청허의 명리즉설(18-04-1) 블랙홀 단상

[ 우주 최대의 미스터리 ‘블랙홀’에 대한 단상 ]

문득 문득 우주 천문학 최신뉴스를 접하다 보면,

아름답기 그지없는 저 밤하늘을 수놓고 있는

은하나 별들의 모습에 감탄을 금할 수가 없기도 하고,

측정되거나 계산된 수치를 제시하는 일부 뉴스에서는

청허의 머리로는 도저히 감을 잡을 수 없는

어마어마한 단위들의 숫자들에

가슴이 먹먹해지는 경험을 겪기도 한다.

그냥 생각나는 것을 적기만 해도

한 페이지 이상을 기록할 수 있는 우주의 신비함은

아직 완전하게 영글지 않고

과학적 수단을 총동원하더라도

완전하기는커녕

이제 막 걸음마를 뗀 수준인 관측수치나

현대 지구인류문명의 잣대로는 가늠하기

힘든 부분들이 결합되고

모르기 때문에 더 궁금한 현실의 답답함이 겹쳐서

한동안 멍하니 허공을 바라보기도 한다.

최근에 접한 소식을 보면

현재 우리 우주의 나이가 138억년 정도인데

지구에서 약 135억년 떨어진 곳에 위치한

비교적 초기은하의 모습을 촬영하는데

성공했다는 소식이 있고

지난 수십 년 동안 놀랄만한

선명도와 정확함으로

우주탐사의 새로운 지평선을 열었던

허블 망원경보다도

100배이상의 해상도를 자랑하는

최신 망원경의 활동시작이 임박했다는 뉴스,

그리고 적외선 관측 장비를 장착한

초정밀 망원경이

우주의 Deep Field를 포함한

전 방위 관측을 시작할 것이므로

우리 인류의 우주에 대한 이해도를

획기적으로 높여줄 것이라는 기대 등이

천문학계 뉴스를 장식하고 있다.

또한 기존에 세워져서

비교적 안정적인 가설로 인정 받아왔던

준 표준 모형들로는 도저히 설명할 수 없는 은하의 발견으로

관련 전문가들이 이론적 패닉상태에 빠졌다는 이야기,

1광년의 길이(약 9조 5천 억 킬로미터)에

머리카락 굵기 정도(50~80micron meter)의 변화를 감지하는 기술로

두 개 또는 그 이상의 블랙홀이 충돌하면서

발생하는 중력파를 감지하는 등,

불과 몇 십 년 전만 하더라도

불가능하다고 여겨졌던 가설들에 대한 검증은

이미 지나간 과거의 뉴스에 다름 아닐 정도로

연일 우주 천문학 관련 뉴스들은

매일 매일 업데이트 되면서

청허와 같은 별을 보면서

꿈을 꾸는 철없는 아저씨의

감성을 자극하고 있다.

그렇지만 현재 놀라운 속도로

발전을 가속화하고 있는 인공지능에

초 지능을 갖춘 초 인공지능이 나타난다면

지금 많은 학자들이 머리를 싸매고 있는

우주 현상들에 대해 보다 체계적이고

통일이론에 조금은 더 근접한

TOE(Theory Of Everything)를 밝혀낼지도 모른다.

인간이 개발한

원 프레임을 발전시킨 것이므로

결국 그 공은 인간이 차지하겠지만

정작 중요한 것은 과연

그 원리를 밝혀낸다고 하더라도 

우리 인간의 지적능력이나

상상력의 한계를 넘어서서

그것을 우리의 일반상식수준으로

채택할 수 있을까 하는 별 쓸데없는 걱정을 한다.

오늘 청허가 건네고자 하는 이야기는

현대 우주물리학이나 우주천문학에서

가장 공을 들이면서도

그 실체를 제대로 들여다보지 못하고 있는

우주최대의 신비로운 현상인 블랙홀에 대한 이야기이다.

