현재의 과학 수준으로 동력 파 탐지는 불가능

중앙일보

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1969년 일직이「아인슈타인」박사가 예언한 바 있는 중력파를 처음으로 포착했다는 발표로 전 세계 물리학계에 커다란 파문을 일으켰던「조지프·웨버」(미「메릴랜드」대 물리학 교수)박사의 주장에 대해 찬물을 끼얹는 결과가 최근 일단의 IBM 물리학자인「리처드·가윈」박사와「제임즈·레빈」박사에 의해 발표되었다.
IBM 물리학자들은「웨버」박사가 사용한 장치 이상의 감도를 가진 실험 기구를 써서 측정을 계속해 왔으나 중력파라고 부를 만한 신호는 잡을 수가 없었다는 것.
「웨버」박사가『우주 연구에 새로운 창을 열었다』는 자부심과 함께 중력파 발전을 공포한 이래 6개국의 물리학자들이 제 나름의 중력파를 얻기 위한 반복 실험을 계속해 왔으나 허사로 그쳤다.
중력의 과학을 발전시킨 3대 물리학자로는「갈릴레오」·「뉴튼」·「아인슈타인」을 꼽는다.「갈릴레오」는 제일 먼지 중력의 핵심 부분에 눈을 돌린 사람이고,「뉴튼」은 중력을 만유인력으로 집대성했으며,「아인슈타인」은 일반 상대성 이론에서 중력의 의의를 가장 깊이 있게 그리고 가장 선명하게 부각시킨 현대 물리학의 거성.
「아인슈타인」은 일반 상대성 이론에서 중력에 대해 두 가지 예언을 했다. 하나는 빛이 중력장을 통과할 때 휘어진다는 것이고 다른 하나는 중력파가 존재한다는 것.
전자는 1919년 일식 때 아프리카에 출장한 영국 천문 관측 진이 숨겨진 태양 근처별의 외견상 위치가 처져 있음을 관측하여 확인되었으나 후자는 아직도 확인되지 못하고 있는 실정이다.
1916년에 발표된 후 57년간이나 인간의 도전을 막아내고 있는 중력파는 무엇인가.
「리만」기하학을 사용하여 시공간의 곡률「텐서」로 표시되는 중력「포텐셜」에 대한 「아인슈타인」의 방정식은 일반 상대성 이론을 만족시키는 것이 된다.
즉 이 방정식은 등 가속도 운동을 하고 있는 두 관측자에게는 물리 법칙이 동등하게 표현된다는 것. 이 방정식을 풀면 중력파의 발생이 예언된다.
1963년에「다이손」이라는 이론 물리학자가 항성 정도의 크기에서 발생하는 중력파를 이론적으로 제창했다. 그는 태양 만한 크기의 천체가 어떤 계기에 의해 한 점으로 취급되는 대 변동이 일어날 때 우리가 관측할 수 있는 중력파가 발생하리라는 것.「웨버」박사는 길이 1m53,㎝ 무게 1천4백㎏짜리「알루미늄」원통을 써서 중력파 검출에 썼었다.
이 장치는 진공으로 된 관 안에 음파의 전달마저도 막도록 금속선으로 매달아 놓고 그 표면의 파동을 수정 결정에 의해 미소한 전 양으로 바꾸는 실험 기구이다. 볼 수도 없고 만져 볼 수도 없는 중력파는 빛의 속도를 가지고 있으며「에너지」원으로서도 원자력보다 1백배나 유효하다는 것. 「웨버」박사의 주장은「아인슈타인」박사의 상대성 이론 중 풀리지 않는 중요한 일장을 해결하는 역사적인 의의도 있었으나 이번「웨버」박사와「레비」박사에 의해 쐐기가 박혀 중력파의 발전과 확인에는 더 많은 세월과 경비와 과학자들의 땀을 요구하고 있다.
김정흠 박사(고대 이공대 물리학 교수)는『중력이 너무나 약해 현재의 기술로는 측정이 불가능한 것』으로 본다면서『「웨버」박사의 측정 결과는 우연의 일치이거나「피에조」전기에 의한 신호가 우리가 모르는 다른 현상을 포착한 것이거나 혹은 중력파를 내던 원천이 중단했을 가능성도 있다』고 말했다.
중력파를 확인하여 찾아낸다면 요즘 석유 값을 배로 인상하여 한창 파동이 일고 있는 석유의 탐사에 유용한 수단을 제공한다.
오늘날까지 인간이 가지는 우주에 대한 지식은 망원경·전파 망원경을 사용하거나 X선이나 자주 선을 탐지하는 게 고작이었으나 중력파를 쓴다면 원거리에 있는 생물이 살거나 살지 않는 세계를 발견할 수 있으며 종전에는 도저히 찾을 수 없던 것을 우주에서 찾아낼 수도 있다는 것.
상상력이 풍부한 공상가들은 무인 혹성을 끌어 모아 중성 조직을 만들고 이것을 지구 또는 달, 그 밖의 우주 정거장에서 원격 조정하여 이들을 가까이 접근시켜 중력「에너지」를 얻겠다는「아이디어」도 냈다.
이「에너지」는 달의 인력에 의하여 대양의 해수가 끌림으로써 조수가 생기는 것과 비슷하다.
반론이 있기는 하나 중력파의 동력화가 가능하다면 무공해의 무진장한「에너지」원을 획득하는 것이 되므로 공해와「에너지」위기에 시달리는 인류에게 복음이 될 것이다.

<이운철 기자>