가끔은 원저자보다는 번역자를 보고 책을 고르는 경우가 있다. 옮긴이 전대호씨는 물리학과 철학을 함께 전공한 통섭인이다. 이어 독일 쾰른 대학교에서 철학을 더 공부했다. 어디 이뿐인가? 1993년 조선일보 신춘문예 시 부문에 당선되어 등단한 시인이기도 하다.

그가 번역한 과학 책은 일일이 열거하기 어려울 정도로 많다. 최근 내가 접한 책은 《기억을 찾아서》 였다. 노벨상을 수상한 에릭 캔델이 자신의 삶을 이야기한 것이다. 캔델의 삶 그 자체도 드라마틱해서 흥미롭지만, 번역이 군더더기없이 미려해서 전대호씨에 대해 강렬한 인상을 받기도 했다.

이제 본론으로 들어가자. 오는 2016년이면 아인슈타인이 일반상대성이론을 발표한 지 꼭 100주년 되는 해다. 그는 1905년에 특수상대성이론을 발표한 지 11년이 지난 1916년 일반상대성이론을 제창했다. 아인슈타인의 이론은 1687년 뉴턴이 발표한 만유인력의 법칙 이래 3백여 년 넘게 지속되어 오던 기존 세계관을 뒤집는 것이었다. 토마스 쿤이 말한 '패러다임의 전환'이 아닐 수 없었다.

뉴턴의 만유인력에서 해결할 수 없었던 우주 중력장 그리고 시간과 공간의 연관성(상대적인)을 새롭게 해석한 것이다. 그렇다고 당초 아인슈타인이 발표한 이론이 '완벽'했던 것은 아니다. 가령 아인슈타인은 우주를 정적 상태로 가정했고, 양자역학에 대한 이해가 부족했으며, 블랙홀의 존재 등을 적극 부인했다.

이 책은 어쩌면 수많은 과학자들이 주인공으로 등장하면서 '일반상대성이론'을 쫓는 지적인 모험이라고 보면 어떨까? 가령 다비드 힐베르트와 아인슈타인의 관계는 마치 다윈과 월레스의 관계와 같았다. 알렉산드르 프리드만은 우주를 정적인 상태로 파악하고 우주상수를 도입(1917)한 아인슈타인의 우주관을 비판하면서 우주 팽창론의 기초를 마련했다. 마침내아인슈타인도 1930년 정적인 우주를 가정한 우주상수를 폐기하기에 이르렀다.

조르주 르메트르는 “어떻게 하면 우주를 정확하게 모형화할 수 있을까?”라는 의문에 도전했고, 허블은 1925년 안드로메다 성운을 발견하면서 우리 은하계 이상으로 우주론을 확장시켰다. 슈바르츠실트는 행성이나 별과 같은 구형 질량 주위의 시공을 연구하면서 블랙홀의 단초를 마련했다.

게다가 1914년에 발견된 백색 왜성의 존재는 양자물리학의 탄생을 초래했다. 1927년 베르너 하이젠베르크와 에르빈 슈뢰딩거가 원자의 양자적 본성을 설명하는 새로운 이론을 독립적으로 내놓았다.

저자 페레이라는 아인슈타인 전과 후 일반상대성이론의 발전을 구분한다. 약 130쪽 분량까지는 아인슈타인 생전의 시기를 다루고, 사후(1955) 이론이 어떻게 확장 발전되어갔는지 자세히 언급한다.

아인슈타인 사후 일반상대성이론 연구의 가장 큰 분기점은 아마도 존 휠러가 드위트 부부(브라이스와 세실)를 지원한 사실일 것이다. 휠러는 당시 미 국방성의 여러 프로젝트에 자문역으로 참여하고 있던 천체물리학 전문가였다.

브라이스 드위트는 로렌스 리버모어 연구소에 있던 차에 중력연구재단의 논문 현상공모에 응모한다. 중력연구재단은 중력에 빠진 로저 뱁슨이라는 재력가의 머리에서 나온 것이었다. 이전까지는 골방의 괴짜들이 주로 공모에 참가했었다. 제대로 된 응모자를 만난 뱁슨은 애그뉴 밴슨이라는 친구에게 소개한다. 밴슨은 공업용 에어컨을 팔아 큰돈을 벌었는데, 마침 중력 연구를 후원하고 싶던 차였다. 밴슨은 휠러에게 중력연구소를 세워 드위트 부부에게 맡기겠다는 의견을 조언 구했다. 힐러는 그 의견을 지지해 주었다.

이렇게 해서 노스캐롤라이나의 채플 힐에 중력연구소가 신설되었고, 한동안 중력 연구의 메카가 되었다. 이후 드위트와 휠러는 일반상대성이론의 황금시대를 이끌게 된다.

사실 드위트 부부가 공모전에 응모한 이유는 상금을 타서 집세에 보태는 것이었다. 하지만 그는 최선을 다했고, 그 진심이 받아들여져 새로운 전기가 마련될 수 있었다. 사람 일이란 모르는 법! 작은 일에도 최선을 다하자는 교훈을 배웠다는~ ^^

지난 2011년 6월 미 NASA는 일반상대성이론이 과학적으로 입증됐다고 공식 발표했다. 시공간이 지구 질량에 의해 휘어져 있다는 이론을 입증하기 위해 NASA는 2004년 부터지구 궤도에 쏘아올린 중력 측정 위성-B(Gravity Probe B)로 실험을 시작했었다.

GP-B에는 회전 관성에 의해 항상 같은 방향을 유지하는 장치인 자이로스코프 4개가 설치돼 있다. 이는 페가수스자리의 'IM 별'을 향해 고정돼 있는데, 만약 지구 주위의 공간이 휘어져 있지 않다면 GP-B는 지구 궤도에서 항상 이 별을 향하고 있어야 한다. 7년간 관찰한 결과 매년 매우 근소한 차이로 자이로스코프의 축이 변하고 있다는 사실을 발견했다. 이처럼 일반상대성이론을 관측을 통해 증명하려는 노력은 꾸준히 지속되고 있다.

한편 20세기가 물리학의 시대였다면 21세기는 단연 양자역학의 시대라고 일컬어진다. 양자역학은 우리 실생활에서부터 우주 탄생의 비밀까지 두루두루 활용되고 있다. 하지만 눈에 잘 보이지 않는 미지의 세계를 다룰 뿐만 아니라개념 조차 난해해서 이해하기 어려운 것이 솔직한 심정이다.

스티븐 호킹에 이르러 일반상대성이론과 양자역학을 통합하는 일대 전기를 마련한다. 가령 그는 일반상대성이론이 에측하는 블랙홀이 양자물리학 때문에 빛을 방출하고 온도를 가져야 한다는 것을 발견했다. 즉 일반상대성이론과 양자물리학이 모두 나서야 우주론과 천체물리학이 통합될 수 있었던 것이다. 물론 이는 '대통합 이론'의 전제 단계이기도 할 것이다.

저자 페레이라는 옥스퍼드대 천체물리학 교수다. 그는 자신이 처음 일반상대성이론을 공부하게 된 내역을 설명하면서 장구한 백년사를 되짚어본다. 결코 만만치 않은 대작업이 분명했을 것이나, 그의 탁월한 필력과 열정으로 잘 정리되었다.

이번 여름, 페레이라 교수와 일반상대성이론을 둘러싼 모험을 떠나봄이 어떨까? 색다른 지적 경험이 될 것이다!