물리학과 첨단기술 OCTOBER 20 1 9 49
물리학자에서 사회개혁가로
이 강 영
저자 약력 이강영 교수는 서울대학교 물리학과를 졸업하고 KAIST에서 입자물리학 이론을 전공해서 석사 및 박사학위를 받았다. 현재 경상대학교 물리교육과 교수로 재직하면서 입자물리학을 연구하고 있다. 저서로 <스핀>, <불멸의 원자>, <보이지 않는 세 계>, <LHC> 등이 있다. (kylee.phys@gnu.ac.kr) 그림 1. 로버트 W. 풀러. (http://www.robertworksfuller.com) 웜홀은 시공간에서 떨어져 있는 두 점 을, 시공간을 통하지 않고 직접 연결하는 구조를 말한다. 아인슈타인의 일반 상대 성 이론이 기술하는 장 방정식을 풀어서 웜홀이 되는 해가 존재한다는 것을 처음 발견한 사람은 빈의 물리학자 루트비히 플람(Ludwig Flamm, 1885‑1964)이다.[1] 아인슈타인 장 방정식이 발견되고 불과 1년이 지났을 때였다. 하지만 플람의 이 기괴한 해는 그 후 19년 동안 물리학자 들의 관심을 전혀 끌지 못했다. 1935년 프린스턴 고등연구소에서 아인슈타인은 플람의 해를 알지 못한 채 그의 공동연 구자인 네이선 로젠(Nathan Rosen, 1909‑1995)과 함께 이 기괴한 해를 다 시 발견했고, 비로소 이 해는 물리학자들 의 관심을 끌게 되었다.[2] 이후 한동안 사람들은 이 해를 아인슈타인-로젠 다리 (Einstein-Rosen Bridge)라고 불렀다. 이 해는 잘 알려진 슈바르츠실트의 해에서 특이점을 제거하기 위해 좌표계를 교묘 히 변환해서 얻어진 결과였고 지금은 이 런 웜홀을 슈바르츠실트 웜홀이라고 부 른다. 1957년에 프린스턴 대학의 존 휠러 (John Archibald Wheeler, 1911‑2008) 는 그의 학생이던 찰스 미즈너(Charles W. Misner, 1932‑)와 함께 쓴 논문에서 이런 형태의 해에 관해서 논하며, 좀 더 생생한 이미지를 주는 이름인 “웜홀”을 제안했다.[3] 웜홀이라는 이름이 탄생한 순간이다. 휠러는 그 해 또 다른 논문에 서 슈바르츠실트 웜홀이 아닌 다른 형태 의 웜홀을 제안하기도 했다. 웜홀을 통하 면 전혀 다른 곳의 시공간으로 갈 수 있 으므로, 웜홀은 상대성 이론을 위배하지 않고도 빛보다 빠르게 먼 우주로 이동하 거나, 심지어 시간 이동을 할 수 있는 수단으로 여겨졌고 SF에서 각광을 받았 다. 하지만 1962년 휠러는 그의 또 다른 학생이었던 로버트 풀러(Robert Works Fuller, 1936‑)와 함께, 아인슈타인-로젠 다리 형태의 웜홀은 불안정해서 곧 사라 져 버린다는 것을 보여서,[4] SF 팬들에게 찬물을 끼얹었다. 그때까지 사람들은 웜 홀이 별과 같이 시간이 지나도 변하지 않는 정적인 해라고 생각했다. 하지만 풀 러와 휠러에 따르면 이 웜홀은 영원한 것이 아니라, 탄생하고 팽창했다가 수축 하고 마침내 사라진다. 이들이 밝힌 전형 적인 웜홀의 일생은 이렇다. 우주 어딘가 에 각각 두 개의 특이점이 존재하면 이 특이점들은 4차원 시공간을 넘어서는 공 간에서 서로 만날 수 있다. 만약 두 특 이점이 만나면 웜홀이 형성된다. 웜홀이 만들어지면서 웜홀의 둘레는 점점 팽창 했다가 특이점들이 멀어지면서 다시 수 축하고, 결국 연결이 끊어지면서 웜홀은 사라진다. 남는 것은 다시 두 개의 특이 점들뿐이다. 이와 같은 과정은 그리 오랜 시간이 걸리지 않기 때문에, 웜홀을 통과 해서 다른 시공간으로 이동하는 것은 가 능하지 않다. 