청허가 제대로 된 물리학자도 아니고

천문학자도 아니기 때문에

숫자적인 정확함은 다소 오류가 있을 것이지만

오늘 블랙홀이야기는

그런 수치적, 물리학적 이야기가 아니라

블랙홀이 우리에게 제시할 수 있는

사상적, 관념적, 어쩌면 철학적인 이야기일 수도 있고

그냥 한 중년늙은이의 허접하고

그저 그런 푸념 가득한 상상이야기일 수도 있으며

그 확률은 현저하게 매우 낮지만

훗날 청허의 블랙홀에 대한 개념적 인식이

과학적 관측이나 가설검증 절차를 통해

어느 정도 일리가 있다고 나타날지도 모른다.

그냥 웃자고 하는 소리이며

순전히 청허 혼자만의 꿈꾸는 헛소리로 치부해도

무방한 이야기임을 전제로

블랙홀이라는 우주최대의 미스터리한 현상과

그 현상이 어떤 개념을 품고 있는지를 풀어보고자 한다.

블랙홀을 이야기하려면

우선 이 신비한 우주의 현상을 일으키는

기본적인 이해가 필요한데

이 때 반드시 기준으로 삼는 것이

우리가 매일 아침이면 맞이하고

저녁이면 황홀한 붉은 빛으로

온 세상을 채색한 채로 지평선 너머로

숨어들어가는 태양이며

이 태양의 질량을 알아야 한다.

지금 관측된 우리 태양의 질량은

1.989 ☓ 10의 30제곱이며

숫자단위로 표기하기 어려워서

좀 더 쉽게 표현하자면

우리가 발붙이고 살고 있는

이 지구행성 약 33만개 정도의 질량에 해당하며

너무 숫자가 커서

우주천문학계에서는 그냥 M☉로 표기한다.

Million, Billion, Trillion으로도 설명하기 힘드니

이런 간편 단위를 쓰는 것도 아주 유용할 것 같다.

사람의 인생을 그냥 한 생으로 표기하는 것이 편하지

평균 수명을 80세로 보고

이를 초단위로 계산할 사람은 별로 없을 것이다.

예를 들어 초 단위로 환산을 해 보면

80세 ☓ 12개월 ☓ 365일 ☓ 24시간 ☓ 60분 ☓ 60초로

계산하면 대략 300억 초 정도 나온다.

1M☉ = 우리 태양의 질량이라고

생각을 해 두면 좋을 것 같은데

이 태양질량이 블랙홀의 생성과는

아주 중요한 연결고리를 지니고 있다.

즉 태양질량보다

가벼운가,

무거운가,

무거우면 얼마나 무거운가의 정도에 따라

하나의 항성이 수명을 다했을 때

그 죽음 이후의 모습이 크게 달라지기 때문이다.

즉 태양정도의 질량을 가진 항성이 수명을 다하면

그 부피가 부풀어 오르다가(적색거성)

결국 폭발을 하게 되고

이 정도의 질량을 가지고 있었다면

아주 작고 흰색을 가진 백색왜성이 된다.

정확하게는 태양질량단위의 1,44M☉ 정도가

백색왜성의 한계치가 되며

 태양은 수십 억 년이 흐르면

결국 이런 백색왜성이 될 운명이며

그 때의 부피는

적색거성의 단계에서는

거의 목성궤도에 이르며

다시 수축하여

현재 지구정도의 부피(크기)로 줄어든다.

동일한 질량에 부피가 줄어들면

당연히 매우 높은 밀도를 지니게 되는데

숟가락 하나에 담을 수 있는

부피의 질량이 수천만 톤에서 1억 톤 정도까지 될 수 있다.

참고로 태양의 크기는

반지름으로 따지면 지구의 109배 정도니

부피로 따지면

109 ☓ 109 ☓ 109 ☓파이☓ 4/3 ☓ 파이(π) 값(3.14)

= 약 540만 배 정도가 된다.

어쨌거나

태양단위질량보다 더 크고

3M☉ 보다 작은 경우는

팽창과 폭발을 거쳐

중성자 별로 남게 되는데

이때의 크기는 태양이

조그마한 중소도시 정도로 작아진다고 보면 되며

한 숟갈의 질량은 10억 톤을 넘어서게 된다.

