지미카터.스티븐호킹,테레사수녀가 한 일을 알고 싶어요~

치명적인 질병과 사투를 벌이고 있는 대중매체의 스타 스티븐 호킹(Stephen Hawking).
그는 아인슈타인의 명성과 천재성을 그대로 이어받은 듯하다.
하지만 그는 일부 과학자들이 시사하듯 실제 이상으로 명사 대우를 받고 있다.
그의 베스트셀러 '시간의 역사(A Brief History of Time)'는 팔린 것만큼
잃혀지지는 않은 것으로 보이는데도, 도대체 이해할 수 없는 이유로 영화까지
만들어졌다. 어쩌면 우주론이 칵테일 파티에서의 대화를 위해 필요한 분야가
되었다는 것만으로도 흐뭇해해야 할지 모르지만.

호킹은 단지 그가 이룩한 지적인 발견 때문이 아니라 아무런 육체적 뒷받침도
없는 상태에서 업적을 이룩했다는 점에서 물론 뛰어난 인물로 평가받을 만하다.
그 그릇이 얼마나 연약한지 호킹이라는 인물은 어쩌면 육체로부터 분리된 지성의
독특한 형태로 보일지도 모른다. 하지만 그런 이미지는 호킹에게 맞지 않는다.
호킹의 흡인력은 그가 가진 재치, 용기, 그리고 취약점에서 상당 부분 비롯되었다.
그리고 뛰어난 재치, 마릴린 먼로의 포스터를 모으는 취미, 그리고 그의 인간성
역시 한 몫을 담당하고 있다.

1942년 1월 8일, 갈릴레오 사후 300주기가 되는 날(호킹 스스로도 곧잘 언급
하는 사실이다) 태어난 호킹은 런던의 교외에서 성장했다. 그의 가족 구성원들은
영국의 정상적인 가정과는 조금 다른, 별난 면을 갖고 있었다. 동생 에드워드의
표현에 따르면 '아일랜드 시골하고 비슷한' 환경이었고, 지하실에서는 벌을
키웠다고 한다. 호킹의 아버지는 아프리카에서 오랜 기간을 보낸 연구전문 의사
겸 생물학자였다. 그러나 호킹은 생물학을 거부했고 열네 살 어린 나이에 이미
수학과 물리학에 전념하기로 결심했다. 3년 후, 옥스퍼드에 입학한 그는 머리를
길게 기르고 다니며 학업을 등한시했다. 그는 공부는 열심히 하지 않지만 똑똑하다
는 평을 듣는 인기좋은 학생이었다. 호킹은 저녁에는 브리지 게임, 낮에는 요트팀의
키잡이로 시간을 보냈다. 1961년 요트 앞에서 찍은 사진을 보면 다른 어덟 명의
덩치 큰 사내들은 줄무늬 스웨터를 입고 있는데 반해, 그는 하얀 정장에 맥고
모자를 쓰고 있다. 물리학자 고든 베리(Gorden Berry)는 이렇게 회상한다.
"스티브와 나느 일주일에 엿새는 강에 나가 살다시피 했다. 대신 뭔가를 희생
해야 했는데 그거야 당연히 실험실이었다."

호킹은 그렇게 몇 년을 수업 시간마다 졸면서 보냈지만, 세월은 흘러 마침내
졸업 시험을 보게 되었다. 그런데 성적이 1등급과 2등급의 경계선에 걸려 있었다.
케임브리지에 입학하려면 반드시 1등급이어야 했다. 시험관들 앞에 선 그는 단도직입
적으로 말했다. "제가 1등급을 받으면 케임브리지에 가게 되고, 2등급을 받으면
옥스퍼드에 남을 겁니다. 저는 선생님들께서 꼭 1등급을 주실 것으로 기대하고
있습니다." 시험관이 그에게 1등급을 준 것은 물론이다.

그렇게 케임브리지에 들어갔건만, 옥스퍼드 시절 처음으로 나타난 증상이 점점
악화되기 시작했다. 몸을 가누기가 어렵고 발음이 점점 불분명해졌으며, 신발끈을
매는 일조차 힘에 겨웠다. 크리스마스 휴가를 보내던 중, 아버지가 그의 증상을
알아챘다. 견디다 못한 호킹은 전문가를 찾아갔고, 몇 주 지나지 않아 흔히 루게릭
병이라고 알려진 근위축성 측색경화증(ASL)진단을 받았다. 아직 스물한 살도 채
되지 않은 나이였다. 근위축성 측색경화증은 근육(정신이 아니라)을 위축시키는
진행성 퇴행병으로 주로 나이많은 사람들이 잘 걸린다. 호킹의 경우, 초기 진행이
너무 빨라서 기껏해야 2년 정도 더 살게 될 것이라는 진단을 받았다. 호킹은 그만
우울증에 빠졌다. "내가 무슨 비극 배우라도 된 기분이었습니다. 매일매일 바그너만
죽자고 들었죠."