훗날 스티븐 호킹이나 킵 손 같은 이 들이 웜홀에 특이물질(exotic matter) 등 을 더해서 안정된 웜홀을 만들려고 시도 하기는 했지만, 아직까지 그럴듯한 결과 는 얻어지지 않았다. SF 팬들에게는 실 망스럽게도 아무래도 웜홀을 통한 시공 간 여행은 그리 녹녹치 않은 일인 모양 이다. 나아가서, 사실 기존의 웜홀조차도 자연에 실제로 존재하는지는 극히 의심 스럽다. 블랙홀 등과는 달리, 웜홀은 중 력 방정식의 해로서 가능하기는 하지만 대체 어떻게 만들어질 수 있는지는, 적어 도 자연스러운 방법으로는 생각하기 어 렵기 때문이다. 휠러와 함께 웜홀의 탄생과 죽음을 밝 혀 낸 로버트 풀러는 오하이오 주의 오 버린 컬리지를 졸업하고 프린스턴 대학 의 존 휠러 밑에서 공부했다. 풀러는 핵 분열이 일어날 때의 중성자 생성을 연구 해서 1961년 박사학위를 받았고, 그 직 후에 휠러와 함께 위의 웜홀 논문을 썼 다. 졸업 후 풀러는 컬럼비아 대학에서 물리학을 가르쳤다. 명문 프린스턴대학에 서, 당시 막 꽃을 피우기 시작한 핵물리 학과 일반 상대론 분야를 연구하고, 분야 의 최고의 전문가 중 한 사람인 휠러를 지도교수로 박사학위를 받은 후, 당대 물 리학의 최고의 중심지였던 컬럼비아 대 학에서 경력을 시작한 풀러는 물리학자 로서 탄탄대로를 달리기 시작한 것 같았 다. 그러나 그는 돌연 물리학자로서의 인 생을 마감한다. 1970년 풀러는 그의 모교인 오버린 컬리지의 제10대 총장이 되었다. 총장이물리학과 첨단기술 OCTOBER 20 1 9 50 그림 2. 멕시코 올림픽 200미터 시상대에서 저항 의 표현을 하는 스미스와 카를로스. (https://spartacus-educational.com/CRsmithT. htm) 되었을 때 그의 나이는 33세에 불과했 다. 미국 역사를 통틀어서도 손꼽힐 만큼 파격적인 젊은 총장이었다. 그가 총장 자 리를 수락한 이유는 변화를 갈구하는 1960년대 미국 사회의 분위기 속에서 교육 개혁의 필요성을 절실히 느꼈기 때 문이다. 원래부터, 풀러가 학생이던 1950년대에도 오버린 컬리지는 리버럴 한 분위기 속에서 여성과 흑인에게 동등 한 기회를 주어야 한다는 주장을 옹호하 는 입장이었다. 1960년대에는 이런 주장 이 사회 전체에 공격적으로, 저항적으로 솟구쳤다. 풀러가 재직한 4년 동안 컬리 지는 격렬한 변화를 치렀으며, 이러한 변 화를 적극적으로 받아들여 인권과 차별 철폐를 이루기 위해 노력했다. 이러한 노 력을 보여주는 한 가지 상징적인 사건으 로, 백인 위주의 대학 사회에서 최초로 네 명의 흑인 육상 코치를 고용한 것을 들 수 있다. 특히 그 중 한 명은 1968 년 멕시코 올림픽 200미터 금메달리스트 토미 스미스(Tommie C. Smith, 1944‑) 였다. 스미스는 멕시코 올림픽 200미터 에서 세계신기록을 세우며 금메달을 땄 으나, 미국의 인종 차별에 항의하는 의미 로 3위를 차지한 동료 존 카를로스(John Wesley Carlos, 1945‑)와 함께 신발을 벗고 검은 양말만 신은 채 시상대에 올 라 한 짝씩 검은 장갑을 나눠 끼고 주먹 을 쳐드는 퍼포먼스를 벌려 전 세계적인 센세이션의 주인공이 된 인물이었다. 이 사건은 흑인 인권 투쟁의 중요한 장면이 되었지만, 스미스와 카를로스는 그 대가 를 혹독히 치러야 했다. 미국에 돌아온 뒤 그들과 그들의 가족은 테러와 살해 위협까지 받았으며 직장을 잡기 어려워 경제적으로 곤란을 겪었던 것이다. 