＜ 중력의 키스 ＞ | 해리 콜린스 지음 | 전대호 옮김 | 오정근 감수 | 글항아리

몇년전 중력파 관측이 됐다는 기사를 접한 기억이 어렴풋이 난다. 그때는 막연히 중력파가 관측이 되었구나 정도로 생각했었고 난 당연히 중력파에 대한 부분이 이미 잘 알려져있다고 생각했었다. 하지만 중력파 검출을 위해 물리학자를 포함한 다양한 사람들이 40년 이상을 노력해 왔고 20015년 드디어 이론으로 존재하던 중력파를 실제 검출하게 되었다는 사실을 알게 되었다.

이 책은 중력파에 대한 물리학적인 이론을 설명하기 위한 책은 아니다. 물론 중간 중간 복잡한 설명과 일부 수식이 존재하긴 하지만 전체적으로는 중력파 검출 현장에 있었던 한 사회학자가 관찰한 공동체 이야기이다. 중력파 검출을 위해 라이고-비르고 협력단 약 1000여명의 인원이 중력파 관측소인 라이고와 비르고를 건설하고 운영해 왔고 지속적으로 업그레이드하면서 관측을 진행해 왔다. 그리고 마침내 중력파가 이 관측소를 통해 검출된 것이다.

＜ 미국 루지애나 리빙스턴에 위치한 라이고 연구소 ＞

4km의 진공관이 설치되어 있다.

물론 이전에도 중력파를 검출했다는 학자는 있었지만 모두 잘못으로 밝혀졌다. 또한 많은 과제비를 투입한 연구에 참여하는 연구자들의 경각심을 불러 일으키기 위해 임의로 생성한 신호들(암행주입 - 다른 책에서는 블라인드 인젝션으로 표현했다. 개인적으로 볼때 영어를 그대로 옮긴 표현이지만 블라인드 인젝션이 좀 더 명확하게 이해되는 용어같다) 때문에 관측된 신호가 과연 정상적인 중력파가 맞는지에 대한 의견은 분분했다. 하지만 여태까지의 측정과는 다르게 너무 명확한 신호가 검출되었기에 다들 중력파 검출이 이루어졌다는 공감대는 형성된 상태였다.

또한 추가적으로 2번의 중력파 검출이 더 이루어지게 됨에 따라 점점 추측이 확신으로 변화하게 된다.

물론 첫 중력파 검출이 이루어진 이후 최종 논문 제출 및 기자회견까지 무수한 논쟁과 의견 수렴이 이루진 것을 볼 수 있다. 물리학자가 아닌 사회학자로서 볼 때 이해하기 어려운 아쉬운 부분이 존재했다는 것으로 보여준다. 일단 엄격한 전문가주의로서 명백한 발견에 대해 지속적으로 모수 추정을 다듬고 논문을 쓰고 수정하는 작업에 대한 의문을 제시한다. 이 과정은 학자로서 모든 것을 정확하고 옳게 만들려는 결심이 강해서 발생한 것으로 이해할 수 있다.

다른 한편으론 6개월 이상을 내부적으로 비밀에 붙인 사실이다. 일반적으로 새로운 관측이 이루어지면 그 사항을 다른 과학자나 언론에 알리고 그 사실을 검증하는 과정을 거치게 된다. 하지만 특이하게 이번 중력파 검출은 논문이 제출되고 기자회견이 이루어지기 전까지 철저하게 비밀이 유지된다. 첫 발견에 대한 명예를 놓치지 않기 위한 것과 혹시라도 잘못된 검출일 가능성에 염두를 두긴 했지만 그리 바람직한 결정은 아니었다는 생각을 하게 된다.

실제 참여한 물리학자가 아닌 관측자로서의 사회학자가 좀 더 객관적으로 중력파 검출에 대한 과정을 설명하고 조금이라도 쉽게 개념을 이해할 수 있도록 설명된 점이 좋았던 것 같다. 또한 오랜 시간을 중력파 검출이란 하나의 목표를 위해 많은 물리학자들이 매달려 연구하는 과정과 결론을 도출하는 과정을 마치 현장에 있는 것처럼 생생하게 느낄 수 있었다.

과학, 특히 물리학에 대한 흥미가 없더라도 큰 부담없이 읽을 수 있는 책이라고 생각된다. 그리고 연구에 참여하는 사람들의 노력과 논쟁, 의견 대립 등을 보완해 나가는 과정을 간접적으로 경험할 수 있는 기회도 될 것 같다.

아인슈타인, 당신이 또 옳았습니다. 당신의 주장이 100년만에 다시 옳았음이 증명되었습니다.