가슴 졸이는 2년이 지나자, 상태가 다소 호전되기 시작했다. 그는 ASL진단을
받기 전부터 만났던 제인 와일드와 결혼했고 스스로도 상황에 적응해나가기
시작했다. 그의 논문 지도교수 데니스 시아마(Denis Siama)는 호킹에게 수학자
로저 펜로즈(Roger Penrose)를 만나보라고 권유했다. 당시 펜로즈는 별이 연료를
다 써버리고 붕괴될 때 무슨 일이 벌어지는지를 연구하는 중이었다.

펜로즈는 또한 아인슈타인의 상대성 이론에 의해 지배되는 팽창 우주에서는
'별이 일정 지점을 지나 붕괴되면 하나의 특이점(singularity)이 되어야만 한다'는
것을 증명했다. 특이점은 블랙홀 안에 있는 이론상의 점을 말한다. 블랙홀 안에서는
물질이 무한대의 밀도로 압축되므로 공간이나 시간, 물리학의 법칙은 그 의미를
상실하고 만다. 이 착상에 흥분한 호킹은 완전히 붕괴된 별의 연구에 매달렸고, 그것이
일생의 과업이 되었다. 전기작가이 데니스 오버바이(Dennis Overbye)는 이를 "붕괴된
별이 호킹 자신에게 딱 들어맞는 비유였기 때문"이라고 보았다.

호키은 만약 별이 특이점으로 붕괴해 들어간다면 그 과정이 반대 방향으로 진행될
수도 있다고 생각했다.특이점이 끝일 뿐만 아니라 시작일 수도 있다는 것이다.
예컨대, 팽창하고 있는 것으로 알려진 우주가 특이점에서 시작되었을지도 모르는
일이다. 여기서 호킹은 그럴지도 모른다는 가능성을 넘어 무한히 팽창하고 있는 우주는
'반드시' 특이점에서 시작되었어야 한다고 역설했다.

그러나 만약 우주가 무한히 팽창하지 않는다면? 충분한 물질이 있어서 팽창의 속도가
느려지고 나아가 모든 것이 거꾸로 진행되면서 이른바 대수축(The Big Crunch),
즉 치명적인 파열로 끝난다면? 그 우주 역시 특이점이 될까? 이에 대한 호킹의 대답은
'그렇다'였다. 1970년 호킹과 펜로즈는 우주가 빅뱅 특이점에서 시작되었음이 틀림없다
는 것을 증명하는 논문을 발표했다.

그해 11월, 잠자리에 들 준비를 하던 호킹에게 또다른 생각이 떠올랐다(그는 "몸을
잘 움직이지 못하는 덕분에 잠자리 준비는 항상 느릴 수밖에 없었다. 하지만 오히려
그것이 나한테는 충분히 생각할 시간적 여유를 준다"고 말한 적이 있다). 블랙홀은
더 이상 작아질 수 없다. 그 어떤 것도 블랙홀로부터 탈출할 수 없기 때문이다.
블랙홀의 크기는 그대로 이거나 아니면 더 커질 뿐이다. 나뉘어지지도 수축되지도
않는다. 산산조각이 나지도 않는다. 물질을 삼키는 만큼 그 질량은 증가하고 사상의
지평선은 부풀어오른다.

프린스턴 대학의 연구생 야콥 베켄슈타인(Jacob Bekenstein)이 이러한 호킹의
아이디어를 받아들였다. 베켄슈타인은 엔트로피의 개념과 블랙홀을 비교.연구하여
다음과 같은 이론을 제시했다. 열역학 제 2법칙에 따르면 닫힌 계에서 무질서의 양은
시간의 흐름과 함께 증대될 수 있다. 엔트로피는 블랙홀처럼 언제나 증가한다. 모든
계가 엔트로피를 가지고 있으므로 블랙홀이 물질을 삼킬 때마다 그 엔트로피는 사상의
지평선과 함께 커져야 한다. 따라서 블랙홀의 크기와 그 엔트로피의 양은 서로
동등해야만 한다.

