아직도 완전히 입증안된 「아인슈타인」의이론

중앙일보

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종합 04면

우주는 불멸인가,아니면종말이 있는가.만약 우주가 끝장이 난다면 마지막까지 존재하는 것은 무엇인가.물질을 구성하는 기본적인 단위는 어떤 것인가.이와같은 의문은 우주생성의 신비와 물질의 정체를 구명하려는 물리학자들을 충동해왔다과학자로평가되는 「아인슈타인」. 1916년 세계를 깜짝 놀라게한 이른바 상대성이론이 그에 의해 소개된지 60여년이 지난 오늘, 현대 물리학은 기본적으로 「아인슈타인」 시대를 벗어나지 못하고 있다.
「아인슈타인」은 오로지 혼자서 핵 「에너지」로부터 「레이저」 광선에 이르기까지 숱한 발견의 새로운 시대를열어주었던 것이다.
그의 이론은 너무나 난해하고 혁명적인 것이어서물리학자들은 지금껏 그가제시한 가설을 입증하는데급급하다.
「아인슈타인」 이 현대 물리학에 남겨준 업적을 정리하면 다음 4가지로 요약할수 있다.
첫째,빛은 직진만 하는것이 아니라 구부러지기도한다.
이것이 일반상대성이론의골자다.
「뉴튼」 은 1687년 만물은 서로 힘껏 끌어당기는 중력을 가지고 있다는내용의 만유인력의 법칙을발표했다. 「아인슈타인」 은그의 일반상대성이론에 따라 「뉴튼」 의 중력의 개념을 확대,일직선으로 작용하는 힘만이 아니라 때로는 구부러지기도 하고 우회하기도 하는 힘으로 해석했다.
「두 점을 연결하는 가장짧은 거리는 일직선」 이라는 종래의 개념을 수정,그 최단거리는 구부러진 선(Curved Line) 일수있다는 것이다.
「최단거리는 일직선」 이라든지 「빛은 직진한다」 든지 하는 개념은 「지구적」일뿐 우주의 수수께끼를 푸는데 도움이 안된다.
중력이나 빛은 구부러지기도 하고 우회하기도 한다는 일반상대성이론은 우주가 팽창하는 고무풍선과같다는 개념을 낳았다.
또 일반상대성이론에 따라 오늘날 천문학자들은 우주생성의 신비를 밝히는데실마리가 될지 모를「블랙·홀」 (Black Holes)과 중력파(Gravity Waves) 를탐지하는데 정력을 쏟고있다.
「블랙·홀」은 우주에 존재하고 있는 심연모를 구멍.마치 우주의 진공소제기처럼 사멸하는 별들의 물질과 「에너지」 를 강력한 중력으로 빨아들이는 우주의수수께끼다. 그 존재를 눈으로 직접 확인할 길은 없다. 오직 「블랙·홀」에서 방출되는「엑스·레이」를 지상에서 포착함으로써 그 존재의 가능성을 인정하고 있을 뿐이다.
일반상대성이론에 따르면중력파는 「지상에 떨어지는사과」 에서 처럼 두 개체가 서로 접근할 때 파생된다.그러나 눈으로 확인할길은 없다.
둘째, 우주는 팽창하는 고무풍선과 같다.
우주의 종말은 있는가,없는가. 있다면 어떻게 끝날 것인가.이같은 우주의운명을 예측하기 위해서는우주의 생성 과정을 알지않으면 안된다.
그리고 우주의 모양은 어떻게 생겼나. 부푼 고무풍선처럼 유한한 것인가,아니면 말안장 모양의 무한한 것인가.
「아인슈타인」은 일반상대성이론에 따라 역학적으로 불안장하며 조금만 건드리면 수축이나 팽창을 시작하는 구상우주의 개념을 확립하여 팽창우주설의 길을닦았다.
아직 논란의 대상이기는하지만 어떻든 우주팽창의 발견은 우주의 수수께끼가 간직된 상자의 열쇠를 찾은 것으로 평가된다.
세째, 자연에 존재하는 힘을 설명하는 통일장이론의발판을 제공했다.
현대 물리학은 중력·약력·전자력·강력의 네가지힘이 자연에 존재한다고 보고 이의 입증에 열을 올리고 있다.
「아인슈타인」 도 30년동안이나 이 문제의 해결에 매달렸지만 헛수고였다.
그러나 현대 물리학은 자연이 지니는 힘, 즉 두 물체가 잡아당기는 중력,빛을발하는 전자력, 방사능을 일으키는 약력, 원자핵을 서로붙잡는 강력등 4가지 힘이 통일된 통일장이론으로 구명할수 있을것으로 믿고있다.
네째,획기적인 현대과학사상인 불확정론의 실마리를 제공했다.
「아인슈타이」 은 결정론의 철벽같은 요새인 과학에 반기를 들고 가능성과 우연이 지배하는 세계로서의 과학을 제시했다.그의 주장은 오늘날 눈부시게 발달한 양자역학에 크게 기여한 것이다.

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