100년 만에 밝혀진 아인슈타인의 중력파

100년 만에 밝혀진 아인슈타인의 중력파

2016.02.13. 오후 12:57.
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■ 이태형, 한국 우주환경과학연구소장

[앵커]
아인슈타인이 이론으로 제시했던 중력파의 존재가 100년 만에 밝혀졌습니다. 미국이 주도한 중력파 연구단에는 우리나라 연구진도 참여했습니다. 금세기 최고의 과학적 발견으로 올해 노벨상을 예약했다, 이런 평가까지 받고 있는데요. 중력파에 대해서 알아보도록 하겠습니다. 한국우주환경과학연구소 이태형 소장 나오셨습니다. 안녕하십니까?

[인터뷰]
안녕하십니까.

[앵커]
이태형 소장님은 어려운 우주나 현상을 아주 쉽게 설명을 해 주셔서 저희가 특별히 모셨는데요.

[인터뷰]
감사합니다.

[앵커]
우선 중력파가 뭡니까, 아무리 들어도 모르겠어요.

[인터뷰]
특히 일반인들의 경우에는 중력과 중력파를 구별하기가 힘드실 거예요. 중력은 평소에 지구가 당기는 힘, 모든 물질들은 잡아당기는 힘이 중력이라는 것은 알고 있죠. 중력을 갖고 있는 물체가 힘을 받아서 움직이면 파동이 생깁니다.

쉽게 예를 들면 바다에 배가 떠 있어요. 배를 중력을 가진 물체라고 생각을 하는 거예요. 가만히 있으면 파동이 안 생기죠. 그러니까 배는 물속에 잠기기 때문에 중력은 나타나는데 파동은 안 생겨요.
그런데 배가 움직이면 주위로 잔물결들이 생길 것 아니에요. 그게 바로 중력파입니다.

그러니까 중력을 갖고 있는 물체가 힘을 받아서 움직이면 그 주위에 공간이 흔들리면서 파동이 생긴다는 거예요. 그래서 중력은 잡아당기는 힘, 중력을 가지고 있는 물건이 움직이면서 공간을 흔들면 그것이 중력파. 어렵기는 하지만 배를 가지고 생각해 보세요.

[앵커]
중력과 중력파의 차이를 지금 저희가 처음으로 인지하고 있는 상황입니다. 그런데 이번에 천재 과학자라고 하는 아인슈타인이 100년 전에 중력파의 존재를 이론적으로 설명을 했는데 우리는 왜 100년이 지난 지금에서야 실질적으로 발견이 된 겁니까?

[앵커]
컴퓨터도 없고 아무것도 없을 때 머리로만 찾아냈던 것인데요.

[인터뷰]
그런데 아인슈타인도 이것은 찾을 수 없다고 예언을 했거든요. 워낙 미약했기 때문에. 이론적으로는 나올 수 있기 때문에 아마 이것은 찾을 수 없을 것이다라고 예언할 정도로 미약했습니다. 이번에 그러고 나서 100년 동안 과학이 굉장히 발달했죠. 여러 가지 관측 기술도 좋아지고. 이번에 중력파를 검출했다고 하는데 그 검출한 정도가 결국은 중력에 의해서 공간이 흔들린거거든요.

얼마나 변화가 있었느냐 하면 원자 크기에 약 10억분의 1정도의 변화가 있었던 거예요. 원자 눈으로 볼 수 없죠. 옹스트롬이라고 해서 10의 마이너스 10승 정도가 원자 크기예요. 원자 크기에 10억분의 1 정도변화가 있었던 거예요, 공간에. 그것을 검출할 정도로 검출기가 정말 좋아졌던 거죠. 100년의 시간이 걸렸던 것은 무엇이냐 하면 그만큼 기술이 발달되는 데까지 시간이 걸렸던 겁니다.

[앵커]
원자도 솔직히 사람들이 맨눈으로는 안 보이는데 10억 분의 1, 감히 저희가 상상할 수 없는 움직임이거든요. 중력파가 눈으로 볼 수 있는 것은 아니지 않습니까?

[인터뷰]
눈으로 볼 수 없죠. 시뮬레이션으로 그린 거예요.

[앵커]
그 원리를 설명하기 위해서 한 것이군요.

[인터뷰]
그렇죠.

[앵커]
이 그럼을 설명해 주세요.