그러나 호킹은 베켄슈타인의 분석을 곧바로 논박했다. 그는 '일정 양의 무질서 혹은
엔트로피를 가진 계는 온도를 가지고 있어야 한다. 또 온도를 가진 물체는 아무리
낮은 온도라 해도 복사열을 방출해야 한다'는 데 근거를 두고 있었다. "하지만 블랙홀
은 그 정의가 말해주듯 어떤 것도 내보내지 않는 천체이다." 호킹은 베켄슈타인의
비교가 잘못되었다고 결론지었다. 베켄슈타인도 여기에 지지 않고 다시 논박, 호킹의
화를 부채질했다.

두 명의 구소련 물리학자가 호킹에게 블랙홀이 입자를 방출할 가능성에 대해 생각
해보라고 설득했다. 흥분을 가라앉히고 다시 계산했을 때 호킹은 "너무나 놀랍고
한편으로 화나는 일이었지만, 회전하지 않고 있는 블랙홀일지라도 항상 일정한 비율
로 입자를 만들고 그것을 방출해야만 한다"는 사실을 발견했다. 그 후 강연을 할 때
면 호킹은 "내가 틀렸었습니다"라는 간단한 글을 화면에 비추는 익살을 부렸다.

그는 처음에 블랙홀을 양자역학과 불확정성 원리라는 관점에서 봄으로써 예의 결론
에 이르렀었다. 불확정성 원리에 따르면 공간이라고 해서 절대 완벽하게 비어 있을
수는 없다. 오히려 '가상의' 입자들-물질과 반물질의 쌍둥이들-의 방랑하는 짝들로
가득차 있다. 그리고 그 짝들은 눈깜짝할 사이에 나타났다가 서로를 파괴한다. 그 일
은 10억 분의 1초의 몇분의 1의 다시 몇분의 1이라는 그야말로 짧은 시간 안에 일어
나기 때문에 우리로서는 도저히 관찰할 수가 없다. 호킹은 그런 쌍 하나가 사상의
지평선 근처로 올라올 때 반물질 입자는 블랙홀로 빨려 들어가지만, 반면에 약간
멀리 나온 물질 입자는 그 괴물을 지나 일상의 우주로 들어올 수도 있다고 주장했다.
그런 입자들이 블랙홀에서 줄지어 나올 수도 있다는 것이다. 호킹은 이 제안을
"블랙홀이라고 해서 그렇게 검은 것은 아니다"라는 말로 표현했다.

블랙홀로부터의 복사라고 해서 블랙홀 자체에서 나오는 것은 아니다. 복사는 블랙홀을
감싸고 있는 공간의 층에서 나온다. 그럼에도 불구하고 이른바 호킹 복사는 블랙홀에
대가를 지불하게 만든다. 즉 하나의 입자가 물방울이 개울로 흘러가듯 다시는 돌아올
수 없는 영원의 세계로 빨려들어감에 따라, 짝을 잃은 입자는 파괴되지 못하고 물질이
되는 수밖에 없다. 그런데 이 일에는 반드시 에너지가 필요하며, 그 에너지는 블랙홀로
부터 나와야 한다.

하지만 아인슈타인의 가르침대로 에너지는 질량의 다른 형태이다. 따라서 블랙홀이
그 가상의 입자에게 에너지를 떼어준다면 블랙홀은 그 만한 양의 질량을 잃게 된다.
이런 일은 일어나지 않는 것으로 가정되고 있지만, 어쨌든 블랙홀은 약간 줄어들면서
더욱 급속히 복사를 방출하게 된다.

결국...블랙홀은 강력한 폭발을 일으키면서 사라진다. 그 폭발은 1메가톤짜리 수소
폭탄 10억 개에 맞먹는 위력을 보일 것이다. 하지만 이런 최악의 상황이 가까운 장래
에는 일어나지 않는다. 평균적인 블랙홀은 10의 67제곱년 이상 지나야 사라지는 것
으로 계산되고 있다.

그런데 호킹은 이 일련의 과정을 아주 묘한 방법으로 설명한다. 이 방법은 불확정성
원리 때문에 하나의 입자가 이론상 광속보다 빨리 움직일 수 있다는 생각에 기초하고
있다. 1991년 호킹은 한 강연에서 이렇게 말했다. "한 입자가 광속 이상으로 먼 거리
를 이동할 수 있는 가능성은 낮다. 하지만 블랙홀을 탈출할 수 있을 정도로 짧은 거리를
광속 이상으로 이동하는 것은 가능하다. 물론 그 다음에는 광속보다 느려지겠지만."
하지만 그렇다 해도 '큰 블랙홀에서는 이런 일이 불가능하다'고 단서를 달았다. 태양
질량과 같은 블랙홀도 이 기준에서는 너무 큰 수준이다. 이 정도의 블랙홀을 탈출하기
위해 광속을 초월할 경우에는 다시 정상적인 우주로 들어오기도 전에 몇 킬로미터를
더 날아가버릴 수 있기 때문이다.

