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음, 그러니까요, 19세기가 저물어갈 무렵에 과학자들이 뿌듯함을 느꼈다고 하잖아요. 마치 물리학의 수수께끼를 거의 다 풀어낸 것 같았대요.
음, 전기, 자기, 기체, 광학, 음향, 역학, 통계 역학 같은 분야들이 뭐랄까, 그들의 발 앞에 굴복한 것처럼 보였다는 거죠. 엑스선, 음극선, 전자, 방사능 같은 것도 발견했고, 옴, 와트, 켈빈, 줄, 암페어, 에르그 같은 측정 단위도 발명했고요.
진동시킬 수 있는 거, 가속시킬 수 있는 거, 간섭시킬 수 있는 거, 증류할 수 있는 거, 화합시킬 수 있는 거, 질량을 잴 수 있는 거, 기체로 만들 수 있는 거, 뭐, 죄다 해낸 거예요. 그러면서 엄청나게 많은 보편적인 법칙들을 제시했죠. “전자기장 이론”, “리히의 상호 비율 법칙”, “샤를의 법칙”, “기체 반응의 법칙”, “열역학 제0 법칙”, “원자가 개념”, “질량 작용의 법칙” 같은 것들이요. 셀 수 없이 많았어요. 온 세상이 그들이 발명한 기계 소리로 시끌벅적했죠. 그래서 똑똑한 사람들은 이제 과학자들이 할 일이 별로 없을 거라고 생각했다는 거예요.
그런데 말이죠, 1875년에 막스 플랑크라는 젊은이가 있었는데, 수학을 할지 물리학을 할지 고민했대요. 주변 사람들이 물리학은 이미 중요한 문제들이 다 해결됐으니까 하지 말라고 충고했대요. 다음 세기는 공고화하고 개선하는 세기가 될 거라고, 혁명적인 세기는 아닐 거라고 딱 잘라 말했다는 거죠.
근데 플랑크는 안 들었어요. 이론 물리학을 공부하면서 열역학의 핵심 문제인 엔트로피 연구에 몰두했대요. 엔트로피가 뭐냐면, 물질 시스템의 무질서도 같은 걸 측정하는 건데, 음, 쉽게 말해서 카드 덱을 예로 들면, 새 카드 덱은 순서대로 정렬되어 있잖아요. 근데 섞으면 무질서해지죠. 엔트로피는 그 무질서함을 측정하는 방법 같은 거예요.
플랑크는 그걸 연구하는 게 뭔가 перспектив해 보였던 거죠. 1891년에 결과를 발표했는데, 알고 보니까 이미 예일 대학교의 J. 윌러드 기브스라는 학자가 비슷한 연구를 해놨다는 거예요.
기브스라는 사람은 아주 뛰어났지만, 아마 대부분 사람들은 잘 모를 거예요. 그는 조용하고, 사람들 앞에 잘 나서지도 않았거든요.
유럽에서 3년 동안 연구한 것 빼고는 평생을 집이랑 예일 대학교 캠퍼스 사이, 뭐, 세 블록 정도 되는 거리 안에서만 살았대요. 예일 대학교에서 처음 10년 동안은 월급도 안 받아 갔대요. 다른 수입이 있었으니까. 1871년부터 1903년 사망할 때까지 교수로 있었는데, 한 학기에 그의 수업을 듣는 학생이 평균 한 명이었대요. 글도 엄청 어렵게 쓰고, 자기가 만든 기호를 많이 써서 사람들이 거의 암호 같다고 생각했다는 거죠. 하지만 그 안에 엄청나게 깊고 통찰력 있는 아이디어가 숨겨져 있었다는 거예요.
1875년부터 1878년 사이에 기브스는 “다상 물질의 평형에 관하여”라는 논문들을 발표했는데, 음, 그 책에서 열역학의 거의 모든 원리를 다 다뤘대요. 기체, 혼합물, 표면, 고체, 상전이, 화학 반응, 전기화학 전지, 침전, 삼투압 같은 것들이요. 그러니까, 기브스는 열역학이 증기 기관 같은 큰 것뿐만 아니라, 화학 반응의 원자 수준에서도 적용되고 중요하다는 걸 보여주고 싶었던 거죠. 근데 기브스는 왜 그랬는지 모르겠지만, 이 중요한 연구를 코네티컷 예술 과학 아카데미 잡지 같은 데다 발표했다는 거예요. 코네티컷에서도 별로 유명하지 않은 잡지 말이죠. 그래서 플랑크가 한참 뒤에나 그 이름을 알게 된 거라는 거죠.
