스티븐 호킹의 블랙홀 - BBC가 방송하고 이종필이 해설하다

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왜 스티븐 호킹의 ‘블랙홀’이 유명한가?

호킹복사, 정보모순, 그리고 블랙홀 열역학

1967년 미국의 이론물리학자 존 아치볼드 휠러(John Archibald Wheeler)가 강의에서 ‘블랙홀(black hole)’이라는 말을 사용한 이후 블랙홀이라는 용어는 ‘얼어붙은 별(frozen star)’이라는 말을 대체하며 빠르게 확산되어 일반적으로 사용되었다. 영국의 물리학자 스티븐 호킹(Stephen Hawking)은 1970년대 초에 진행한 연구를 통해 ‘블랙홀 열역학’이란 학문을 정립했다. 블랙홀 열역학에서는 블랙홀의 성질이 그 질량을 에너지로, 크기를 엔트로피로, 표면중력을 온도로 치환시키면 열역학 법칙과 매우 유사해짐을 보였다. 1974년 양자장론에 따르면 블랙홀은 그 표면중력에 비례하는 온도의 흑체와 같은 복사를 내보낸다는 것을 호킹이 예측함으로써 블랙홀의 열역학적 설명이 완성되었다. 즉, ‘사건의 지평선(event horizon)’은 블랙홀의 질량에 반비례하는 온도를 가진 흑체와 같은 스펙트럼의 열복사를 방출하며, 이를 ‘호킹복사(Hawking radiation)’라고 한다. 호킹이 이 ‘호킹복사’를 발견함으로써 블랙홀에 대한 논쟁과 연구가 가속화되었다. 그리고 현세대의 과학자들은 아직까지도 블랙홀에 매달리고 연구하고 있다.

블랙홀이란 한마디로 말해 표면의 중력이 아주 강력한 천체이다. 블랙홀은 강력한 중력으로 인해 입자나 전자기 복사를 비롯한 그 무엇도 빠져나올 수 없다. 일반상대성이론은 충분히 밀집된 질량이 시공을 뒤틀어 블랙홀을 형성할 수 있음을 예측한다. 블랙홀로부터의 탈출이 불가능해지는 경계를 ‘사건의 지평선’이라고 한다. 어떤 물체가 사건의 지평선을 넘어갈 경우, 그 물체에게는 파멸적 영향이 가해지겠지만, 바깥 관찰자에게는 속도가 점점 느려져 그 경계에 영원히 닿지 않는 것처럼 보인다. 블랙홀은 빛을 반사하지 않기에 이상적 흑체처럼 행동한다.





스티븐 호킹, 블랙홀과 천체물리학의 핵심을 말하다

이종필 교수, 정확한 번역과 친절한 해설을 추가하다

신간 『스티븐 호킹의 블랙홀: BBC가 방송하고 이종필이 해설하다』의 원서는 『Black Holes: The BBC Reith Lectures』이다. 영국 BBC 라디오 4(BBC Radio 4)의 <리스 강연(The Reith Lectures)> 중 스티븐 호킹이 2016년 1월 26일과 2월 2일 두 차례 강연했는데, 강연 하나당 15분 동안 이루어졌다. 이 강연에 BBC 뉴스 과학편집자인 데이비드 슈크먼(David Shukman)이 주석을 달고 머리말을 써서 책으로 엮어 2016년에 출간했다(존 리스(John Reith)는 영국의 유명한 저널리스트이다). 이렇게 출간된 원서는 약 70쪽의 적은 분량이다. 휠체어에 부착된 음성합성기로 강연을 한 내용을 책으로 엮은 것이기 때문에 그 분량이 많지 않다. 하지만 국내에 출간된 책은 이종필 교수(건국대학교 상허교양대학)가 원서를 번역하고, 누구나 이해하기 쉽도록 역시 이종필 교수가 블랙홀과 관련한 친절하고도 상세한 해설을 뒷부분에 추가했다. 즉, 블랙홀에 대해서 ‘스티븐 호킹이 강연하고, 영국 BBC가 방송하고, 이종필 교수가 해설한 책’이 『스티븐 호킹의 블랙홀』이다.