여기에서도 청허가

그동안 글에서 언급했던

인간의 사주팔자의 초기조건이

상당하게 이후의 삶의 모습에

영향을 미친다는 명리학문의 논리와

상당부분 일치하는 성상을 지닌다.

뒤에서 언급하겠지만

이 정도의 밀도가 되면 블랙홀의

그것에 비할 바는 아니지만

역시 상상초월의 시공간이 펼쳐지게 될 것이며

먼 훗날 인류가 고도의 문명단계에 접어들면

블랙홀을 어떻게 해 보기 전에

이 중성자별을 잘 다루어야

궁극의 오메가 포인트에 해당하는

문명을 달성할 수 있을 것으로 본다.

오늘의 주제는 블랙홀이므로 가볍게 넘어가자.

블랙홀은 태양질량의 3배

즉, 3M☉이상의 질량을 가진 항성이

수명을 다해서 초신성 폭발(Super Nova Burst)을 일으키고

나면 급속한 중력붕괴를 통해 만들어지게 되는데

한 숟갈의 질량은

수백억 톤 또는 그 이상이 되며

태양의 크기가

농구공이나 탁구공 정도로

줄어든 상태로 상상하면 될 정도로

거의 무한대에 가까운 단위밀도를 지니게 된다.

워낙 초고밀도의 힘이 형성되면서

주변의 모든 것을 빨아들이는데

심지어 빛조차도 이 중력의

힘을 이겨내지 못하고 빨려 들어갈 정도가 되며

빛이 빠져 나오지 못하니

가시광선으로는 볼 수 있는 방법이 없다.

그래서 블랙홀(Black Hole)이라고

과학자들이 명명하게 된다.

현재 인류의 과학기술로는

블랙홀의 생성과정부터

어떤 형태의 추정까지

모두 가상의 이론적, 수학적 모델로만 가능한 수준이며

관측도 무한대에 가까운 밀도에 이끌어내는

엄청난 중력의 끌어당김 작용으로 발생하는

중력렌즈나 블랙홀의 주변을 도는 항성의 움직임과

궤도상의 특이한 면을 통해

간접적으로 추측하고 있을 뿐

그 어떤 형태로든 정확하게 묘사하거나

가시적 관측 자료는 없다고 할 수 있다.

다만 초고성능 적외선 망원경이나

더욱 발달된 광학, 전파 망원경의 등장으로

조만간 주변영역에 대한 실사자료는 확보할 수 있을 것으로 판단한다.

그러다 보니 정밀한 수학적 분석을 통해

블랙홀 영역을 묘사하는

슈바르츠 실츠 반경이라고 부르는 특이점의 영향반경

즉, 블랙홀의 지름을 계산해내게 되었고

이런 저런 과정을 통해

수천 억 개의 항성을 지닌 일반 은하는

그 중심에 수백만 또는

수백억 M☉의 질량을 지닌 블랙홀이

있을 것으로 추정하기도 한다.

사실 이러한 블랙홀의 개념은

대부분의 사람들이나

과학이나 천문학에 어느 정도의 지식을 갖춘 사람이라도

대개 아인슈타인의

일반 상대성 이론의 해를 구하는 과정에서

필연적으로 도출될 수밖에 없는 개념이라

아인슈타인을 연상하게 되는데

실제 이 무한대에

가까운 밀도(사실은 유한하지만 워낙 단위가 크기 때문에

일반 상식선에서는 무한대라 해도 무방하다)를 지닌 천체가 있을 수 있고 그

런 천체의 중심은 워낙 밀도가 높기 때문에

낙하속도는 빛보다 빠를 수 있을 것이라고

처음 블랙홀 개념을 언급한 사람은

지금부터 약 235년 전

영국의 왕립학회에서 J

ohn Mitchell이라는 사람이다.

겨우 외눈 망원경으로 천체를 관측하곤 했던

수백 년 전의 한 물리학자의 머리에서

그 때보다 몇 백배, 몇 천배 더 발전한 과학수준에서도

이해하기 힘든 블랙홀의 개념을 상상해 낸

존 미셀의 영감과 창조적 상상력에 감탄할 따름이다.