플랑크는 실망했지만, 뭐, 조금 주눅이 들었을 수도 있고, 다른 문제로 관심을 돌렸대요. 그리고 잠시 방향을 바꿔서 오하이오 주 클리블랜드에 있는 케이스 응용 과학 학교로 가볼게요. 1880년대에 알베르트 마이켈손이라는 중년 물리학자가 있었는데, 친구인 화학자 에드워드 몰리의 도움을 받아서 실험을 했대요. 그 실험 결과가 재밌고 놀라워서 앞으로 많은 일에 영향을 미치게 될 거라는 거죠.
마이켈손과 몰리는 자신도 모르게 “에테르”라는 것에 대한 믿음을 깨뜨렸대요. 에테르는 안정적이고, 보이지 않고, 무게도 없고, 마찰도 없고, 불행히도 완전히 상상 속의 매질이었는데, 우주 전체에 퍼져 있다고 생각했다는 거죠. 데카르트가 가설을 세우고, 뉴턴이 받아들였고, 거의 모든 사람이 존경했던 에테르는 빛이 어떻게 빈 공간을 통해 전파될 수 있는지를 설명하는 데 사용됐어요. 특히 19세기 초에는 빛과 전자기학이 파동이라고 여겨졌기 때문에 반드시 필요했죠. 파동이 생기려면 매질이 있어야 하잖아요. 그래서 에테르가 필요했고, 있다고 오랫동안 믿었던 거죠. 1909년에도 영국의 유명한 물리학자 J.J. 톰슨은 “에테르는 생각하기 좋아하는 철학자의 상상이 아니라, 우리가 숨 쉬는 공기처럼 우리에게 필수적”이라고 주장했대요. 근데 그가 그렇게 말하고 4년 뒤에 에테르가 존재하지 않는다는 게 확실해졌다는 거죠. 결국, 사람들은 에테르 없이는 살 수 없다고 생각했던 거예요.
만약 여러분이 19세기 미국이 기회의 땅이라는 걸 보여주는 예시를 찾고 있다면, 알베르트 마이켈손 같은 사람을 찾기 힘들 거예요. 그는 1852년에 독일과 폴란드 국경 근처의 가난한 유대인 상인 가족에서 태어나서, 어렸을 때 가족과 함께 미국으로 와서 캘리포니아의 금광 마을에서 자랐대요. 아버지는 거기서 건어물을 팔았는데, 너무 가난해서 대학에 갈 형편이 안 됐대요. 그래서 워싱턴 D.C.로 가서 백악관 앞에서 대통령 율리시스 S. 그랜트가 산책하는 걸 기다렸대요. 그랜트 대통령이 마이켈손을 좋게 봐서 해군 사관학교에 무료로 보내줬다는 거죠. 거기서 마이켈손은 물리학을 공부했대요.
10년 뒤에 마이켈손은 클리블랜드 케이스 학교의 교수가 돼서 “에테르 바람”이라는 걸 측정하는 데 관심을 갖게 됐대요. 에테르 바람은 움직이는 물체가 공간을 가로지를 때 생기는 맞바람 같은 거라고 생각했던 거죠. 뉴턴 물리학에서는 관찰자가 광원을 향해 움직이느냐, 광원 반대 방향으로 움직이느냐에 따라 빛의 속도가 다르게 보일 거라고 예측했는데, 아무도 그걸 측정할 방법을 몰랐다는 거예요. 마이켈손은 지구가 6개월은 태양 방향으로, 6개월은 태양 반대 방향으로 움직인다는 걸 떠올린 거죠. 그래서 상대적인 계절에 빛의 속도를 측정해서 비교하면 답을 찾을 수 있을 거라고 생각했대요.
마이켈손은 전화 발명가 알렉산더 그레이엄 벨을 설득해서 자금을 지원받아서 “간섭계”라는 정교한 장비를 만들었대요. 그리고 몰리의 도움을 받아서 몇 년 동안 꼼꼼하게 측정했는데, 너무 힘들어서 정신적으로 완전히 지쳐서 한동안 중단해야 했대요.
하지만 1887년에 결과를 얻었는데, 예상과 완전히 달랐대요.