번역 및 해설을 한 이종필 교수는 “스티븐 호킹은 널리 알려져 있듯이 건강상의 이유로 많은 양의 글을 쓰거나 장시간의 강연을 하기 어렵다. 이 책에서도 호킹은 핵심적인 내용을 간략하게 요약하고 압축해서 전달하고 있다. BBC 뉴스의 과학편집자인 데이비드 슈크먼이 적절한 해설을 붙이기는 했지만 여전히 비전공자가 블랙홀의 호킹복사나 정보모순을 쉽게 이해하기에는 부족한 점이 많다. 한국어 번역자로서 나는 이 부족함을 메우고자 주제넘게 해설의 글을 덧붙이게 되었다”라고 말하며 이 책의 번역과 해설의 의의를 밝히고 있다.

‘호킹지수(Hawking Index)’라는 말이 있다. ‘책을 구입한 독자가 실제로도 책을 읽었는가를 따져보는 수치’이다. 책을 구입하기는 했지만 정작 몇 장 읽지 못하고 끝까지 정독하지 못한 책일수록 호킹지수는 낮아진다. 세계적으로 1,000만 부 이상 팔린 스티븐 호킹의 저서 『시간의 역사』의 호킹지수가 6.6%라고 한다. 하지만 신간 『스티븐 호킹의 블랙홀』은 블랙홀에 대한 호킹 박사의 견해를 생생하고 정확하게 알 수 있을 뿐 아니라, 원서의 분량 자체도 적어서 부담이 없고, 또한 BBC의 과학편집자가 보충이 필요한 곳에는 주석을 달았다. 거기에 국내에서 이론물리학과 블랙홀 등에 대한 다양한 저술과 번역을 하고 있는 이종필 교수가 친절하고 상세한 번역 및 해설을 더했다. 책을 사고도 어려워서 읽다가 포기하거나 분량이 많아서 버거워서 못 읽는 경우가 있지만, 『스티븐 호킹의 블랙홀』은 부담스럽지 않은 분량으로 누구나 쉽게 이해할 수 있도록 블랙홀과 천체물리학에 대해 가장 핵심적인 내용만 이야기하고 있다.





평생 우주를 연구하다가

우주로 돌아가 별이 된 천재 물리학자

2018년 3월 14일, 세계적인 천재 물리학자이자 케임브리지대학교 루커스 석좌교수인 스티븐 호킹(Stephen Hawking) 박사가 76세의 나이로 세상을 떠났다. 우주에 대해 많은 호기심을 갖고 연구를 한 그가 우주로 돌아간 것이다. 그는 대중적 인지도가 높았을 뿐만 아니라 뉴턴과 아인슈타인의 뒤를 잇는 물리학자로 추앙받았다.

호킹은 ‘특이점 이론’, ‘호킹복사 이론’ 등으로 천체물리학을 대중에게 널리 알렸다. 과학 교양서적을 집필하고 다양한 방송에 출연하며 과학 대중화에 힘썼다. 또한 사회적 문제도 외면하지 않았다. 핵무기 감축운동 등에 참여했고, 인공지능으로 인해 인류가 멸망할 수 있음을 경고했다. 스티븐 호킹의 무엇보다도 가장 큰 업적은 많은 이들에게 희망을 전했다는 점이다. 루게릭병이라는 장애에도 불구하고 강인한 의지로 한계를 극복하며 장애가 없는 사람보다 더 많은 일들을 해냈다.

호킹은 2012년 런던 패럴림픽 개막식에서 “당신 발을 내려다보지 말고, 고개를 들어 별을 바라보라”라는 유명한 말을 했다. 21세에 루게릭병 진단과 함께 2년의 시한부 선고를 받았지만, 55년 동안 뛰어난 물리학 이론들을 세워 우주 과학 역사에 큰 획을 그었다. 스티븐 호킹은 영국의 웨스트민스터 사원에 아이작 뉴턴과 찰스 다윈의 곁에 함께 묻혔다. 하지만 평생 별과 우주를 연구한 그는 정말 별이 되어 우주로 돌아갔다.