초보자를 위한 스티븐 호킹(Stephen William Hawking)의 간략한 역사: 위대한 영국 물리학자와 그의 가장 중요한 발견들을 소개하는 가이드
- Frank So
- 5월 30일
- 3분 분량
스티븐 호킹(Stephen William Hawking)의 연구는 우주의 시작에 대한 우리의 생각에 혁명을 일으켰습니다.
그는 알베르트 아인슈타인 이래 가장 잘 알려진 과학자였지만, 스티븐 호킹을 그토록 오랫동안 기억되는 인물로 만든 것은 무엇이었으며, 그는 우주에 대해 무엇을 발견했을까요?
초기 생애
스티븐 윌리엄 호킹(Stephen William Hawking)은 1942년 1월 8일 옥스퍼드에서 태어났습니다. 하지만 그가 이름을 알린 곳은 영국 학계의 또 다른 보루, 케임브리지(Cambridge)였습니다.
1979년에 그는 아이작 뉴턴(Isaac Newton)이 한때 맡았던 신성한 자리인 수학의 루카스 교수가 되었습니다 .
훨씬 이전인 1966년에 호킹은 케임브리지에서 '팽창하는 우주의 속성(Properties of Expanding Universes)'이라는 제목의 박사 학위 논문을 완성했습니다.
뉴턴은 중력을 두 거대한 물체 사이에 있는 보이지 않는 인력으로 설명했을 수 있지만 , 그 개념은 알베르트 아인슈타인(Albert Einstein) 덕분에 폐기되었습니다.
아인슈타인의 일반 상대성 이론에 따르면, 거대한 물체는 주변 우주의 구조를 휘게 만들고 다른 물체도 이 왜곡에 갇힐 수 있습니다.
겉보기에 매력적인 힘은 단지 이로 인해 생긴 환상일 뿐입니다.
호킹의 박사학위 논문은 이러한 아이디어를 채택하여 우주의 시작에 적용했습니다.
거대한 물체에 의해 휘어진 우주의 구조를 시공간(spacetime) 이라고 합니다 .
호킹의 논문에는 폭탄선언이 담겨 있었는데, 이 발언은 그의 초기 경력에 불을 지펴 국제적인 스타덤으로 가는 길로 그를 이끌어 주었습니다.
그는 시공간이 특이점에서 시작하고 끝날 수 있다고 말했습니다. 더 나아가, 그는 그것을 증명할 수도 있었습니다.
스티븐 호킹, 싱귤래러티(singluarities)와 블랙홀(black holes)
싱귤래러티(singluarity)는 무한히 작은 점, 즉 크기가 없는 점입니다.
그런 것이 존재할 수 있다는 것을 증명하기 위해 스티븐 호킹은 싱귤래러티가 없는 우주를 구상했습니다.
그는 이것이 근본적인 모순으로 이어진다는 것을 보여주었습니다. 즉, 우리 우주의 모양에 대한 두 가지 상반된 생각이 동시에 사실일 수 있다는 것입니다. 하지만 이것이 불가능하기 때문에 싱귤래러티가 존재해야 했습니다.
그것은 결정적인 돌파구였습니다. 1960년대 천문학자들은 우주의 기원이 있는지, 아니면 영원히 존재해 왔는지에 대해 여전히 치열한 논쟁을 벌이고 있었습니다.
오늘날 대부분의 천문학자들은 우주가 싱귤래러티에서 시작되었다는 것을 인정합니다.
하지만 이 개념은 보통, 훨씬 더 잘 알려진 이름인 ' 빅뱅(the Big Bang)' 으로 불립니다 .
빅뱅은 우주에서 싱귤래러티가 생겨나는 유일한 장소가 아닙니다.
그들은 또한 가장 거대한 별이 죽을 때 만들어지는 수수께끼의 물체인 블랙홀 의 중심에 나타납니다 .
