까마득히넘어선존재에게서오는무력함과무가치함을소재로한다.특히우주에서인류가얼마나보잘것없는지적나라하게묘사하며그로인한압도적인공포를느끼게해준다.마블영화에서조금씩언급되는셀레스티얼같은우주적절대자가그좋은예라하겠다.블랙홀역시이러한코즈믹호러의대상이되기에충분한존재이다.
이책을읽으면읽을수록신비로가득한우주와블랙홀에대해경외감이느껴진다.그리고인간의지식으로가늠하기힘든우주와블랙홀의실체를다양한각도와방법으로접근해과학적으로파헤치려는저자의노고에박수를보내고싶다.그렇게얻은지식의정수를우리모두에게알기쉽게설명해주고때로는재미와함께공유하려하는노력에그저감사할따름이다.진부한표현이지만이책은재미와지식이라는두마리토끼를잡는데성공했다고자신있게밝히고싶다.
인간은불확실성을두려워하는생명체다.미지에대한두려움은불안과공포로다가온다.그러나마냥겁에질려있을필요는없다.이책을전부읽었을때쯤이면독자는우주와블랙홀에대해,누구보다도잘알고누구보다도더박식한사람이되어있을것이기때문이다.
책속에서
블랙홀과우주론에관한쉬운책은꼭필요한실정이야.왜냐하면현대를살아가는사람이라면누구나이에대해조금은알아야하기때문이지.만일다음중두항목이상해당하면이책을읽지않아도좋아.
●나는블랙홀이라는말을지금까지살아오면서세번이상듣지못했다.
●나는내가현재우주시대를살아간다고생각하지않는다.
●나는아인슈타인과같은천재들이우주의신비에대해무엇을밝혀냈는지전혀궁금하지않다.
●나는SF영화를단한편도본적이없다.
●나는천문학자나물리학자를싫어한다.
●나는블랙홀이나우주론이야기만들으면정신이몽롱해지거나행동이이상해진다.
---「지구신령머리말」중에서
일반상대성이론에서는물체가천체의중력이휘어놓은시공간안에서운동한결과로천체에떨어진다고풀이해.예를들어얇은고무막에무거운구슬(천체)을올려놓으면고무막은휘게될거야.무거운구슬에의해휘어있는고무막에다가작고가벼운구슬(물체)을또굴리면구슬은큰구슬쪽으로돌면서굴러떨어지게되지.중력장주변에서빛이휘는현상도이처럼자연스럽게설명할수있어.쉽지?
---「중력은휜시공간」중에서
에딩턴은어떻게일식을이용해증명했을까?그해답의열쇠는일식이일어나면낮에도별들을볼수있다는사실에있어.일식에는달이해의일부만가리는부분일식과달이해를완전히가리는개기일식이있지.개기일식이일어나는지역은지극히제한돼있어서에딩턴도아프리카로떠날수밖에없었던것이야.
개기일식이일어나면보름달이떠있는밤처럼어두컴컴해지고밝은별들이보여.이때별들의겉보기위치는아인슈타인과슈바르츠실트가옳다면실제위치보다해로부터더멀리떨어져있어야해.에딩턴은이런현상을실제로관측해서해주위에서빛이휜다는사실을증명할수있었지.
---「일식으로증명한상대성이론」중에서
따라서블랙홀속에서일어나는일은외부관측자가볼수없어.이는우리가지평선너머에있는물체를볼수없는것과같지.이런뜻에서블랙홀의표면을‘사건의지평선’,영어로‘eventhorizon’이라고불러.사실사건의지평면이더정확한표현이지만관용적으로사건의지평선이라고부른거야.따라서블랙홀의표면이라는말도단순히사건의지평선을의미하는것으로해석해야해,거기에어떤바닥이있는게아니야.
그런데블랙홀내부구조는의외로간단해.중앙에는특이점,영어로‘singularity’라고불리는밀도가무한대인점이있고,다른곳에서는물질을찾아볼수가없어.왜냐하면사건의지평선을넘어서들어온물질은결국모두중앙의특이점으로끌려들어가기때문이지.특이점에서는현재우리가알고있는어떠한물리학의법칙도성립하지않아.
---「시간이정지하는블랙홀표면」중에서
하지만아인슈타인은뉴턴이가졌던고민을그대로이어받게돼.왜냐하면아인슈타인우주는정적일수가없기때문이야.즉뉴턴우주의별들과마찬가지로아인슈타인우주의은하들은서로당기기만할뿐밀지는않기때문이지.유한개의은하를가지고정적인우주를엮어놓으면,그우주는중력에의해한곳으로모여들어바로붕괴하는거야.
---「불안한아인슈타인우주」중에서
질량이해8배보다크고30배보다작은별들의중심에는진화말기가되면거의중성자로구성된높은밀도를갖는핵이형성되지.양성자고,중성자고,전자고없는거야.축퇴압력에의해서이런별이폭발하게되면앞의경우와는달리중성자핵이중성자성으로남게돼.
중성자성들은크기가수십km정도이고,보통1초에1회이상회전한다.이정도크기면블랙홀사촌이라고할수있지.빠른회전에의한엄청난원심력은보통별이라면산산조각으로깨뜨려버리겠지만중성자성에는별영향을주지못해.왜냐하면중성자성의평균밀도는원자핵과같아서각설탕크기물질무게가약10억t정도돼.
---「블랙홀사촌중성자성」중에서
뉴질랜드의커(Kerr)는슈바르츠실트가아인슈타인방정식을푼지거의50년이지난1963년,회전하는블랙홀에관한답을구했어.슈바르츠실트가구했던답은회전하지않고가만히있는블랙홀에만맞는것이었지.그리하여천문학에서슈바르츠실트블랙홀,커블랙홀이라는말은각각회전하지않는블랙홀,회전하는블랙홀을의미하게됐어.
재미있는것은슈바르츠실트블랙홀보다커블랙홀의크기가최고절반까지줄어든다는사실이야.즉우리해의경우커블랙홀이돼서최대한빨리자전하면반지름이1.5km까지수축해.보통물질은빨리자전하면원심력때문에부피가커지는데블랙홀은반대야.
---「다시불붙는블랙홀연구」중에서
그런데무엇보다도천문학자들을당황하게만든것은퀘이사의밝기였어.그렇게먼거리에서그정도의밝기로빛나려면우리은하의밝기를한점에다모아놓아야만해.하지만퀘이사의에너지원은우리태양계크기밖에되지않는다는사실이다시알려졌어.즉태양계만한에너지원에서,별이천억개나모인우리은하의총밝기에해당하는에너지가나오고있다는믿지못할결론이내려졌지.그리하여퀘이사의수수께끼는날로더해갔어.
---「퀘이사의수수께끼」중에서
즉전화나전보가없던조선시대두전령이평양과전주로부터그당시가장빠른운송수단인말을타고최대한빨리달려와임금에게올린정보가완벽하게똑같다면이해가갈수있어?이런수수께끼의해답으로서미국의구스(Guth)는인플레이션(inflation)우주론을도입했지.인플레이션이라는말은태초어느순간우주가갑자기비정상적으로엄청나게커졌다는것을의미해.즉처음에는느리게팽창하다가인플레이션이일어나부쩍더빨리팽창한후다시느린팽창으로돌아갔다는말이야.
---「인플레이션과웜홀」중에서