그렇지만 극히 예외적으로 작은 블랙홀이라면? 그때는 이야기가 달라진다. 우주가
지금보다 젊고 더 조밀했을 때 산 하나 정도의 질량을 가진 원시 블랙홀들이 무수히
만들어졌을 것이다. 그 미니 블랙홀들은 천지창조의 산물이었고, 증발하는 데 그리
오랜 시간이 걸리지 않았을 것이다. 호킹은 그 미니 블랙홀들이 지금쯤은 다 사라졌을
것이며, 사라질 때 엄청난 감마선을 방출했을 거라고 추정했다. 하지만 그런 미니
괴물의 존재에 대해 의심을 품고 있는 많은 과학자들은 "아직 그런 사건이 있었음을
말해주는 징후를 찾아내지 못한 상태"라고 입을 모은다. 물론 그렇다고 그런 일이
아예 없었다는 의미는 아니다.

결론적으로, 블랙홀이 더 이상 작아질 수 없다는 호킹의 생각은 호킹 복사라는
개념의 등장으로 틀렸음이 증명되었다. 호킹 복사의 존재는 블랙홀이 완전히 사라질
수도 있다는 것을 의미하기 때문이다. 그런데 호킹은 태초의 순간에 있었던 특이점에
관해서도 비슷한 혼란을 느끼기 시작했다. 그는 다시 원점으로 돌아가 생각하기로 했다.

일반 상대성이라는 것은 분명 진실이고, 이 이론은 또한 특이점의 존재를 요구한다.
하지만 정작 특이점에서는 물질이 무한대의 밀도로 압축되어 있으므로 일반 상대성
체계가 무너지고 만다. 불확정성의 세계에서 의미를 갖는 양자역학의 관점에서 보면
빅뱅이 아예 존재하지 않았을 수도 있다는 것이다.

호킹은 결국 우주가 특이점에서 시작했다는 원래의 믿음이 틀렸다는 판단을 내렸다.
시공의 우주는 애당초 시작 자체가 없었을 것이다. 즉, 우주의 시작에 아주 가까이
접근한다면 도리어 시간이 존재하지 않는다는 것이다. 시간이 존재하지 않는다면
창조의 순간, 발생의 순간 등등 그 어떤 순간도 있을 수 없다. 애당초 시간의 개념이
없는데 시간이 존재할 수는 없기 때문이다.

불행히도 일반인들은 이런 사고에 대해 많은 혼란을 느낀다. 여기서 호킹은 우주가
특이점에서 시작하고 또 끝나는 것처럼 '보인다(appear)'는 점을 지적한다("그러므로
어떤 의미에서 우리의 운명은 이미 정해져 있다").하지만 다른 의미-'상상의 시간'
이라는 수학적 개념뿐만 아니라 여러 가지의 가능한 우주 형태까지 포함한, 매우
개념적인 의미-에서, 시간은 시작도 끝도 없는 원과 같다. 이 '경계선이 없는' 개념
을 통해서 호킹은 우주와 지구를 비교하는 것이다. 어디에서 출발하든 지구의
끝이란 없다. 물론 시작도 없다. 그와 비슷한 논리로 호킹은 이렇게 말한다.
"빅뱅 이전에 무슨 일이 일어났는지 묻는 것은 북극점에서 북쪽으로 1km되는 지점
을 묻는 것과 같다. 우리가 시간으로서 측정하는 양은 시작이 있다. 하지만 시공은
그 끝이 없다. 그것은 북극이 지구의 끝이 아닌 것과 같다. 아니, 최소한 나는
그렇게 알고 있다. 직접 가보지는 않았지만."

호킹은 또한 아기 우주(baby universe)에 관해서도 언급했다. 아기 우주는
앨런 구스(Alan Guth)의 팽창 우주론에서 나온 개념이다. 팽창 우주론에 따르면
초기의 우주는 어느 한순간 격렬히 팽창했다고 한다. 만약 그 과정에서 시공의
옷감 속에 아주 작은 보푸라기들이 만들어졌다면, 그 작은 보푸라기 즉 언덕과
계곡들이 성장하고 팽창하면서 유사 우주가 될 수 있다. 그리고 우리 우주와
벌레구멍(wormhole), 즉 시공을 통과하는 양자 터널로 연결된다. 그렇다면 결국
우리의 우주도 바로 유사 우주들 가운데 하나일 수 있는 것이다.