킵 손이라는 천체 물리학자는 “빛의 속도가 모든 방향, 모든 계절에서 똑같다는 것이 밝혀졌다”고 썼대요. 그건 200년 동안, 정확히는 200년 동안 뉴턴 법칙이 항상 적용되는 건 아닐 수도 있다는 걸 보여주는 첫 번째 징후였대요. 마이켈손-몰리 실험은 “물리학 역사상 가장 부정적인 결과”라고도 불린대요. 마이켈손은 이 실험으로 노벨 물리학상을 받았지만, 20년 뒤에나 받았다는 거죠. 그동안 마이켈손-몰리 실험은 과학자들의 마음속에 찝찝하게 남아 있었다는 거예요.
놀랍게도 마이켈손은 20세기가 다가왔을 때 과학이 거의 끝났다고 생각했대요. 마치 “몇 개의 첨탑만 더 올리고, 지붕에 조각 몇 개만 더 새기면 된다”고 생각했다는 거죠.
하지만 사실은 세계가 과학의 시대로 접어들기 직전이었대요. 모든 사람이 조금씩 알게 되고, 아무도 모든 것을 알 수 없게 되는 시대 말이죠. 과학자들은 입자와 반입자의 바다에서 떠다니게 될 거고, 모든 것이 순식간에 나타났다 사라지는 아주 이상한 세상이 펼쳐질 거라는 거죠. 과학은 거시 물리학에서 미시 물리학으로 전환될 거고, 양자 시대로 진입하게 될 거라는 거예요. 그 문을 연 첫 번째 사람이 바로 불운했던 막스 플랑크였다는 거죠.
1900년에 플랑크는 42세였고, 베를린 대학교의 이론 물리학 교수였는데, 그는 “양자 이론”이라는 새로운 이론을 발표했대요. 에너지는 흐르는 물처럼 연속적인 것이 아니라, 양자라는 덩어리 형태로 전달된다는 이론이었죠. 단기적으로는 마이켈손-몰리 실험의 수수께끼를 설명할 수 있었고, 장기적으로는 현대 물리학 전체의 기초가 될 그런 이론이었다는 거예요. 어쨌든, 그건 세상이 변하고 있다는 첫 번째 징후였다고 할 수 있죠.
하지만 진짜 중요한 사건, 새로운 시대의 시작은 1905년에 일어났대요. 독일의 물리학 잡지인 “물리학 연보”에 젊은 스위스 직원이 쓴 논문들이 실렸는데, 그는 대학도 안 나왔고, 실험실도 없었고, 특허국의 작은 도서관만 이용했다는 거예요. 그는 특허국의 3급 기술 심사관이었대요.
그의 이름은 알베르트 아인슈타인이었어요. 1905년에 그는 물리학 연보에 5편의 논문을 제출했는데, 그중 3편은 “물리학 역사상 가장 위대한 작품”이라고 불릴 정도였다는 거예요. 하나는 플랑크의 양자 이론을 이용해서 광전 효과를 설명했고, 하나는 현탁액 속의 작은 입자의 상태를 설명했고 (이걸 브라운 운동이라고 하죠), 하나는 특수 상대성 이론을 설명했대요.
첫 번째 논문은 빛의 성질을 설명해서 텔레비전 같은 많은 것들을 가능하게 만들었고, 아인슈타인에게 노벨상을 안겨줬대요. 두 번째 논문은 원자가 실제로 존재한다는 증거를 제시했고, 세 번째 논문은 세상을 완전히 바꿔버렸다는 거죠.
아인슈타인은 1879년에 독일 남부의 울름에서 태어났지만, 뮌헨에서 자랐대요. 어릴 때는 그렇게 튀는 사람이 아니었대요. 세 살 때까지 말을 못 했다고도 하고요. 1890년대에 아버지의 전기 사업이 망해서 가족이 밀라노로 이사 갔는데, 아인슈타인은 스위스에 남아서 공부를 계속했대요. 처음에는 대학 입학 시험에 떨어지기도 했지만요. 1896년에 그는 징병을 피하기 위해 독일 국적을 포기하고 취리히 연방 공과대학교에 입학해서 중등학교 교사를 양성하는 4년제 과정을 공부했대요. 똑똑했지만 그렇게 눈에 띄는 학생은 아니었다고 하네요.