[인터뷰]
기본적으로 가운데 있는 것이 블랙홀이거든요. 블랙홀이 돌면서 양쪽으로 축으로 제트라는 게 나오고 블랙홀 같이 중력이 센 것들. 이번 같은 경우에는 두 개의 블랙홀이 서로 돌면서, 블랙홀이 중력이 굉장히 세잖아요. 이것이 서로 도니까 힘을 받는 거거든요. 중력파를 받으면서 조금씩 에너지를 잃어갑니다. 파동을 만드는 에너지를 잃는 거예요. 그러니까 둘이 점점 가까워지는 겁니다. 가까워지면 수십억 년동안 가까워지면서 마지막 순간에 부딪치는 거죠. 그때 엄청난 파동이 나왔는데 0. 15초 정도 되는 시간에 나온 것이 우주전체가 내는 빛보다 50배 이상되는 엄청난 에너지를 중력파로서 내보냈다는 거예요. 그것이 지금 십몇억 년 지난 시간이 지난 지금 우리한테 와서 발견이 된거거든요.

[앵커]
그래서 그것이 우리에게 어떤 의미가 있다는 겁니까, 중력파라는 것이.

[인터뷰]
그러니까 사실은...

[앵커]
과학자들에게는 의미가 있지만 일반인들에게는 어떤 의미가 있는 겁니까?

[인터뷰]
사실 일반인들에게는 큰 영향은 없어요. 과학적으로는 갈릴레이가 1609년에 망원경을 발견하면서 우주를 바라보는 눈이 생겼잖아요. 그때 가시광선부터 전파까지 해서 자외선, X선. 우주를 바라볼 때 빛을 통해서 봐 왔는데 빛이라는 것은 물체의 표면에서 나오는 거잖아요. 그 내부를 볼 수는 없습니다. 그리고 빛을 지나가다가 물체를 넘어갈 수도 없는 것이고요.

그리고 우주에 보면 암흑물질이라는 것도 있고 블랙홀이라는 것도 있고 빛이 안 나오는 부분도 있어요. 이런 것을 보려면 다른 수단이 있어야 하는데 그게 바로 중력파거든요. 그래서 천문학적으로 물리학적으로는 우주를 바라보는 새로운 눈이 생겼기 때문에 갈릴레이가 망원경을 발명한 것 이상으로 그 정도의 의미가 있다고 하지만 그러면 일반인들 같은 경우에는 이것이 우리한테 무슨 영향이 있겠느냐.

사실 원자보다도 10억 분의 1이 작은데 그런 변화를 가지고 느낄 수는 없겠죠. 하지만 이것을 통해서 아인슈타인이 예언했던 일반 상대성 이론이 맞는 것이구나. 일반 상대성 이론에 의해서 블랙홀이라든가 웜홀, 공간이동이라고 해서 워프 이런 것들이 다 나오는 것이기 때문에 결국은 아인슈타인이 100년 전에 발견했던 일반 상대성 이론이 상당히 논리적인 것이고 거기에 여러 가지 변화들이 올 수 있겠구나라는 생각을 할 수 있을 것 같습니다.

[앵커]
말씀하신 대로 시간여행이나 워프, 공간이동, 시간, 이런 것들. 저희가 공상과학영화에서나 봤던 그런 것들이거든요.

[인터뷰]
그러니까 사실 영화는 영화로 보는 게 제일 좋거든요. 인터스텔라도 그렇고 마션도 그렇고. 영화 속에서 보면 블랙홀과 블랙홀 사이를 통로를 웜홀이라고 하는데 그 웜홀을 통해서 공간이동하는 게 인터스텔라에도 나오죠. 그런데 사실은 웜홀 자체도 블랙홀까지 가야 되는 거잖아요.

블랙홀은 뚱뚱한 별의 시체, 태양보다 수십배 이상 되는 것이 변한 것이거든요. 그러면 그렇게 찾아가야 되는 거고요.

그리고 두 번째는 블랙홀과 블랙홀 사이에 연계되는 웜홀이 존재해야 되는 것인데 아직 발견된 적은 없습니다.

그래서 영화 속에 나오는 것이 실제로 존재한다면 가능할 수도 있지만 실제로 그렇게 되기까지는 굉장히 어려울 것 같고요. 또 시간여행이라는 것 자체가 중력이 시공간을 흔들기 때문에 미래로 갈 수도 있고 하겠지만 역으로 돌아오는 것, 그러니까 뒤로 가는 것은 안 된다라는 게 현재까지의 생각입니다.