어쨌거나 지금 블랙홀의 존재자체는

가설의 단계를 훨씬 넘어서 기정사실화로 굳어져 있고

다만 블랙홀 내, 외부의 물리학적 현상에 대한

설명논리를 세우는데

이렇다 할 가설조차 제대로

수립할 수 없는 수준에 머물고 있다.

그래도 대다수의 물리학자들은

블랙홀 내부에서는

너무나도 높은 밀도와 응집성 때문에

우리가 알고 있는 일반물리학적

수학적 세계를 무시하거나

설명할 수 없는 물리세계를

가지고 있을 것으로 추측하고 있다.

그러면 청허는 블랙홀에 대해

어떤 생각, 상상, 턱도 없는 논리를 가지고 있을까?

우선 세 가지 측면에서 바라보는

블랙홀에 대한 생각의 기초는

바로 위 문장에서 출발한다.

즉, 우리가 알고 있거나 알고 있어왔던

물리, 수학적 모델로는 설

명이 불가능 할 것이라는 조건,

어디선가 많이 들어본 개념이 아닌가?

그렇다.

바로 태초의 우주의

초기조건이 여기에 해당한다.

비록 나중에

제대로 된 공식이 나오면 설명이 되겠지만

블랙홀 내부의 상태와 초기우주의 조건의

유사성을 통해

청허는 블랙홀이야말로

거품우주로 표현되는

우주창조(그것이 새끼 우주든 어미 우주든)의

형상을 지니고 있을 것으로 본다.

무슨 말장난 같지만

사실 매우 심오한 단어 하나가

이런 상태를 제대로 설명하고 있다고 본다.

바로 ‘혼돈(Chaos)’이다.

양자 중첩이라는 단어(Quantum Entanglement)에서도 그렇지만

우주의 시작은 혼돈, 즉 무극이라고 표현할 수 도 있고

아무 것도 없지만 모든 것을 포함하고 있는 상태,

바로 그것을 표현하기에

가장 적합한 표현이 혼돈이라는 것이다.

이 개념은 너무나 거대하고 복잡하고

설명하거나 묘사하기 어려워서

굳이 설명보다는

혼돈 그 자체가

가장 적확한 설명이 될 것 같다.

청허가 보는 블랙홀의 첫 번째 개념은

바로 혼돈의 세계이며,

무한에 가까운 밀도와 질량을 가지고 있어

작은 우주 하나를 창조하고도 남을 에너지원,

질료적 Source를 충분히 지니고 있다는 것이다.

우리 과학자들이 엄청난 과학기술과

천문학적 재원을 쏟아 부으면서까지

우주의 근원적 창조시점까지

거슬러 올라가려고 노력하고 있는데

어쩌면 블랙홀이야말로

새로운 우주를 끊임없이 양산해내는

우주탄생의 본산이라고 보는 것이 청허의 생각이다.

그러면 이 혼돈의 상태,

우주를 창조하는 블랙홀이라는 것의 의미는 무엇일까?

여기서 생각에 생각을 거듭할수록

기존의 물리학적 토대나 틀에

고정된 생각을 고집하면

나락으로 떨어지는 절망을 맛보게 되는데,

분명한 전제조건이 바로

혼돈, 무질서,

전혀 설명할 수 없는 법칙의 존재,

우주창조의 본산이 되며

청허가 바라보는 블랙홀 내부의 세계는

오늘과

과거와

미래가 한데 어울려

순서의 개념도 없고

모든 것이

동시에

존재하기도 하고

없기도 하며

아주 작은 순서적

결합하나가

매우 다양하고

말도 되지 않는 법칙으로

우주 하나를 품어낼 수 있을 것이라는 생각이다.

즉 블랙홀은 우주를 탄생시키는

혼돈과 무질서의 힘의 원천이 될 수도 있지만

의외로 블랙홀 내부 자체가

아예 하나의 우주를 품고 있을 수도 있다고 본다.

왜 그런 생각을 하느냐고 묻지를 마시라.

청허는 분명하게 전제조건을 설명해드렸다.