오버 린 컬리지는 그러한 스미스를 채용함으 로써 학교의 입장을 잘 보여주었다. 총장을 그만 둔 뒤 풀러는 본격적으로 사회 운동을 시작했다. 여러 매체에 글을 쓰고 세계 각지를 다니며 다양한 사회를 경험하고 이해하려 했다. 1977년에는 팝 가수 존 덴버 등과 함께 “기아 프로젝트 The Hunger Project”를 창립해서 세계 의 굶주리는 사람들을 위한 대책 마련에 힘썼다. 이 단체의 일원으로서 풀러는 카 터 대통령을 만나서 대통령 직속의 세계 기아 위원회를 만드는데 기여하기도 했 다. 냉전 시기에 소련을 오가며 냉전을 완화하기 위한 민간 활동을 벌이기도 했 고, 자유롭고 독립적인 언론 활동을 위한 비영리 단체 “인터뉴스 Internews”의 이 사장을 지내기도 했다. 사회개혁가로서의 풀러의 사상은 그가 만든 랭키즘이라는 개념으로 집약될 수 있다. 랭키즘이란 랭크 rank, 즉 서열의 차이에 의해 부여되는 권력을 절대적인 것으로 여기고 남용하려는 사고방식을 말한다. 즉 서열이 낮은 사람을 차별하는 사고방식인 것이다. 풀러는 이러한 서열 주의가 모든 차별의 핵심이며, 모든 ‘주 의’의 어머니라고 말한다. 그동안 인간은 인종차별, 성 차별 등을 겪어왔고, 아직 모두 해결되지는 않았지만 적어도 이들 이 문제라는 것을 인정하고 해결하고자 노력한다. 적어도 소위 1세계에서는 이제 노골적으로 인종차별이나 성 차별을 주 장하는 사람은 없다. 하지만 서열에 의한 차별은 아직도 공공연히 행해지고 있고, 사실 아직 문제로 인식되고 있지도 않다 는 것이 풀러의 주장이다. 그래서 서열상 우위인 사람, 소위 섬바디는 자기보다 아 래 서열의 사람, 소위 노바디를 무시하고 억압하고 차별하고 있다. 따라서 노바디 의 위치에 있는 사람이 자신의 존엄을 깨달아야 하고, 동시에 섬바디의 위치에 있는 사람이 특권을 남용하지 않도록 끊 임없는 견제와 감시를 잊지 말아야 한다. 풀러는 사회 개혁에 관해 여러 권의 책을 발표했는데, 그 중에서도 랭키즘 에 관한 그의 생각을 집약한 책이라면 2003년에 발표한 <섬바디와 노바디: 서 열의 남용을 극복하기 위해 Somebodies and Nobodies: Overcoming the Abuse of Rank>일 것이다.[5] 이 책은 <신분의 종말>이라는 제목으로 우리나라에서도 출판되었다.[6](지금은 절판되어 구하기는 어려운 듯하다.) 그는 자신의 이름을 딴 웹사이트도 운영하고 있다.[7] 참고문헌
[1] L. Flamm, Beiträge zur Einsteinschen Gravitationstheorie (Comments on Einstein’s Theory of Gravity), Physik- alische Zeitschrift XVII, 448 (1916). [2] A. Einstein and N. Rosen, Phys. Rev.
48, 73 (1935).
[3] C. W. Misner and J. A. Wheeler, Ann. Phys. 2(6), 525 (1957).
[4] R. W. Fuller and J. A. Wheeler, Phys. Rev. 128, 919 (1962).
[5] R. W. Fuller, Somebodies and No- bodies: Overcoming the Abuse of Rank (New Society Publishers, 2003). [6] 로버트 풀러 지음, 안종설 옮김, 신분의 종말
(열대림, 2014).
