아인슈타인의 상대성 이론을 구 발전시킨 사람은 누구인가요

Question

아인슈타인의 일반 상대성 이론과 특수 상대성 이론은 매우 위대한 발견인데요 그렇다면이 이론을 그다음 더욱 성숙하고 발전시키는 과학자는 누구인가요

Answer 1

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.

아인슈타인의 상대성이론을 이어받아 발전시킨 과학자는 한두 명이 아니라 여러 세대에 걸쳐 이어져 왔어요. 분야별로 핵심 인물들을 짚어드릴게요.

먼저 수학적으로 이론을 다듬은 사람들이 있어요. 헤르만 민코프스키는 사실 아인슈타인의 대학 시절 스승이었는데, 특수상대성이론을 시간과 공간을 하나로 묶은 4차원 시공간이라는 우아한 수학 구조로 재정리했어요. 우리가 지금 시공간이라고 부르는 개념이 이 사람 덕분에 자리 잡은 거예요. 아인슈타인도 처음엔 너무 수학적이라며 떨떠름해했지만 나중엔 이 틀을 받아들여 일반상대성이론을 완성하는 데 활용했어요.

일반상대성이론이 발표되자마자 그걸 풀어낸 사람도 있어요. 카를 슈바르츠실트는 제1차 세계대전 중 전쟁터에서 아인슈타인의 방정식을 풀어 블랙홀의 존재를 수학적으로 예견했어요. 블랙홀의 경계를 가리키는 슈바르츠실트 반지름이 이 사람 이름에서 온 거예요. 안타깝게도 그는 전쟁터에서 병으로 곧 세상을 떠났지만, 그 짧은 계산이 블랙홀 연구의 출발점이 됐어요.

우주론으로 확장한 사람들도 빼놓을 수 없어요. 알렉산드르 프리드만과 조르주 르메트르는 상대성이론을 우주 전체에 적용해서 우주가 팽창하고 있다는 결론을 끌어냈어요. 특히 르메트르는 우주가 한 점에서 시작됐다는 대폭발 이론, 즉 빅뱅의 원조 아이디어를 내놓았어요. 정작 아인슈타인은 처음에 우주가 팽창한다는 걸 받아들이기 싫어서 방정식에 억지로 항을 하나 넣었다가 나중에 그걸 일생일대의 실수라고 후회했다는 일화도 유명해요.

현대로 오면 블랙홀과 시공간 연구를 비약적으로 발전시킨 사람들이 있어요. 로저 펜로즈는 일반상대성이론을 바탕으로 블랙홀이 반드시 형성될 수밖에 없다는 걸 수학적으로 증명해서 2020년 노벨물리학상을 받았어요. 스티븐 호킹은 펜로즈와 함께 우주의 시작점에 관한 특이점 정리를 세우고, 블랙홀이 빛을 방출한다는 호킹 복사를 예측해서 상대성이론과 양자역학을 잇는 다리를 놓았어요.

이론을 실험으로 검증한 사람들의 공로도 커요. 아무리 아름다운 이론도 관측으로 확인돼야 살아남거든요. 아서 에딩턴은 1919년 일식 때 별빛이 태양 중력에 휘는 걸 관측해서 일반상대성이론을 처음으로 입증했어요. 최근에는 중력파를 직접 검출한 라이고 연구팀이 2017년 노벨물리학상을 받았는데, 이건 아인슈타인이 100년 전 예측한 시공간의 떨림을 마침내 실제로 잡아낸 거예요.

정리하면 상대성이론은 아인슈타인이 씨앗을 뿌린 뒤 민코프스키가 수학을 다듬고, 슈바르츠실트와 르메트르가 블랙홀과 우주론으로 키우고, 펜로즈와 호킹이 현대적으로 발전시키고, 에딩턴과 라이고 연구진이 실험으로 증명하는 식으로 여러 거장의 손을 거쳐 성숙해진 거예요. 한 천재의 발견이 한 세기에 걸쳐 수많은 과학자들의 협력으로 더 깊고 넓어진 셈이랍니다 :)