블랙홀 내부는

모든 것을 포함하고

모든 것이 있기도

없기도 할 수 있는

무조건의 세계이기 때문에

우주를 포함한다고 해도

전혀 이상할 것이 없다.

공전의 히트를 기록했던

Man in Black 1편에서

고양이 목에 달려 있던

장신구 내부에

거대한 우리 은하계 하나가 담겨져

운행되고 있는 장면은 너무나도

충격이고 반전이었던 내용이었다.

하물며 블랙홀 내부에서는

인간의 상상력을 총동원해도

다 열거할 수 없는 다양한 조건과

모습을 갖춘 어떤 형태의 우주나 항성계나

물리학적으로 설명이

불가능한 세계마저도 분명

창조하고 운행시킬 수 있다고 본다.

블랙홀 그 자체가

바로 우주일 수 있다는 것이

두 번째 청허가 보는 블랙홀의 모습이며

세 번째가 어떻게 보면

가장 기괴하면서도

우스꽝스러운 모습일 수 있는데

바로 우주의 마지막 모습이자

마지막으로 이끌어가는

힘의 형태가 될 수 있다는 것이다.

물론 여기에서도 전제조건은

충실하게 작용한다.

하데스가 왕으로 군림하고 있는

지옥(기독교의 그런 개념과는 다른)일수도 있고

블랙홀 반대편에 무조건 토출해내는

화이트홀이 있을 수도 있을 것이다.

화이트홀은 블랙홀과 반대의 개념이고

이들 사이에 벌레구멍이라고 하는

Worm Hole이 있어

다른 차원이나

다른 다중우주로 가는 통로 또는

시간여행의 수단이 될 수 있다고들 얘기를 하는데

초고도로 발달한 문명이 있다면

굳이 이 웜 홀을 빌릴 필요가 없다.

왜냐하면 이 웜 홀이나

화이트홀마저 포함하고 있는 것이

블랙홀이 될 수 있으며

어쩌면 블랙홀 내부에

수없이 많은 상대적으로

많은 블랙홀이 겹쳐 있을 수도 있을 것이다.

이 부분은 상당히 신뢰성 있게

이야기할 수 있는 것이

작년과 재작년에 Ligo가 잡아낸 중력파가

바로 두 개의 블랙홀이 충돌하면서

두 개의 질량은 합쳐지지만

그 일부가 중력파의 형태로

온 우주에 퍼져나가던 것이기 때문이다.

블랙홀의 이러한 개념은

인간의 다양성과 개별 의식의 소중함,

그리고 우리가 어디서 오고

어디로 가느냐 하는

원초적, 종교적, 형이상학적 질문에

가장 충실한 답변을 해 줄 수 있기 때문이다.

어쩌면 블랙홀은

그냥 무식하게 잡아당기는 중력만 강하고

흡수되는 모든 것을 끔찍하게 찢어버리는

흉포한 우주의 깡패인지도 모른다.

흡수되는 모든 것은

그냥 그 엄청난 중력에 의해

그냥 깡통 찌그러지듯이 으깨져 버릴지도 모르고,

분자나 원자 단위 또는

더 세분화된 단위로 분해되어버리는 것인지도 모른다.

그러나 이 우주는 다중우주론에서 주장하는

각각의 모델만큼이나 도대체 이해가 되지 않지만

결과를 설명해 내는 양자의 거동처럼

우리 인간의 조직화된,

체계화된 지식전수를

교육의 근간으로 삼는 체계에서는

영영 실마리를 풀 수 없을 정도로

복잡할지도 모른다.

가장 간단한 예를 하나 들자면

우리 우주의 바깥은 과연 있는가?

있다면 어떤 모습이고

없다면 그 바깥과 안의 구분은

과연 존재하는가? 등등

이 주제만으로도 밤을 새고도 모자랄 지경이다.

블랙홀은 그래서 더 신비롭다.

알려진 것이 없기에

더 알고 싶고

또 인류의 지성으로 영영 제대로 된 원리와

운행법칙의 규명은 못할지 몰라도

그것은 분명하게 그곳에 있고

앞으로도 오랫동안 있을 것이다.

