“현재 진행되고 있는 중력 연구는 근본적으로 틀렸다.”

한 네덜란드 과학자가 300년 넘게 물리학을 지배해 온 뉴턴의 ‘만유인력의 법칙’과 아인슈타인의 ‘상대성 이론’조차 설명하지 못한 중력의 근원에 도전하는 학설을 내놓았다. ‘새로운 접근’이라는 찬사와 ‘폭탄같은 이론’이라는 평가가 동시에 나오고 있다. 12일(현지시간) 뉴욕타임스는 네덜란드 암스테르담대 에릭 페를린더 교수의 최근 논문 ‘중력의 기원과 뉴턴법칙’을 둘러싼 전세계 물리학계의 논쟁을 소개했다. 페를린더 교수는 1980년대 ‘우주를 구성하는 최소 단위는 소립자나 쿼크 같은 구형이 아닌 끊임없이 진동하는 끈’이라는 초끈이론의 주요 난제를 풀어낸 세계적 물리학자다.

●학계 “새로운 접근” vs “폭탄같은 이론”

페를린더 교수는 물리학자들이 중력에 대한 접근방식이 잘못됐다고 주장한다. 중력은 전자기력, 핵력, 약력과 함께 우주를 지배하는 4가지 힘의 하나이지만 다른 힘들과는 근본적으로 다르게 생겼다는 것이다. 지금까지의 물리학에서는 만물을 구성하는 소립자들이 모든 힘의 성질을 규명하며 중력 역시 ‘중력자’라는 입자의 역할 때문에 생긴다고 추정했다.

그러나 중력은 다른 힘에 적용되는 수식들이 대부분 들어맞지 않는다. 또 다른 힘을 결정하는 소립자들이 가속기에서 검출되고 있는 데 비해 중력자는 여전히 가설 단계에 머물러 있다. 이 때문에 물리학자들은 중력을 다른 힘들과 연결짓는 데 어려움을 겪고 있다. 중력에 대한 가이드를 제공하고 있는 뉴턴법칙이나 이를 보완한 아인슈타인의 상대성 이론도 중력의 변화와 작용에 대해서만 설명할 뿐 중력이 어떻게 발생하느냐에 대해서는 설명하지 않고 있다.

●“뉴턴법칙 보완하는 내용” 평가도

페를린더 교수는 다른 힘들이 물질 자체에 들어 있는 입자로 인해 발생하는 것과 달리 중력은 질량, 시간, 공간 등의 상호작용에서 비롯된 부수적인 힘으로 봤다. 그는 이를 설명하기 위해 열역학의 ‘엔트로피(물질계의 열적 상태)’ 개념을 도입했다. 어떤 물질 사이에 중력이 생기는 이유는 무질서한 흐름 속에서 자연이 평형을 유지하려고 움직이기 때문이며, 우주가 평형을 유지할 확률보다는 끊임없이 움직이며 무질서해질 가능성이 월등히 높기 때문에 중력이 계속 발생한다는 것이다. 리 스몰린 미 이론물리연구소 박사는 “전혀 새로운 시각의 접근이며 획기적인 아이디어를 담고 있다.”고 평가했다.

반면 상대성이론 전문가인 스탠리 데서 브렌데이스대 교수는 “앞으로 많은 연구가 필요하며 우리의 모든 믿음에 도전하는 폭탄 같은 이론”이라고 말했다. 이필진 한국고등과학원 교수는 “이 논문은 미세한 물질 간의 관계에서 뉴턴법칙을 보완하는 내용으로 볼 수 있다.”고 말했다.

박건형기자 kitsch@seoul.co.kr