막심해(莫心海)
【정견망】
많은 사람이 이 이야기를 들어보았을 것이다. 뉴턴이 사과나무 아래에서 깊은 사색에 잠겨 있을 때, 갑자기 사과 하나가 그의 머리 위로 떨어졌고, 그는 문득 깨달음을 얻어 중력을 발견했다는 이야기다. 하지만 오랫동안 물리학자들은 중력이 매우 이상하다는 점을 알고 있었으며, 다른 기본 상호작용력과 비교했을 때 중력을 다루는 일은 매우 곤란했다. 이제 그 원인을 찾았을지도 모른다. 중력은 일종의 기본 상호작용력이 아니라, 고무줄의 탄력과 같은 일종의 파생된 힘이라는 것이다.
뉴욕타임스 2010년 7월 12일 보도에 따르면, 암스테르담 대학교 이론물리연구소의 에릭 벌린데(Erik Verlinde) 교수는 중력은 물리학에서 열역학 법칙의 필연적인 결과일 뿐이라는 새로운 중력 이론을 제시했다.
벌린데 교수는 자신의 관점을 다음과 같이 설명했다. “제게 중력은 존재하지 않습니다.” 이것은 그가 넘어지지 않는다는 뜻이 아니라, 벌린데 박사와 다른 몇몇 물리학자들은 과학이 줄곧 잘못된 방식으로 중력을 바라보고 있었다고 여기는 것이다. 주식 시장의 법칙이 개별 투자자 행위의 집단적 표현이거나 탄력이 수많은 원자의 역학적 행위에서 발생하는 것처럼, 중력의 출현을 이끄는 더욱 근본적인 법칙이 존재한다는 것이다.
이론의 핵심은 시스템의 무질서도인 엔트로피와 관련이 있다. 마치 사람의 머리카락이 습하고 더운 환경에서 곱슬거리는 것과 같은데, 이는 머리카락이 곧게 펴져 있는 것보다 곱슬거릴 때 더 많은 미시적 상태(Configuration)를 가지며, 자연은 더 많은 선택지를 선호하기 때문이다. 머리카락을 잡아당겨 펴서 곱슬거림을 없애려면 힘이 필요하다. 휘어진 공간이나 뉴턴의 중력은 잊어라. 우리가 중력이라 부르는 힘은 무질서의 최대화라는 자연적 경향이 만들어낸 부수적인 결과물일 뿐이다.
벌린데 교수의 이론은 중력이 본질적으로 일종의 엔트로피 힘(Entropic force)이라고 본다. 만약 하나의 물체가 다른 물체 주변에서 미세하게 이동하여 주변의 무질서도를 변화시킨다면 중력을 느끼게 된다는 것이다. 이 생각의 토대 위에 홀로그래픽 원리의 가설을 더해 그는 역학의 뉴턴 제2법칙을 유도해 낼 수 있었다. 또한 그의 이론은 물리학에서의 관성 질량에 대해서도 새로운 인식을 제시했다. 그의 논문 『중력의 기원에 관하여』는 인터넷(http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/1001/1001.0785v1.pdf)에서 찾아볼 수 있다.
벌린데 교수의 이론은 물리학자들 사이에서 강렬한 반향을 일으켰다. 하버드 대학교의 끈 이론가 앤드루 스트로민저(Andrew Strominger)는 다음과 같이 말했다. “어떤 사람들은 이것이 옳을 리 없다고 말하고, 다른 이들은 이것이 맞다고 생각합니다. 우리는 이미 그것을 알고 있었습니다. 그것은 정확하면서도 심오하고, 정확하면서도 평범합니다.” 그는 이어서 “인정하지 않을 수 없는 것은 이것이 아주 흥미로운 토론들을 고무시켰다는 점입니다. 이것은 아주 재미있는 생각들의 집합이며, 우주에서 우리가 가장 이해하지 못하는 부분을 건드렸습니다. 그것이 바로 제가 이 이론을 좋아하는 이유입니다”라고 덧붙였다.
벌린데 교수는 뉴욕 스토니브룩 대학교를 방문했을 때 누군가 자신에게 중력을 둘러싼 이야기가 마치 ‘벌거숭이 임금님’과 같다고 말했다고 전했다.
벌린데 박사는 “우리는 중력이 존재하지 않는다는 것을 이미 아주 오랫동안 알고 있었습니다. 이제는 그것을 크게 소리쳐 외칠 때가 되었습니다”라고 말했다.
그러나 많은 과학자는 중력의 기원에 관한 벌린데의 설명이 설득력이 부족하다고 여긴다. 그렇다면 중력은 도대체 어떻게 온 것인가?
파룬궁 창시인 리훙쯔(李洪志) 선생은 『2001년 캐나다 법회 설법』에서 중력의 수수께끼를 다음과 같이 풀어주셨다. “왜 사람이 말한 것처럼 만유인력 이 상태가 생기는가? 왜냐하면 지구(地球)와 삼계(三界) 내의 일체 생명, 일체 물질, 공기, 물을 포함한 모든 삼계 내에 존재하고 있는 일체 물체는 모두 삼계 내 각 층의 모든 입자로 구성된 것이며, 각 층의 각종 입자는 서로 연대관계가 있기 때문이다. 이런 연대는 삼계 내의 견인력 하에서 늘이고, 이동하게 할 수 있다. 다시 말해서 당신이 그것을 잡아당기면, 그것이 마치 고무줄과 같이 늘어날 수 있으며 그것을 놓으면 또 되돌아 갈 것이다.”
현대 과학의 우주 연구는 기본적으로 현재의 중력 이론을 기초로 하고 있다. 만약 중력이 존재하지 않는다면, 현재 과학이 가진 은하와 우주 구조에 대한 인식은 필연적으로 잘못된 것이다. 이것이 아마도 천문학자들이 멀리 떨어진 천체의 운동을 중력으로 설명하기 어려울 때마다 어쩔 수 없이 ‘암흑 물질’을 도입하는 원인일지도 모른다. 새로운 중력 이론은 어쩌면 과학자들이 우주에 대한 완전히 새로운 인식을 찾도록 자극할 수도 있을 것이다.
참고자료:
1. http://www.nytimes.com/2010/07/13/science/13gravity.html
2. http://www.thestar.com/news/world/article/837805–new-theory-of-gravity-challenges-our-understanding-of-the-universe
원문위치: https://www.zhengjian.org/node/67647