아인슈타인이 저질렀던 치명적인 과학적 실수 다섯 가지 / 신박과학

아인슈타인이 저질렀던 치명적인 과학적 실수 다섯 가지 / 신박과학

 

과학에 관심이 없는 사람도 한 번쯤은 들어봤을 그 이름 아인슈타인, 오늘날 아이들이 먹는 식품에 이름으로도 사용될 정도로 매우 신뢰도가 높은 이름이라고 할 수 있습니다. 그 만큼 아인슈타인은 살아있는 동안 정말 천재적인 능력을 많이 보여주었는데요. 오늘날 물리학의 기본이 되고 있는 상대성이론 등을 비롯해서 정말 다양한 이론 등을 제안했습니다. 또한 당시에는 몰랐지만 시간이 흐르면서 아인슈타인의 생각이 옳았던 것으로 확인되는 경우도 많이 있었죠. 하지만 이렇게 천재적인 아인슈타인이라도 항상 옳았던 것은 아니었습니다. 여러 가지 실수를 하기도 했었고, 또 하마터면 국제적인 망신을 당할 뻔한 적도 있었는데요. 이번 시간에는 아인슈타인이 저지른 실수 다섯 가지를 살펴보도록 하겠습니다.

 

1.블랙홀을 믿지 않았다.

 

사실 블랙홀은 아인슈타인이 만든 이론에서 파생된 천체입니다. 아인슈타인은 일반상대성이론에서 물체의 질량이 시공간을 휘게 만들 수 있다고 제안했는데요. 뿐만 아니라 물체의 질량이 크면 클수록 시공간의 휘어짐도 점점 더 커지게 된다고 주장했습니다. 또한 이러한 시공간의 휘어짐은 중력이라는 힘을 만들어내는 원인이라고도 생각했죠. 그런데 슈바르츠실트라는 과학자는 아인슈타인의 상대성 이론을 보고 새로운 생각을 떠 올렸습니다. 중력이 너무 강해지면 빛조차 빠져나올 수 없는 ‘구멍’이 만들어 질 수도 있다는 생각이었습니다. 그리고 슈바르츠실트는 이 생각을 더욱 발전시켜 그 구멍을 만들 수 있는 물체의 반지름 한계까지 계산해냈죠. 이것을 ‘슈바르츠실트의 반지름’이라고 하며, 지금 우리가 알고 있는 블랙홀에 대한 초기 정의였습니다. 하지만 정작 아인슈타인은 자신의 일반 상대성 이론에서 파생된 블랙홀의 존재를 인정하지 않았습니다. 심지어 슈바르츠실트의 생각을 부정하기 위해 별도의 논문까지 발표했을 정도였는데요. 당시 아인슈타인은 자신의 새로운 논문에서 ‘블랙홀은 물리적 현실에서 절대로 존재할 수 없다.’라고 썼습니다.

 

2.양자역학은 불편하다.

 

아인슈타인은 이 세상의 모든 힘들은 수학적 계산을 통해 예측할 수 있다고 생각했습니다. 그리고 이러한 수학적 예측은 우주에 가장 거대한 물체에서부터 가장 작은 입자에 이르기까지 똑같이 적용될 수 있다고 생각했죠. 하지만 1920년도에 들어서 등장하기 시작한 양자역학은 그야말로 혼돈 그 자체였습니다. 양자역학에서 말하는 원자의 세계는, 절대적인 확실성보다는 확률에 훨씬 더 기반을 두고 있었는데요. 예를 들면 입자는 관찰할 때까지 주어진 위치에 존재하지 않을 수 있으며, 접촉하지 않고 멀리 떨어져 있는 상대의 상태를 변화시킬 수도 있었습니다. 이러한 양자역학의 불확실성은 아인슈타인의 마음을 계속 불편하게 만들고 있었습니다. 결국 아인슈타인은 양자역학을 겨냥해서 “신은 우주를 가지고 주사위 놀이를 하지 않는다.”라고 말하기도 했었죠. 아인슈타인의 상대성 이론은 계시 세계를 잘 설명했지만, 미시 세계를 설명하는 데는 결국 실패했습니다.

 

3.중력파에 흔들렸다.

 

중력파 역시도 아인슈타인의 일반 상대성이론에서 예측된 현상입니다. 그러나 아인슈타인은 중력파에 대해서도 심각한 의문을 가지고 있었는데요. 하지만 앞에서 언급했듯이 아인슈타인은 블랙홀의 존재를 절대 인정하지 않았습니다. 결국 아인슈타인은 친구였던 막스보른에게 ‘중력파가 존재하지 않는다는 흥미로운 결과에 도달했다‘라는 편지를 쓰게 됩니다. 아인슈타인은 이러한 결과를 논문으로 작성해서 제출까지 하게 됩니다. 하지만 논문은 학회에서 받아들여지지 않았고 아인슈타인 화를 억누르며 자신의 논문을 처리할 수밖에 없었죠. 나중에 아인슈타인은 자신의 논문에서 심각한 수학적 오류를 발견하면서 결국 생각을 바꾸게 되었습니다. 만약 수학적 오류가 있었던 아인슈타인의 논문이 그대로 학계에 게재 되었다면 어떻게 되었을까요. 단순히 아인슈타인의 실수를 끝날게 아니라 전 세계적으로 대 망신을 당했을지도 모릅니다. 아인슈타인의 머리를 아프게 만들었던 중력파는 결국 2015년에 실제로 감지가 되었습니다.

 

4.우주 팽창론을 받아들일 수 없었다.

 

우주는 계속 팽창하고 있습니다. 실제로 과학자들은 우주가 팽창하고 있다는 다양한 증거들을 발견해 왔죠. 우리에게서 계속 멀어지고 있는 은하들과 우주로 퍼져나가고 있는 아주 오래된 빛 등이 그 증거라고 할 수 있습니다. 하지만 아인슈타인이 활동하던 시기에는 이러한 증거들이 아직 발견되기 전이었는데요. 당시의 많은 과학자들은 당시의 관찰에 기초해서 우주의 상태는 정적인 것으로 생각하고 있었습니다. 그리고 아인슈타인은 정적인 우주의 상태를 자신의 상대성이론에 적용하려고 노력하고 있었죠. 하지만 정적인 우주의 상태는 자신의 상대성이론 과는 잘 맞아 들어가지가 않았습니다. 상대성이론에 의하면 정적인 우주에 존재하는 천체들은 서로의 중력에 의해 결국 붕괴되었어야 했기 때문입니다. 하지만 아인슈타인이 바라본 우주는 아무런 변화 없이 늘 평온한 그대로였죠. 이러한 문제를 해결하기 위해 아인슈타인은 결국 우주상수라는 개념을 도입하게 됩니다. 쉽게 말해서 우주는 서로 끌어당기는 힘인 중력과 서로 밀어내는 힘인 우주상수를 동시에 가지고 있다는 겁니다. 그래서 우주는 수축하지도 또 팽창하지도 않는 영원히 정적인 상태를 유지할 수 있다는 겁니다. 그러나 아인슈타인상의 우주 상수는 그의 인생에서 가장 큰 실수 중 하나가 되고 말았는데요. 1929년에 에드윈 허블은 망원경을 통해 실제로 우주가 팽창하고 있다는 사실을 처음으로 발견하게 된 겁니다. 이 소식을 듣게 된 당시 아인슈타인의 반응은 과연 어땠을까요? 아인슈타인은 허블을 향해서 이렇게 말했다고 합니다. ’그럼 우주 상수를 없애 버려.‘

 

5.힘은 통합될 수 있다.

 

이 세상에는 4가지의 기본적인 힘이 존재하고 있습니다. 중력, 전자기력, 강한핵력, 약한핵력, 이렇게 4가지가 있죠. 아인슈타인은 노년에 이 세상에 존재하는 모든 힘들을 통합할 수 있는 이론을 꿈꿨습니다. 그 중에서도 중력과 전자기력을 결합시키는 데 특히 관심이 더 많았었는데요. 그러나 아인슈타인은 중력과 전자기력을 통합하는데 결국 실패했습니다. 하지만 과학자들은 1970년대에 들어서 중력을 제외한 나머지 힘들을 통합하는 데는 성공했습니다. 중력을 제외한 세 가지 힘들이 어떻게 상호작용해서 물질을 구성하는지 완전히 설명할 수 있었죠. 이론을 가리켜 표준 모형이라고 하며 ‘인류 지성의 꽃’이라는 평가를 받고 있습니다. 그리고 약50년이 더 흘렀습니다. 여전히 중력은 다른 힘들과 통합될 가능성이 별로 없어 보입니다. 어쩌면 중력과 세 가지 힘들의 통합을 꿈꾸었던 아인슈타인의 생각이 애당초 잘못된 것일 수도 있습니다. 차라리 세 가지의 힘을 통합하기 위해 힘썼다면 위대한 이론에 가장 먼저 이름을 올랐을 텐데 말이죠. 하지만 미래에는 또 어떻게 될지 모릅니다. 아인슈타인이 노년에 꿈꾸었던 힘의 완전한 대통합은 과연 이루어질 수 있을까요?