1900년에 대학을 졸업하고 몇 달 뒤에 물리학 연보에 논문을 투고하기 시작했는데, 그의 첫 번째 논문은 (쓰고 싶은 게 그렇게 많은데도) 빨대 속 액체의 물리학에 관한 것이었고, 플랑크의 양자 이론과 같은 호에 실렸대요. 1902년부터 1904년까지 통계 역학에 관한 논문을 썼는데, 알고 보니까 J. 윌러드 기브스가 이미 1901년에 코네티컷에서 “통계 역학의 기본 원리”라는 비슷한 책을 발표했더라는 거죠.
아인슈타인은 밀레바 마리치라는 헝가리 여자 친구를 사랑했는데, 1901년에 결혼도 안 하고 딸을 낳았대요. 딸은 다른 사람에게 맡겨졌고, 아인슈타인은 딸을 본 적이 없대요. 2년 뒤에 그는 마리치와 결혼했는데, 그동안 스위스 특허청에 취직해서 7년 동안 일했대요. 일은 힘들었지만, 머리를 계속 쓰게 하면서도 물리학에 대한 관심을 딴 데로 돌리지 않아서 좋았다고 하네요. 그런 배경에서 그는 1905년에 특수 상대성 이론을 만들었다는 거죠.
“움직이는 물체의 전기 역학에 관하여”라는 논문은 표현이나 내용 면에서 과학 논문 중 최고 중 하나로 꼽힌대요. 각주도 없고, 인용문도 없고, 수학도 거의 안 쓰고, 이 논문에 영향을 미치거나 앞선 논문에 대한 언급도 거의 없이, 단지 동료인 미셸 베소에게 감사를 표했을 뿐이래요. 아인슈타인은 “혼자 생각해서, 혼자 힘으로, 다른 사람의 의견을 듣지 않고 결론을 내린 것 같다”고 평가받았대요.
유명한 공식 E=mc²는 이 논문에 나오지는 않았지만, 몇 달 뒤에 짧은 보충 논문에 실렸대요. E는 에너지, m은 질량, c²는 빛의 속도의 제곱을 나타내는 거 다들 기억하시죠?
간단하게 말해서, 이 공식은 질량과 에너지가 동등하다는 뜻이래요. 질량과 에너지는 같은 것의 두 가지 형태인데, 에너지는 해방된 질량이고, 질량은 해방되기를 기다리는 에너지라는 거죠. c²(빛의 속도의 제곱)는 엄청나게 큰 숫자이기 때문에 이 공식은 모든 물체 안에 엄청난 양의 에너지가 들어 있다는 걸 의미한다는 거예요. 여러분이 보통 체격의 성인이라면, 여러분의 몸 안에는 30개의 수소 폭탄을 터뜨릴 수 있을 정도의 잠재력이 있다는 거죠.
아인슈타인의 이론은 방사능이 어떻게 발생하는지를 설명해줬대요. 우라늄이 어떻게 계속해서 강한 방사능 에너지를 방출하면서도 녹지 않는지 말이죠. 또, 별이 어떻게 연료를 다 쓰지 않고도 수십억 년 동안 탈 수 있는지도 설명해줬대요. 아인슈타인은 간단한 공식 하나로 지질학자와 천문학자의 시야를 수십억 년이나 넓혀줬다는 거죠. 특히, 빛의 속도는 변하지 않고 가장 빠르며, 그 어떤 속도도 능가할 수 없다는 것을 보여줬대요. 그래서 우주의 본질의 핵심을 바로 이해하게 해줬다는 거죠. 또한, 에테르가 필요 없다는 것도 보여줬대요. 아인슈타인의 우주에는 에테르가 필요 없었던 거죠.
물리학자들은 스위스 특허청 직원이 발표한 내용에는 별로 관심이 없어서 아인슈타인의 논문은 별로 주목을 받지 못했대요. 그래서 아인슈타인은 대학교 강사 자리를 신청했지만 거절당했고, 중등학교 교사 자리도 신청했지만 또 거절당했대요. 그래서 다시 3급 심사관으로 돌아갔지만, 물론 생각은 멈추지 않았다고 하네요. 그는 아직 해야 할 일이 많았으니까요.