별의 핵이 붕괴하면서 시공간은 싱귤래러티로 압축됩니다.
스티븐 호킹은 블랙홀에 대해 많은 시간을 생각했는데, 특히 호킹 복사(Hawking radiation)로 알려진 아이디어에 대해 많은 시간을 투자했습니다 .
호킹 복사 (Hawking radiation)
아원자 세계(sub-atomic world)에서는 유령 입자(ghostly particles) 쌍이 끊임없이 튀어나와 존재하게 된 후 다시 합쳐지고 사라집니다.
호킹은 이 과정이 블랙홀의 사건 지평선(event horizon)에서 전개되는 모습을 묘사했습니다. 사건의 지평선(event horizon)은 블랙홀 내부와 우주를 구분하는 보이지 않는 경계입니다.
한 입자는 블랙홀 안에 갇히게 되고, 사건의 지평선 반대편에 있는 입자와 영원히 분리됩니다.
블랙홀은 재결합하거나 사라질 수 없기 때문에 입자 쌍의 절반을 끊임없이 잃으면서 질량이 감소합니다.
즉, 호킹은 블랙홀이 천천히 증발하고 있다는 것을 보여주었습니다.
설득력 있는 주장이지만, 천문학자들은 아직 호킹 복사를 발견하지 못했습니다. 놀랍게도 호킹이 노벨상을 받지 못한 것도 바로 이 때문일 것입니다.
그의 오랜 협력자 로저 펜로즈(Roger Penrose)는 2020년에 상을 수상했고, 호킹이 살아 있었다면 그도 그 상을 공유했을지도 모릅니다.
스티븐 호킹은 2018년에 76세의 나이로 사망했습니다. 불과 21세의 나이에 운동신경 질환 진단을 받은 사람으로서는 놀라울 정도로 길고 특별한 삶이었습니다.
호킹의 유해는 아이작 뉴턴의 무덤에서 멀지 않은 웨스트민스터 사원(Westminster Abbey)에 묻혔습니다. 그리고 그의 묘비에는 호킹 복사를 설명하는 수학 방정식이 그려져 있습니다.
스티븐 호킹의 유산
스티븐 호킹의 《A Brief History of Time》는 1988년 출간 이후 2,500만 부 이상 판매되었고 40개 언어로 번역되었습니다.
이 책은 역사상 가장 유명한 대중 과학 서적 중 하나입니다.
이 책은 선데이 타임즈 베스트셀러 목록에 무려 237주 동안 이나 올랐는데 , 많은 사람이 소장하고 있지만 끝까지 읽은 사람은 거의 없는 것으로 유명합니다.
빅뱅과 블랙홀에 대한 그의 연구를 설명하려는 호킹의 시도는 천문학에 대한 사전 지식이 없는 사람에게는 여전히 어려운 독서로 남아 있습니다.
스티븐 호킹은 생애 후반에 딸 루시(Lucy)와 함께 아동 도서도 썼습니다.
호킹이 이룬 것만큼의 문화적 통찰을 누린 과학자는 거의 없습니다.
에디 레드메인(Eddie Redmayne)은 영화 '사랑에 대한 모든 것(The Theory of Everything)' 에서 호킹 역을 맡아 오스카상을 수상했습니다 .
심슨 가족(The Simpsons) 에 4번 , 빅뱅이론(The Big Bang Theory) 에 7번 출연하면서 호킹은 수백만 명의 사람들에게 사랑을 받았습니다.
이 두 개의 플랫폼을 통해 그는 세계 최고의 과학 커뮤니케이터 중 한 명이 되었습니다.
그의 유산은 지금도 이어지고 있습니다. 2015년에는 영화, 음악, 글쓰기, 미술 등 다양한 매체를 통해 과학을 대중에게 알리는 데 기여한 이들에게 수여하는 스티븐 호킹 과학 커뮤니케이션 메달(Stephen Hawking Medal for Science Communication)을 제정했습니다.
참고:
