루게릭병으로 인한 전신마비의 장애를 이겨낸 인간 승리의 대명사
아인슈타인 이후 가장 유명한 과학자

1942년 1월 8일, 4남매 중 장남으로 태어난 호킹은 옥스퍼드대학 졸업 후 케임브리지대학으로 옮겨 대학원 과정을 시작했지만 1963년 초, 운동신경질환의 일종인 ALS, 일명 루게릭병으로 진단되었다. 21세의 젊은 나이에 사형 선고를 받은 셈이었다. 그러나 호킹은 제인 와일드와의 만남을 통해 자신에게 주어진 시간을 최대한 활용하기로 결심하고 연구에 몰입했다. 1985년 여름, 폐렴에 걸린 호킹은 기관절개술을 시행해야 했고 이로 인해 목소리를 잃었다. 하지만 그는 좌절하지 않았고, 컴퓨터 음성합성기를 이용해 의사 소통을 했다.

특이점 및 블랙홀에 관한 이론 등으로 학문적 결실을 맺어가던 호킹은 1988년, 딸의 학비를 마련할 목적으로 집필한 대중 과학서 『시간의 역사』가 1천만 부 이상 팔리며 세계적인 베스트셀러에 등극하자 단숨에 유명 인사가 되었다. 이후 영국 국가보건서비스(NHS)의 복지 정책 등 사회적 이슈에도 적극적으로 참여하며 누구보다도 충만한 삶을 살았던 호킹은 2018년 3월 14일 76세의 나이로 타계했고, 웨스트민스터 사원에서 뉴턴과 다윈의 곁에 안치되었다.

물리학의 법칙이 붕괴되는 지점, 특이점

방정식에서 특이점이 나타나면 곤경에 빠진다. 하지만 초창기 시절, 호킹은 아인슈타인의 방정식에서 특이점 문제에 주목하며 우주가 시작된 시점에서 파국적 특이점을 피하기 위한 방안을 제시했다. 즉, 만약 우주의 물질이 고르게 분포되어 있지 않았다면, 우주가 시간을 거슬러 올라가 점차 작게 축소될수록 이러한 불균질성은 더욱 증폭될 것이며, 붕괴하는 우주의 여러 부분들은 한 점에서 쌓이는 대신 서로 엇갈리면서 특이점을 형성하지 않게 된다는 것이다. 호킹은 새로운 위상 수학을 이용해 블랙홀 특이점을 연구하던 로저 펜로즈에게 연락을 취했고, 이들은 협업을 통해 빅뱅 특이점은 불가피했다는 사실을 입증하게 된다.

빠져나갈 수 없는 곳, 블랙홀

“물질은 시공간의 휘어짐을 결정하고, 휘어진 시공간은 물질의 운동을 결정한다.”
블랙홀은 1915년 11월 아인슈타인이 베를린에서의 강연을 통해 전 세계에 공표했던 일반상대성이론의 결과물이다. 1990년대 천문학자들은 NASA의 허블우주망원경을 이용해 초대질량 블랙홀이 거의 모든 은하의 중심에 존재한다는 사실을 발견했다. 하지만 호킹을 비롯한 이론물리학자들에 의해 밝혀진 블랙홀에 관한 성질은 천문학자들의 블랙홀 발견 못지 않은 충격을 가져왔다. 호킹은 블랙홀에 떨어지는 물체가 다시 되돌아올 수 없는 불귀점인 사건의 지평선(event horizon) 근처에서 흥미로운 일이 벌어진다는 사실을 발견했다. 새롭게 생성된 한 쌍의 입자 중 하나가 사건의 지평선을 넘어 블랙홀로 들어가게 되면 남은 입자는 함께 소멸될 짝이 없기 때문에 같은 처지에 놓인 다른 입자들과 함께 블랙홀에서부터 멀리 날아가 버린다. 즉, 블랙홀은 방출되는 입자로 인해 빛을 내며 이는 호킹 복사(Hawking radiation)라 불리게 된다. 호킹은 호킹 복사를 통해 블랙홀에서 열역학 법칙이 적용될 수 있음을 주장하며, 세 개의 위대한 이론, 즉 아인슈타인의 중력이론, 양자이론, 그리고 열역학의 통합이라는 물리학의 성배를 향한 도전에 참여했다.

장난기 넘치는 유머, 우주와 인류의 미래에 대한 심오한 통찰력

호킹은 “지구 온난화가 비가역적인 상태로 넘어가는 임계점에 가까워져 있다”며 재앙이 발생하기 전에 우주 식민지를 건설해야 한다고 주장했고, 인류가 다른 항성에 도달하는 것을 주된 목표로 하는 브레이크스루 이니셔티브(Breakthrough Initiative)와 같은 프로그램에 열의를 가지고 참여했다. 또한 “인간은 생물학적 진화 속도가 느리기 때문에 AI의 경쟁 상대가 되지 못하며, 결국 대체될 수 밖에 없다”고 말하며, 엘론 머스크 및 AI 전문가들과 함께 인공지능 개발 시 발생할 수 있는 오류에 대비하기 위해 최대한의 노력을 기울이겠다는 공개 서한에 서명하기도 했다. 호킹은 외계인이나 인공 지능의 발명, 통제불능 상태의 컴퓨터 바이러스, 지구 온난화 등 각종 현안에 관해 우려를 표시하긴 했지만, 그의 여러 행적으로 미루어볼 때 과학과 기술을 적절히 사용한다면 인류의 종말을 가져올지도 모르는 미래의 도전을 극복할 수 있을 것이라 믿는 낙관주의자에 좀 더 가까울 것이다.