한편 이 모든 연구들이 진행되는 동안 그의 몸 상태는 계속 악화되고 있었다.
세 아이 중 장남이 태어난 지 2년 후인 1969년, 호킹은 지팡이에 의존해서 움직
이는 일도 불가능해지면서 급기야 휠체어 신세를 져야만 했다. 그는 마침내
온종일 옆에서 간호를 해주는 간호사와, 더듬거리는 말을 대신 해석해주는
대학원생들의 도움 없이는 활동을 할 수 없게 되었다. 1979년, 한때 아이작 뉴턴이
역임했던 케임브리지대 루카스좌 수학 교수직에 선출되면서 이름을 서명한 것이
그의 마지막 기록이 되었다. 이제는 말을 한다는 것 자체가 거의 불가능해졌다.
그리고 1985년 응급기관절개 수술을 받으면서 말하는 능력을 완전히 잃어버렸다.
대신, 컴퓨터 음성 신시사이저가 휠체어에 부착되었다.

하지만 이 모든 노력도 육체가 있는 한 오게 마련인 평범한 위기들을 막아주지는
못했다. 1990년, 그는 제인과 이혼했다. 이 사건은 놀라울 정도로 일반에 공개되지
않았다. 그리고 1991년 3월 어느 비오는 저녁, 그는 길을 건너다가 다가오는 차와의
거리를 잘못 계산하는 바람에 '휠체어 잔해들과 함께' 길가에 널부러졌다. 그 사고로
팔이 부러졌고, 머리에 상처를 입었으며(13바늘을 꿰맸다), 말을 할 수 있게 해주던
컴퓨터도 고장났다. 그러나 미소를 지을 수 있는 능력마은 잃지 않았다. 호킹은
이처럼 개인적인 삶에 굴곡이 많았지만 지적인 영역에서만은 1928년 아서 에딩턴이
어느 강연에서 말한 내용을 그대로 따랐다. "여러분은 부디 인생에 두 가지 길이
있다는 것을 잊지 말기를 바란다. 원자를 통해 별에 관한 지식을 얻는 길이 그 하나요,
별을 통해서 원자에 관한 중요한 지식을 얻는 것이 다른 하나다."

에롤 모리스가 만든 호킹의 기록 영화에서 누이 메리는 이렇게 말했다. "아버지는
신학 토론에 능한 분이셨다. 그래서 우리들 모두 신학 논쟁에는 아주 익숙했다."
이점에 관한 한, 호킹은 확실한 습관을 갖고 있었던 듯하다. 에컨대 자신의 저작들에서
호킹은 메리의 표현대로 "신 혹은 그 비슷한 것이 존재하는지"에 관해 양면적인 표현을
즐겨 사용했다. 때로는 비웃기까지 했다. 그는 1981년 바티칸에서 열린 우주론
회의에 참가했을 때의 경험을 다음과 같이 재미있게 풀어놓았다. "회의가 끝나자
교황을 접견할 수 있는 기회가 참가자들에게 주어졌다. 교황은 빅뱅 이후의 우주
진화를 연구하는 것은 종교적으로 아무 문제가 없다고 했다. 하지만 빅뱅 그 자체에
대해서는 어떠한 의심을 품어서도 안된다고 했다. 빅뱅은 천지창조의 순간이며
따라서 신의 영역이라는 것이다. 그때 나느 교황이 방금 전의 회의에서 내가 발표한
주제를 모르고 있다는 사실에 내심 기뻤다. '시공이 한정된 것이기 하지만 적어도
한계는 없다'는 것이 발표의 주제였기 때문이다. 그것은 곧 시공에 시작이 없다는
것, 따라서 천지창조의 순간도 없다는 뜻이었다. 하지만 나는 갈릴레오의 전철을
밟고 싶은 마음이 추호도 없다."

동시에 호킹은 상대성 원리와 양자역학을 묶는 통일된 이론이 나온 다는 가정 하에
이렇게 말했다. "그것은 소수의 과학자뿐만 아니라 일반인들 누구나 이해할 수 있는
그런 이론이 될 것이다. 그러면 철학자, 과학자, 나아가 평범한 대중들까지도 우주와
물질의 존재 이유에 대해서 함께 토론할 수 있게 될 것이다. 만약 그 존재 이유에
대한 해답을 찾아낸다면 그것은 곧 인간 이성의 궁극적인 승리라 할 만하다.
그때 우리는 비로소 신의 마음을 알게 될 것이다."


예전에 심심해서 한번 텍스트 파일로 만들어 본거예요.. -_-;
그런데 이거 저작권 위반인가요?