어느 날, 시인 폴 발레리가 아인슈타인에게 생각을 기록하기 위해 노트를 가지고 다니냐고 물었더니, 아인슈타인이 놀라면서 “아, 그럴 필요는 없어요. 저는 노트를 거의 안 가지고 다녀요.”라고 대답했대요. 만약 그가 노트를 가지고 다녔다면 더 좋았을 거라고 생각해요. 아인슈타인의 다음 아이디어는 가장 위대한 아이디어 중 하나였대요. 불스와 모츠와 웨버는 자신들의 책에서 이 아이디어를 “인간 지성의 가장 위대한 성취”라고 평가했대요.
1907년에 어떤 사람이 지붕에서 떨어지는 걸 보고 아인슈타인이 중력 문제를 생각하기 시작했대요. 근데 슬프게도 이 이야기가 진짜인지는 확실하지 않대요. 아인슈타인 자신은 의자에 앉아 있다가 중력 문제를 떠올렸다고 했으니까요.
사실 아인슈타인이 떠올린 건 중력 문제에 대한 답을 찾기 시작한 것에 더 가깝대요. 그는 처음부터 특수 상대성 이론에는 중력이 빠져 있다는 걸 알고 있었대요. 특수 상대성 이론은 장애물이 없는 상태에서 움직이는 물체만 연구했으니까요. 움직이는 물체, 특히 빛이 중력 같은 장애물을 만나면 어떻게 될까? 그 후 10년 동안 그는 이 문제를 계속 생각하다가 1917년 초에 “일반 상대성 이론에 대한 우주론적 고찰”이라는 논문을 발표했대요. 1905년의 특수 상대성 이론도 중요하지만, 아인슈타인이 아니었더라도 5년 안에 다른 사람이 생각해냈을 거라는 거죠. 하지만 일반 상대성 이론은 완전히 다른 문제였다는 거예요.
아인슈타인은 파이프를 들고 다니는 친근하고 소탈한 사람이었대요. 그런 사람이 영원히 주목받지 못할 리가 없겠죠. 1919년에 전쟁이 끝나고 세상은 갑자기 그를 발견했대요. 거의 동시에 그의 상대성 이론은 평범한 사람들이 이해할 수 없다는 소문이 퍼져나갔대요. 뉴욕 타임스는 기사를 쓰기로 결정하고 헨리 크라우치라는 골프 기자에게 취재를 맡겼는데, 당연히 잘 될 리가 없었대요.
크라우치는 인터뷰를 엉망으로 만들었고, 많은 오류를 저질렀대요. 그중 하나는 아인슈타인이 전 세계에서 12명만 이해할 수 있는 책을 출판할 용감한 출판사를 찾았다고 주장한 것이었대요. 물론 그런 책도, 그런 출판사도, 그렇게 좁은 학계도 없었지만, 그런 인식이 퍼져나갔대요. 얼마 지나지 않아 사람들은 상대성 이론을 이해하는 사람이 더 적다고 생각하게 됐는데, 과학계는 그런 신화를 바로잡으려고 하지 않았다는 거죠.
어느 기자가 영국의 천문학자 아서 에딩턴에게 그가 아인슈타인의 상대성 이론을 이해하는 세 사람 중 한 명이 맞느냐고 물었더니, 에딩턴은 잠시 생각하더니 “세 번째 사람이 누구인지 궁금하네요.”라고 대답했대요. 사실 상대성 이론의 문제는 복잡한 미분 방정식, 로렌츠 변환 같은 수학이 많다는 게 아니라, 직관적으로 이해하기 어렵다는 데 있었다고 하네요.
상대성 이론의 핵심은 공간과 시간이 절대적인 것이 아니라 관찰자와 관찰 대상에 따라 상대적이라는 거예요. 그리고 더 빨리 움직일수록 그 효과가 더 뚜렷해진다는 거죠. 우리는 빛의 속도까지 가속할 수 없고, 더 빨리 움직일수록 모습이 더 왜곡된다는 거예요.
수학자이자 철학자인 러셀은 “상대성 이론 ABC”라는 책에서 90m 길이의 기차가 빛의 속도의 60%로 달리는 상황을 상상해보라고 했대요. 기차를 보고 있는 사람은 기차가 70m 정도로 보이고, 기차 안에 있는 사람들의 말소리가 느리고 뭉개져서 들리고, 행동도 어색해 보일 거라고 설명했대요.
