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천문학과 수학

우리나라에도 다녀갔던 현대 천문학의 블랙홀과 빅뱅이론으로 유명한 스티븐 호킹박사가 있다. 호킹은 우주는 끊임없이 변하고 있고 별들의 부피는 결국 0으로 수축하여 블랙홀로 빨려 들어가며 다시 그것의 밀도가 무한 대가 되면 마침내 대폭발(Big Bang)하여 우주가 팽창된다고 설명한다. 이는 호킹 자신의 삶과도 같다. 육신의 기능이 하나 하나 마비되어 가는 중에도 그의 지능만은 더욱 예리해졌다. 그의 지성은 마치 블랙홀처럼 모든 것을 빨아들이는 것 같았다. 단지 블랙홀과 다른 점이 있다면 그것이 물리적인 것이 아니라 정신적인 힘이었다는 점이다. 그이 강한 의지력은 그 어떤 수도자 못지 않은 것이었으며 그는 자신의 잠재력을 믿고 그것을 발휘하기 위한 노력을 게을리하지 않았다. 1981년 로마 교황청에서는 우주론의 세계적인 권위자들을 소집하여 최근의 과학적 흐름에 대해 토론하도록 한 바가 있었다. 물론 여기에는 호킹도 참석했다. 창조설을 기반으로하는 기독교이니만큼 교황청은 우주 구조론에 대해서는 중세에도 코페르니쿠스와 갈릴레오는 지구가 태양을 중심으로 도는 것이라고 주장하여 심한 탄압을 받은 적이 있었던 것처럼 민감했다.
회의 과정에서 호킹 박사는 빅뱅이론을 주장하여 큰 화제를 불러 일으켰고, 교황은 우주가 그런 과정을 거쳐 탄생되었음을 인정했다. 그러나 교황은 빅뱅이야말로 창조의 순간이며 과학자가 빅뱅 이후의 진화를 연구하는 것은 좋지만 신의 업적인 빅뱅 자체를 연구하는 것은 좋지 않다고 말했다. 분명히 교황은 진화론을 연구하는 것마저 금했던 기독교 원리주의 자들보다는 한 걸음 진보해 있었던 것이다. 하지만 호킹의 연구는 빅뱅 자체였으며 시간, 공간에는 한계가 있지만 그것에는 경계가 없고 시작도 끝도 없는 것이라는 내용이었다. 즉, 창조의 순간이 없다는 주장이었던 것이다. 그러나 유머러스하고 그러면서도 사람 좋은 호킹은 교황의 말에 아무 말도 하지 않고 그 자리에서 물러났다. 우연이기는 하지만 호킹의 생일은 갈리레오가 죽은 날과 일치한다. 그는 갈릴레오가 죽은 지 3백년만에 태어났다. 그런 탓인지 유별나게 그는 갈릴레오에 친근감을 느끼고 있었다. 하지만 그는 갈릴레오와 같은 운명을 따르고 싶지는 않았다. 호킹의 이론은 대우주의 구조를 밝힐 일반상대성 이론과 미립자의 세계를 따르는 양자역학을 하나의 통일된 이론으로서 설명하려 한 것이다. 수백 억 광년에 이르는 우주 공간과 전자 현미경으로도 관측할 수 없는 미립자의 세계를 관통하는 이치를 설명하려는 것이었다. 그가 그려 놓은 우주상은 경계가 없고 시작도 끝도 없는 자기완결적인 것이며 오직 존재하는 것이다. 그러면서도 이런 우주를 지배하는 이치가 존재한다는 믿음을 가지고 있는 것이다. 물론 여기에 대응하는 수학이 있어야 할 것이다. 새로운 '프랙탈 이론'이나 '카타스트로피이론'이 여기에 대응하는 것일 수도 있다. 호킹의 대이론도 수학 없이는 성립될 수가 없는 것이다. 이집트나 바빌로니아의 천문학으로부터 자극받아 생긴 수학은 이제 새로운 경지에서 새로운 천문학에 어울리는 방향을 찾아나서고 있다.

발췌 : 재미있는 수학이야기 - 김용운 지음, 서해문집-