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Q: 토마스 쿤의 ‘과학혁명의 구조’를 좋아하겠네요.

A: 나는 그 책을 사랑합니다. 여러 번 읽었어요. 역사적으로 이미 여러 과학자가 나와 비슷한 삶을 살았다는 것을 알게 되었죠. 물론 우리가 오늘날 과학적 사실이라 받아들이는 것에 반대했던 과거의 학자들을 비웃는 것은 쉬운 일입니다. 그러나 지금 우리가 그들과 무엇이 다를까요? 쿤은 그들 역시 충분한 이유를 가지고 새로운 사실에 반대했던 훌륭한 과학자임을 보여줍니다. 단지 새로운 관점을 주장하는 이들은 다른 사람들이 알지 못했던 사실을 알았기 때문일 뿐입니다. 몬드 이론이 충분히 발전한 지금 나는 이런 일로 웃을 수 있습니다. 하지만 나 역시 매우 외롭고 힘든 시기를 보냈습니다.

Q: 학계의 이단아가 되는 것은 어떤 것인가요?

A: 무엇보다도, 남들이 받아들이지 않는 생각을 주장했다는 사실은 지난 35년을 흥분되고 보람찬 시간으로 만들었습니다. 나는 외로웠고, 무시와 의혹의 시간을 보냈지만, 열정을 가지고 나의 연구를 계속했습니다. 나는 처음부터 몬드에 확신을 했고 그 확신이 커다란 도움이 되었지요. 또한, 몬드가 쉽게 받아들여지지 않았기 때문에 얻게 된 두 가지 좋은 점도 있습니다. 하나는 사람들이 이 이론에 관심을 가지기 전에 내가 충분히 많은 기여를 할 수 있었다는 점입니다. 다른 하나는 결국 몬드가 옳은 것으로 밝혀진다면, 이 길고 힘든 저항이 처음 아이디어가 얼마나 독특한 것인지에 대한 증명이 되기 때문입니다.

프린스턴에서의 연가가 끝날 때쯤 나는 몬드 이론에 대한 세 편의 논문을 썼습니다. 하지만 이 논문을 출판하는 것은 전혀 다른 이야기였습니다. 나는 가장 중요한 논문을 네이처 지와 애스트로피지컬 저널 레터스에 보냈는데 거의 단박에 거절 통지를 받았습니다. 세 편이 모두 하나씩 애스트로피지컬 저널에 실리기까지는 오랜 시간이 걸렸습니다.

처음 내가 몬드 이론을 설명한 사람은 아내인 이본느입니다. 솔직히 지금 이 말을 하면서 눈물이 조금 나오는군요. 이본느는 과학자는 아니었지만, 나의 든든한 지지자가 되어주었습니다.

처음 몬드를 지지해준 과학자는 또 다른 과학계의 이단아입니다. 세상을 떠난 야콥 베켄슈타인 교수로, 블랙홀이 엄밀한 엔트로피를 가져야 한다는 후에 베켄슈타인-호킹 엔트로피라는 이름을 얻게 된 이론을 처음 주장한 분이시죠. 내가 몬드 삼부작을 제출한 후, 나는 이를 몇몇 천체물리학자에게 보냈지만, 야콥은 처음으로 나와 이를 논의한 학자입니다. 그는 처음부터 나를 격려해주었습니다.

암흑 물질의 개념을 반대하거나 몬드 이론을 진지하게 받아들이는 물리학자의 수는 두 명에서 오늘날 수백 명으로 아주 천천히 늘어났습니다. 학계는 아직 암흑 물질을 정설로 여기고 있지만, 몬드 이론은 이제 왕이 벌거벗고 있다는, 또 암흑 물질은 우리 시대의 에테르라고 주장하는 만만치 않은 대안으로 자리 잡았습니다.

앞으로 어떻게 될까요? 암흑 물질에 관해서라면 별것이 없습니다. 거대 중입자 충돌기(LHC)를 포함한, 암흑 물질을 찾는 다수의 지하 실험과 우주 실험에서 아직 암흑 물질의 존재는 관찰되지 않고 있습니다. 하지만 몬드는 이제 150여 개에 이르는 회전 은하의 회전 속도를 점점 더 정확하게 예측합니다.

Q: 어떤 논문은 몬드가 몇몇 은하의 움직임을 설명하지 못한다고 주장합니다.

A: 네, 그 말은 사실이고 당연히 그럴 수 있습니다. 몬드의 예측은 관측값을 기반으로 하기 때문입니다. 눈에 보이는 물질의 분포를 기반으로 몬드는 은하의 움직임을 예측합니다. 하지만 그 측정치는 관측값을 기반으로 한 것입니다. 우리는 은하의 질량을 우리가 관측하는 빛의 양으로 추정하지만, 은하와의 거리가 항상 정확하게 측정되는 것은 아니므로 은하의 질량 역시 부정확합니다. 그리고 우리가 측정하지 못하는 분자 성운이 있습니다. 어떤 은하는 몬드의 예측값과 일치하지 않지만, 점점 더 많은 데이터가 몬드와 일치하고 있습니다.

Q: 몬드를 반대하는 이들은 이 이론이 상대론과 충돌한다고 말합니다.