왜냐하면 시간을 1년밖에 안 지났는데 다른 사람들, 천년, 만년이 지났다는 거죠. 중력이 세지면 시간이 천천히 가요. 그러면 저는 1년밖에 안 지난 것 같은데 일반인은 1천년이 지났어요. 그러면 저는 1년 후에 1000년 후에 도착하는 것. 그런 부분이 충분히 가능한 것이 있습니다.

[앵커]
그렇군요. 미래로 가는 것은 가능하지만 과거로 가는 것은 안 된다.

[인터뷰]
역으로 돌아갈 수는 없습니다.

[앵커]
이번에 연구진이 1000명 정도, 13개 나라 1000명 정도 참여한 것으로 알려져 있는데 우리 연구진들도 가서 상당히 여러 가지 역할을 많이 한 것 같아요.

[인터뷰]
가서 한 것은 아니고 우리나라에도 중력파 연구단이 있거든요. 10년 넘게 활동을 하고 있는데 상당히 열악한 환경 속에서 연구진들이 개인 연구비도 투자를 하면서 활동을 했는데 이번에 중력파를 할 때 여러 가지 데이터링이 나올 거 아니에요. 이 데이터에는 여러 잡음도 있을 것이고 우리나라가 상당히 소프트웨어 기술이 굉장히 좋습니다.

우리나라에서 한 20명 정도가 참여를 하셨고 이번에 14분 정도가 논문에 공동저자로 올라갔다고 하는데 이분들이 데이터를 분석해서 정확하게 거기의 잡음도 걷어내면서 여러 가지 데이터가 정말 맞는 데이터냐, 분석하는 데 많은 역할을 하셨다, 이렇게 얘기를 들었습니다.

[앵커]
그러면 지금 노벨물리학상은 따놓은 당상이라면서요. 그러면 우리 한국사람들도 같이 올라가는 겁니까?

[인터뷰]
그건 아니고요. 1993년에 20년쯤 전에 이미 중력파의 간접증거를 발견해서 노벨상이 나왔거든요. 그 당시에 이미 간접증거를 발견해서 노벨상이 나왔으니까 이번에는 직접적인 증거잖아요. 그러니까 당연히 이번에는 노벨상을 받을 것이다. 그런데 당시 처음 제안했던 MIT공과대학의 교수님하고 그다음에 카이스트의 교수님들, 이런 분들이 받을 것이다라는 정도입니다.

[앵커]
그렇군요. 이 중력파를 이론적으로 완성한 사람이 아인슈타인이고 천재과학자라는 말은 항상, 인류 최고의 천재라는 수식어가 붙는데 100년 전에 이미 이런 것을 발견을 했거든요. 그러면서 다시 한 번 아인슈타인 신드롬이 일고 있어요, 관심이 높아지면서. 정말 어렸을 때부터 그렇게 똑똑한 것은 아니었다고 하더라고요.
[인터뷰]
그러니까 천재라는 것 자체가 모든 부문에서 천재는 아닐 거예요. 특히 아인슈타인의 경우에는 일생이 재미있었는데 3살 때까지 말도 못했었습니다. 만 3살이잖아요. 우리나라 아이들은 만 3살 되면 이미 구구단을 외우는 어린이들도 있고. 그런데 만 3살 때까지. 물론 본인은 말을 완벽하게 할 때까지는 말을 하기 싫었다고 말을 했고요.

자폐증 증세가 있어서 친구도 거의 없었습니다. 굉장히 괴팍했고. 그런데 계기가 있었죠. 아파서 굉장히 오랫동안 누워있었는데 그때 아버지가 나침반을 선물로 줬다는 거예요. 누워서 나침반을 들여다보면 나침반의 바늘이 움직이잖아요. 무엇이 바늘을 움직이게 했을까, 거기에 대한 호기심을 가지고 그다음부터 공부를 하기 시작했죠. 그래서 중력. 결국에는 모든 게 힘이잖아요. 뭔가 움직이게 하는 힘이 있었구나. 나침반을 움직이게 하는 것은 자기장이고 그다음에 중력도 결국은 물체를 움직이게 하는 힘이고. 그런 것을 쭉 연구하면서 세계적인 과학자가 된 것이죠. 뭔가 계기가 굉장히 중요했던 것 같습니다.

[앵커]
잘들었습니다. 중력파, 완전히는 아니어도 조금 이해하는 그런 시간이 됐던 것 같습니다. 한국우주환경과학연구소 이태형 소장이었습니다. 고맙습니다.

[인터뷰]
고맙습니다.


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