앞에서 블랙홀은

하나의 항성이 수명이 다한 이후에

발생하는 시간변수적인 결과물로 볼 수도 있지만

냉정하게 이야기하자면

우주가 처음 생겨난 그 시점에는

그 우주창조의 시점에서

과도한 밀도들이 뭉쳐서

항성의 단계를 거치지 않고

바로 블랙홀처럼 변한 원시블랙홀도 있다.

얼마 전 작고한 현대 천체물리학의 거성

스티븐 호킹 박사는 존재하는

블랙홀은 무조건 모든 것을

삼키기만 하는 것이 아니라

일정 임계점이 되면 가지고 있던

우주의 정보를 서서히 토해내며

궁극에는 사라져 버린다는

호킹 복사이론을 내세우기도 했는데

설사 이 이론이 맞다 하더라도

그렇게 되는 시간은

또 다시 수백억년이 걸려야 하는

장고의 시간이므로

실제 블랙홀이 가지는

생생한 생명력은 별 영향을 받지 않을 것 같다.

그리고 끈 이론이나

시뮬레이션 우주론에서는

블랙홀이 일반적인 개념으로 볼 때

3차원 형태가 아니라 2차원의 평면이라는 가설도 나오고 있고

블랙홀의 표면에 모든

흡수된 정보를 품는다는 이론도 있는데

이 이론을 채택한다 하더라도

블랙홀이 가지는 무한대에 가까운

중력성과 밀도의 개념은

그다지 변하지 않으므로

여기에서는 논외로 빼 둔다.

하지만 분명한 것은

우리 인간이 정확하게

잘 모르기 때문에

더 알려고 하는

우주천문학적 현상의 으뜸이

바로 블랙홀인 것처럼

우리 개인이 한 치 앞도

제대로 내다보지 못하는 어리석은 존재이지만

나름대로 내일을 설계하고

내일을 창조해나가고 있으며

내일 보다 훨씬 더 먼 미래에는

결국 죽음이라는 당연한 결과를

맞이할 것임을 누구도 부정할 수 없지만

그래도 죽기 전까지는

이런 저런 갈등과 욕심,

화해와 사랑, 후회와 반성을 통해

보다 알차고 성취감 넘치는

내일과 모레를 이루어가는 과정은

비록 오랜 무한의 시간이 지난 후

우주의 먼지로 사라지는 블랙홀이지만

지금은 맹렬하게 자신의

물리학적 본능에 의해

주변의 모든 것을 게걸스럽게 빨아들이면서

무한에 가까운 밀도에 그 수치를 하나씩 올려가는 모습이고 보면,

결국은 죽음을 맞이할 것을 알면서도,

과거와 현재 동서고금을 통틀어

단 하나의 예외도 없었던

인간의 숙명임을 알면서도

나 자신의 이익을 우선하면서

돈이 많을수록 베풀지는 못할지언정

더 어렵고 힘든 사람들의 노동력을 착취하고

마치 거머리처럼 사람들의

피와 땀 어린 성과를

무한대의 흡입력으로 빨아들이는

일부 재벌들의 모습이나 행태,

그리고 비록 가진 것은 없지만

늘 새로운 것을 지향하고

새로운 지식을 받아들이면서

영적인, 지적인 목마름으로

끊임없이 배우고 실천해나가는

상당수의 현인들의 모습에서도

블랙홀의 전혀 다른 모습이

내비쳐지는 것을 볼 수 있다.

자, 지금 우리는

어떤 블랙홀의 모습으로 살아가고 있는가?

탐욕스럽고 굶주린 야수 같은

모습의 블랙홀로 살아갈 것인가?

아니면 보다 밝고 맑은 정신세계와

비록 가진 것 별로 없지만

내가 받은 그 이상으로 주변에 돌려주지만

항상 정신적 성장으로의 고달픔으로

늘 물질적인 것 보다는 정신적인 것,

사랑과 배려와 따뜻한 인간미를 채우기 위해

노력하는 블랙홀인지 한번쯤 생각해 보고

커피 한 잔을 음미하더라도

이 따뜻한 향과 산미에

감사하는 모습으로

단 한 순간이라도 숨 크게 들이쉬어 보자.