 2015년 라이고 (LIGO, Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory)에서 최초로 블랙홀 충돌 과정에서 발생한 중력파를 검출하는데 성공하고야 맙니다. 이러한 공로로 레이너 바이스 (Rainer Weiss), 킵 손 (Kip S. Thorne), 배리 배리쉬 (Barry C. Barish) 세 사람은 2017년 노벨물리학상을 수상하게 됩니다. 또한 인류는 빛이나 전파 등 전자기파로 관측하기 힘든 우주를 볼 수 있는 중력파 천문학이라는 새로운 수단을 손에 넣게 되어 앞으로 이를 발전시켜 나아갈 수 있는 기틀을 가지게 되었습니다.

1665년 아이작 뉴턴에 의해 만유인력의 법칙이 이론적으로 구체화되었지만 어떻게 중력이 작용되는지에 대한 설명은 미처 하지 못했습니다. 또한 뉴턴의 중력 이론에는 치명적인 단점이 있었습니다. 바로 물체 사이의 중력이 순간적으로 작용한다는 것입니다. 만약 태양이 갑자기 사라지게 된다면 지구가 그 영향을 시간차 없이 즉시 받게 된다는 의미입니다. 

이후 기적의 해(1905년)에 발표된 아인슈타인의 특수상대성 이론에 따르면 어떠한 정보도 빛의 속도보다 빠르게 전달될 수 없으므로 뉴턴의 중력 이론은 보완이 필요하거나 폐기해야 하는 상황이었습니다. 아인슈타인은 1915년 일반상대성 이론을 발표하면서 질량은 시공간의 곡률을 만들게 되고, 바로 이 시공간의 곡률이 중력이라고 주장합니다. 또한 시공간의 곡률은 필연적으로 파동을 만들게 되는데 이것이 중력파입니다. 아인슈타인에 의해 중력이 어떻게 작용하는지에 대한 설명은 이루어졌지만 이로 인해 발생하는 중력파를 증명하기 위해서는 검출이 이루어져야 하는데 그 미약한 신호를 검출하는 것은 너무나 어려운 일이었습니다. 

실제 중력파 검출 시도는 1950년대부터 조셉 웨버 등에 의해 시도되었지만 결과는 실패로 돌아가고 이후 중력파의 존재는 러셀 헐스(R. A. Hulse)와 조셉 테일러(J. H. Taylor)에 의해 간접적으로 확인하는 단계에 머물게 됩니다. 하지만 중력파를 직접적으로 검출하려는 시도는 계속되었는데 라이고 (LIGO, Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory)가 바로 그 시도 중 하나입니다. 그리고 드디어 2015년 13억 광년 떨어진 두 개의 블랙홀이 충돌하여 하나의 블랙홀로 병합될 때 발생한 중력파를 라이고가 포착하게 됩니다.

블랙홀이 충돌하면서 발생한 중력파를 13억 광년 떨어진 지구에서 포착하는 그 과정을 그린 흥미진진한 책이 출간되었습니다. 바로 “중력의 키스 (해리 콜린스 著, 전대호 譯, 오정근 監, 글항아리사이언스, 원제 : Gravity’s Kiss)”입니다.

저자인 해리 콜린스는 물리학자가 아니고 사회학자로서 과학사회학 연구를 지속해온 학자입니다. 또한 그는 ‘중력파후보데이터베이스(graceDB)’ 등에 접근 가능한 패스워드를 보유한 유일한 과학계 외부 인사이며 무려 40년 넘게 중력파 검출 과정을 관찰한 사람이기도 합니다. 그렇기에 과학계 인사 모두가 중력파 검출가 검출되었다는 결과에 대해 흥분하고 있을 때 그는 그 과정에 주목합니다. 생각해보면 100년 동안 검출되지 않았던 중력파를 검출하는 과정이 쉬울 리도 없고 흥미롭지 않을 리도 없을 것입니다. 바로 이 책, “중력의 키스”에서 해리 콜린스는 자신이 관찰한 과정을 이야기해줍니다. 

인간은 결코 이상적이거나 고결하지 않습니다. 블랙홀의 충돌에 의한 중력파와 같은 우주적 현상, 이 경이롭고도 놀라운 현상을 관측하고 해석하는데도 수많은 갈등과 논쟁이 존재합니다. 하지만 인간은 그 과정과 절차를 통해 관측할 수 없을 만큼 거대한 우주와 미세한 양자의 세계를 해석해 나가고 있습니다. 해리 콜린스는 이 책을 통해 그 과정을 드러냄으로써 거대 과학에 있어 진정한 과학적 발견과 도약이 어떻게 이루어져야 하는지를 보여줍니다.

과학이 어떻게 발전되어 가는지에 대한 과정에 대한 현장을 목격하고 싶다면 바로 이 책 “중력의 키스”를 추천 드리고 싶습니다.  

PS. 두 블랙홀이 마치 춤을 추고 있는 듯한 표지와 그 춤의 끝에 마침내 키스에 이르게 될 것이라는 연상하게도 하면서, 라이고가 검출한 중력파의 원인이 되는 블랙홀의 충돌을 직관적으로 나타내면 시적으로 표현한 제목이 정말 잘 어울립니다. 

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※ 출판사로부터 도서를 제공받아 작성한 리뷰입니다