하지만, 중요한 건 기차 안에 있는 사람들은 자신이 변했다고 생각하지 않는다는 거예요. 그들은 모든 것이 정상적으로 보이고, 오히려 기차 밖의 우리가 작아지고 느려졌다고 생각한다는 거죠. 모든 것이 이동하는 물체와의 상대적인 위치에 따라 달라진다는 거예요.
사실 우리는 매번 이동할 때마다 그런 효과를 경험한대요. 비행기를 타고 미국을 횡단하면 비행기에서 먼저 내린 사람보다 100억분의 1초 정도 더 젊어진다는 거죠. 방에서 걸어 다닐 때도 시간과 공간이 조금씩 변한다는 거예요. 시속 160km로 던져진 야구공은 홈플레이트에 도달하는 동안 0.000000000002g의 질량을 얻는다고 계산되기도 한대요. 상대성 이론은 실제로 측정할 수 있지만, 변화가 너무 작아서 느끼지 못할 뿐이라는 거죠. 하지만 우주의 다른 것들, 빛, 중력, 우주 자체에게는 중요한 문제라는 거예요.
상대성 이론이 좀 이상하게 들린다면, 그건 우리가 일상생활에서 그런 상호 작용을 경험하지 못하기 때문이래요. 하지만 우리는 소리와 같은 다른 종류의 상대성을 자주 접한대요. 공원에서 시끄러운 음악 소리가 들린다면, 멀리 떨어질수록 소리가 작게 들리는 것처럼요.
일반 상대성 이론의 가장 어려운 개념은 시간이 공간의 일부라는 것이래요. 우리는 시간을 영원하고 절대적이며 변하지 않는 것으로 생각하지만, 아인슈타인은 시간이 변할 수 있고, 끊임없이 변하고, 심지어 모양도 있다고 생각했다는 거죠. 시간과 공간이 1:3의 비율로 결합되어 “시공간”을 형성한다는 거예요.
일반적으로 시공간은 평평하고 유연한 담요 위에 무거운 쇠구슬을 올려놓으면 담요가 늘어지고 움푹 들어가는 모습으로 설명된대요. 태양 같은 거대한 물체가 시공간에 미치는 영향도 이와 비슷하다는 거죠. 질량을 가진 모든 물체는 우주의 담요에 작은 웅덩이를 만들고, 중력은 시공간의 휘어짐의 결과라는 거예요.
물론 담요 비유는 시간을 포함하지 않기 때문에 어느 정도까지만 이해하는 데 도움이 된대요. 공간과 시간이 3:1의 비율로 결합되어 시공간을 형성하는 것을 상상하는 것은 거의 불가능하다는 거죠. 하지만 스위스 특허청 창밖을 내다보던 젊은이에게는 정말 엄청난 통찰력이었다는 걸 우리는 인정해야 할 거예요.
아인슈타인의 일반 상대성 이론은 우주가 항상 팽창하거나 수축하고 있다는 것을 예측했대요. 하지만 아인슈타인은 우주론자가 아니었고, 우주가 고정되어 있고 영원하다는 당시의 믿음을 받아들였대요.
그래서 그는 자신의 방정식에 우주 상수라는 것을 추가했대요. 중력의 영향을 상쇄하기 위해 수학적인 일시 정지 버튼 같은 것을 누른 거죠. 과학 역사는 항상 아인슈타인의 이 실수를 용서했지만, 사실 과학적으로는 끔찍한 일이었다고 하네요. 그는 그것을 “내 인생에서 가장 큰 실수”라고 불렀대요.
공교롭게도 아인슈타인이 자신의 이론에 상수를 추가할 무렵, 애리조나 주 로웰 천문대의 천문학자는 멀리 떨어진 별의 스펙트럼을 기록하면서 별들이 우리에게서 멀어지고 있는 것처럼 보인다는 것을 발견했대요. 그 천문학자는 별처럼 아름다운 이름을 가지고 있었는데, 베스토 슬라이퍼였대요. 슬라이퍼는 그 별들이 도플러 효과를 나타낸다는 것을 발견했는데, 경주용 자동차가 지나갈 때 나는 소리와 같은 원리였대요. 빛도 마찬가지였는데, 우리에게서 멀어지는 별은 적색 편이를 나타냈대요.
