LIGO 중력파 실험 결과가 갖는 의미

중력파에 대해 한 줄로 이야기하라면, 전하를 띠는 물체가 가속할 때 전자기파 곧 빛이 발생하듯이, 질량을 가진 물체가 가속할 때 중력파가 발생한다—아니, 발생해야 한다고 중력에 대해 우리가 갖고 있는 가장 정교한 이론인 상대론은 예측한다. 이 예측에 대한 간접적인 확인은 (쌍성계에서 방출 되는 에너지 분석) 과거에 있었다. 그러나 이번에 LIGO를 통해 직접 확인하게 된 것이고, 이는 빛의 존재에 대해 말로만 듣던 소경이 직접 눈으로 보는 것 같은 감격과 확신을 가져다 준 것이다.

중력은 자연계에 존재하는 네 가지 근본적 상호작용들 가운데서도 가장 약한 상호작용이기에 그 파동을 검측하기란 매우 어렵다. 땅을 딛고 살아가는 우리는 늘 중력의 영향을 체험하기에, 중력이 약하다는 것을 언뜻 받아들이기 어려울 수도 있다. 하지만 그것은 우리가 지구에 매우 가까이 있기 때문에 그렇다. 이토록 어마어마한 지구가 잡아당기는 중력으로 인해 땅에 붙어있는 쇠붙이를 지구의 크기와는 비교 할 수도 없이 작은 자석으로 들어올리는 것은 전자기력에 비해 중력이 얼마나 약한지 보여주는 실례다.

이번에 LIGO에서 검측된 중력파의 효과라는 것도 태양계로부터 가장 가까이 있는 별이 사람 머리카락 정도 움직인 것을 확인하는 것과 같은 것이었다. 원자 속에 있는 양성자 크기의 1/1000배 밖에 되지 않는 움직임을 측정해야 하는 과업이었기에 많은 물리학자들은 이것이 거의 불가능한 실험이라고 생각했다. 졸인 역시 (이전에 올라온 알파고의 바둑 승전 소식과 더불어) 중력파의 직접적인 검측은 졸인의 생애에 접하지 못할 소식이라 생각했다. 그래서 LIGO에 들어간 엄청난 돈을 곱지 않게 보는 사람들도 많았는데, 이번에 그런 시선을 깨끗이 해소하게 되었다. 또한 이렇게 발전된 검측 기술로 앞으로 중력파를 통한 다양한 연구의 길이 열렸다는 것, 특히 중력장의 세기가 무척 크고 동력적인 영역에 대한 연구의 길이 열렸다는 것을 생각할 때, LIGO의 결과는 역사에 길이 남을 업적이라고 하지 않을 수가 없다.

검측된 중력파의 모양새는 두 개의 블랙홀이 합쳐지는 과정에서 발생하는 파동에 대한 이론적 예측과도 잘 맞는다. 단독 블랙홀 존재의 근거로 삼을만한 (빛을 통한) 관측 결과는 이전에도 있었으나, 두 개의 블랙홀이 합쳐지는 현상에 대한 근거는 이번이 처음이다.

그 중력파를 방출한 두 블랙홀은 우리로부터 약 10억 광년 떨어진 곳에 있는 것으로 여겨진다. 그렇게 멀리 있는 곳에서 발생한 중력파가 여기까지 도달한다는 것은 참으로 우주가 하나의 시공간이라는 직물로 짜여져 있다는, 약간은 철학적이면서도 종교적인 심미감을 안겨다 준다.

“Pick a flower on Earth and you move the farthest star.” — P.A.M. Dirac
(한송이 꽃을 땅에서 꺽으면 가장 먼 별이라도 흔들리는 것입니다. — 디락)

이는 역시 하나님께서 아니 계신 곳이 없다는 것과, 모든 것이 하나님을 힘입어 살며 기동하며 존재한다는 사실을 나타내는 것이다 (행 17:28). 그래서일까, 졸인은 LIGO 결과 발표를 생중계로 시청하면서, 검측된 중력파의 그 미세한 소리를 들을 때 마치 하나님의 음성을 듣는듯한 착각이 들었다.

[youtube https://youtu.be/TWqhUANNFXw&rel=0]

“조심히 [하나님께서] 창조하신 모든 것과 관련된 수, 크기, 무게 및 규범들을 찾는 것은 우리의 권리일뿐 아니라 의무이다. 이는 하나님께서 친히 사람으로 하여금 그 지식의 일부분에 참여토록 하셨고, 그러기 위해 당신의 형상을 사람에게 상당히 입히셨기 때문이다. 그렇게 당신의 형상을 따라 지으신 것을 매우 좋게 여기신 이상, 그 형상에서 나오는 빛을 따라 창조 세계에 세기신 수, 무게, 및 크기를 활용하는 우리의 노력들을 당신께서는 기꺼이 인정하실 것이다. […] 그것들은 우리 눈앞에 거울처럼 펼쳐져 있어서, 그것을 연구하는 우리는 창조주의 선하심과 지혜를 어느정도 목도한다. 케플러