A: 2004년 베켄슈타인은 TeVeS, 곧 몬드를 위한 상대론을 발표했습니다. 그 이후 바이메트릭 몬드, 혹은 바이몬드라 불리는 내 이론을 포함한 몇 가지 다른 버전의 몬드 상대론이 발표되었습니다.

따라서, 몬드가 아인슈타인의 물리학과 충돌한다는 것은 사실이 아닙니다. 나는 여전히 그런 앵무새와 같은 반박을 듣지만, 이는 그 사람들이 지난 10년 사이의 최신 경향을 따라잡지 못하고 있다고 고백하는 것이나 다름없습니다. 몬드를 포함하는 몇 가지 버전의 상대론이 존재합니다. 이제 남은 것은 몬드가 우주의 질량 편차를 설명할 수 있는가 하는 것입니다.

Q: 우주론 학자들은 암흑 물질이 은하의 움직임뿐 아니라 다른 이유로도 필요하다고 말합니다.

A: 빅뱅 이론은 138억 년 전 우주가 하나의 점에서 출발했다고 말합니다. 은하의 경우, 오늘날 우리가 관측하는 초기 우주에서 나온 우주 배경복사는 지금 우주의 모든 물질에 의한 중력이 현재 우리가 보는 은하와 항성 같은 형태를 138억 년 만에 만들기에는 충분하지 않음을 말해줍니다. 이 문제를 해결하기 위해 다시 암흑 물질이 소환되었습니다. 암흑 물질은 복사에너지를 내지 않지만 중력을 통해 물질에 영향을 미치게 되지요. 1980년대에 들어와 우주의 모든 물질 중 95%가 암흑 물질이라는 주장이 자리 잡게 되었습니다. 그 주장은 1998년 떨어진 하나의 폭탄 이후에 바뀌게 됩니다.

바로, 우주의 팽창 속도가 일반적으로 알려진 것처럼 감속되고 있는 것이 아니라 가속되고 있다는 것입니다. 암흑 물질과 비암흑 물질을 포함한 모든 물질을 고려하더라도, 팽창 속도는 감속되고 있어야 했습니다. 이 때문에 다시 새로운 존재가 만들어졌습니다. 바로 암흑 에너지입니다. 오늘날 사람들은 우주의 70%는 암흑 에너지이며 25%는 암흑 물질, 그리고 5%만이 일반적인 물질이라고 말합니다.

하지만 암흑 에너지는 암흑 물질과 비슷한 응급처방일 뿐입니다. 은하의 움직임에 대해 내가 한 것처럼, 우리는 새로운 존재를 만들고 그 존재의 성질을 연구할 수도 있고, 기존의 이론을 바꿀 수도 있습니다.

무엇보다도 몬드는 우주 구조와 은하 역학 사이의 관계를 정립해 줍니다. 기존 물리학에서 은하는 전체 우주에 비하면 매우 작은 요소이며 두 존재는 서로 다르게 움직입니다. 하지만 몬드는 둘 사이를 이어줍니다.

이는 놀라운 일입니다. 어떤 이유인지 몬드 상수 a_0는 우리 우주를 특징짓는 가속도와 관계가 있습니다. 몬드 상수는 바로 빛의 속도를 제곱하고 이를 우주의 크기로 나눈 값입니다.

따라서 처음 질문에 답하자면, 그 부분은 아직 수수께끼로 남아있습니다. 몬드는 아직 충분히 연구되지 못했지만 지금 활발하게 연구되고 있습니다. 우리가 몬드를 잘 이해하게 된다면 우주의 팽창 문제 역시 해결할 수 있으리라 생각합니다. 혹은 새로운 우주론이 몬드를 설명하겠지요. 놀라운 일 아닌가요?

Q: 몬드 이론과 양자론을 통일하는 것 같은 물리학 이론의 통일에는 관심이 있나요?

A: 나는 1999년, 우주의 양자 진공이 은하에 몬드 효과를 만들며 몬드 가속상수인 a_0가 등장하게 된다는 “진공 효과로의 몬드”라는 논문을 발표했습니다. 하지만 나는 이런 제안이 기존 몬드파 이외의 학자들에게서 나온다는 데 매우 만족하고 있습니다. 다른 배경을 가진 학자들이 몬드에 관심을 가지고 새로운 아이디어를 제공하는 것은 매우 중요합니다.

Q: 만약 모든 것을 설명하는 물리이론을 만들게 된다면 어떻게 될까요?

A: 나는 종교적인 사람은 아니지만, 이 창백한 푸른 점에서 우리 물리학자들이 들이는 고통스러운 노력에 대해서는 생각합니다. 누가 알까요? 내가 일생을 들여 연구한 저 먼 은하 중 어느 한 곳에서는 이미 물리학의 통일 이론이 밝혀졌고, 몬드의 변형된 형태가 그 이론 중의 일부일지? 하지만 나는 바로 이렇게 생각합니다. 그래서 어쩌라고? 우리에게는 아직 수학으로 할 수 있는 재미있는 일들을 남은 셈입니다. 여전히 머리를 싸매고 우주를 이해하려는 흥미진진한 노력을 할 수 있는 겁니다. 비록 우리 우주는 이를 전혀 알아주지 않겠지만요.

1부로

(노틸러스)

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