슬라이퍼는 빛의 도플러 효과를 처음으로 발견하고, 이것이 우주의 움직임을 이해하는 데 중요하다는 것을 깨달았대요. 불행히도 아무도 그에게 별로 관심을 기울이지 않았다는 거죠. 퍼시벌 로웰이 화성의 운하를 연구했던 곳이 로웰 천문대였기 때문에 당시에는 별로 인정받지 못하는 곳이었대요. 슬라이퍼는 아인슈타인의 상대성 이론을 몰랐고, 세상도 슬라이퍼를 몰랐기 때문에 그의 발견은 큰 영향을 미치지 못했다는 거죠.
그 대신 에드윈 허블이라는 오만하고 거만한 사람이 그 공을 가져갔대요. 허블은 1889년에 미주리 주 오자크 고원 근처의 작은 마을에서 태어났고, 아인슈타인보다 10살 어렸대요. 아버지는 성공한 보험 회사 관리자였기 때문에 유복하게 자랐고, 운동도 잘하고, 매력적이고, 옷도 잘 입고, 잘생겼대요. 윌리엄 크루퍼는 그를 “지나치게 잘생겼다”고 묘사했고, 다른 사람은 “아름다움의 신 아도니스처럼 아름답다”고 묘사했대요. 그는 종종 위험에 처한 사람을 구하거나, 겁에 질린 사람들을 프랑스 전장에서 안전한 곳으로 데려가거나, 권투 시합에서 세계 챔피언을 꺾는 등의 영웅적인 행동을 했다고도 하네요. 허블은 재능도 있었지만, 거짓말도 많이 했다고 해요.
허블은 1906년에 고등학교 육상 대회에서 장대높이뛰기, 포환던지기, 원반던지기, 해머던지기, 제자리높이뛰기, 도움닫기높이뛰기에서 우승하고, 계주 우승팀의 멤버가 되기도 했대요. 같은 해에 일리노이 주 높이뛰기 기록을 세우기도 했고요.
학자로서도 뛰어났고, 시카고 대학교에서 물리학과 천문학을 공부하고, 옥스퍼드 대학교에서 로즈 장학금을 받기도 했대요. 1913년에 미국으로 돌아왔을 때는 망토를 걸치고, 파이프를 물고, 영국인처럼 말하는 척했대요. 그는 1920년대에 켄터키 주에서 변호사로 일했다고 주장했지만, 실제로는 인디애나 주에서 고등학교 교사와 농구 코치로 일했고, 나중에 박사 학위를 받고 군대에 잠깐 있었다고 하네요.
1919년에 그는 30살이었고, 캘리포니아로 이사 가서 윌슨 산 천문대에서 일자리를 얻었고, 20세기 가장 뛰어난 천문학자가 되었대요.
당시 사람들이 우주에 대해 얼마나 몰랐는지 잠시 생각해보는 게 좋을 것 같아요.
오늘날 천문학자들은 관측 가능한 우주에 1400억 개의 은하가 있을 거라고 믿고 있대요. 1919년에 허블이 처음으로 망원경을 들여다봤을 때 우리가 알고 있던 은하는 우리 은하 하나뿐이었대요. 다른 모든 것들은 우리 은하의 일부이거나 멀리 떨어진 가스 덩어리라고 생각했다는 거죠. 허블은 그런 생각이 틀렸다는 걸 곧 증명했대요.
그 후 10년 동안 허블은 우주의 가장 기본적인 두 가지 질문, 즉 우주는 얼마나 오래되었고, 우주는 얼마나 큰지에 대한 연구에 착수했대요. 그 질문에 답하려면 은하가 얼마나 멀리 떨어져 있는지, 얼마나 빠른 속도로 멀어지고 있는지를 알아야 했대요. 적색 편이를 통해 은하의 후퇴 속도를 알 수 있지만, 은하가 얼마나 멀리 떨어져 있는지는 알 수 없었대요. 그걸 알기 위해서는 “표준 촛불”이라는 것이 필요했대요.
허블은 운이 좋았대요. 얼마 전 헨리에타 스완 레비트라는 뛰어난 여성이 그런 별을 찾는 방법을 생각해냈기 때문이죠. 레비트는 하버드 대학교 천문대에서 계산원으로 일했는데, 사진을 연구하고 계산하는 일을 하는 사람이었다는 거죠. 하버드 대학교나 다른 곳에서 여성은 천문학에 가까이 갈 수 없었대요. 하지만 그 덕분에 가장 똑똑한 여성들이 우주의 미묘한 구조를 발견하는 데 기여할 수 있었다고도 하네요.
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