[미디어인천신문 김상옥 기자] 1911년 오늘은 미국의 이론물리학자인 존 아치볼드 휠러가 태어난 날이다.
알베르트 아인슈타인의 말년 공동연구자로도 활동했던 그는 아인슈타인의 통일장이론의 이상을 실현하기 위해 노력했다.
또한 블랙홀과 웜홀이라는 용어를 고안한 것으로 알려져 있으며 "비트에서 존재로(it from bit)"라는 구절도 유명하다.
학문적으로 명성을 얻고 난 이후에도 대학교 학부의 초년생과 2학년생 물리를 가르치곤 했는데, 그는 젊은 지성이 가장 중요하다고 말하곤 했다.
휠러는 2008년 4월 13일에 96세의 나이로 뉴저지주 하이츠타운에서 폐렴으로 사망하였다.
▲ 과학에 매료
휠러는 미국 플로리다 주의 잭슨빌이라는 마을에서 태어났다.
그의 부모는 모두 도서관 사서였고, 그는 부모의 영향 아래 어릴 때부터 과학책에 매료됐다고 한다.
그는 일찍부터 뛰어난 학생이었으며, 존스홉킨스 대학교에서 박사학위를 받았을 때 나이는 불과 21세였다.
그는 학위를 받은 다음 해에 세 번의 데이트를 한 자넷 헤그너와 결혼을 했고, 코펜하겐의 닐스 보어 연구소에서 양자 물리학의 창시자 닐스 보어와 함께 연구할 기회를 가졌다.
휠러는 1938년에 27살의 나이로 프린스턴 대학교의 교수직을 맡게 된다.
▲ 보어와의 핵분열 연구
1939년 휠러는 보어로부터 독일의 물리학자들이 핵분열 현상을 발견했고, 이를 설명할 수 있는 모델을 만들었다는 얘기를 들었다.
아인슈타인의 특수 상대성 이론에 의하면 핵분열 현상이 연쇄적으로 일어날 때 엄청나게 많은 에너지가 방출되기 때문에, 많은 이들이 핵분열 현상을 원자 폭탄이나 원자력 발전에 응용할 수 있는 가능성에 주목했다.
닐스 보어는 휠러에게 이 현상을 이론적으로 설명해 보자는 제안을 했고, 이 둘은 토론을 통해 액체 방울 모델(liquid-drop model)을 고안했다.
느린 중성자가 핵분열을 하는 우라늄-235에 들어가서 그 핵에 부딪히면, 마치 액체방울이 두 개의 방울로 나뉘듯이 우라늄-235가 두 개의 작은 핵으로 나뉘고 그 과정에서 두 개의 중성자가 배출돼 연쇄반응을 일으키는 방식이다.
휠러가 보어와 함께 쓴 논문 ‘핵분열의 메커니즘’(1939)은 이후 원자폭탄을 만든 맨해튼 프로젝트(Manhattan Project)의 이론적 토대가 됐다.
▲ 블랙홀 이론
그는 거대한 별이 사망한 뒤에 자신의 중력에 의해서 공간상의 한 특이점으로 응축된다는 가능성을 발견했다.
휠러의 계산에 의하면 우주에 존재하는 한 점이 태양의 몇 십 배에 달하는 무게를 가지면서, 무한대의 밀도를 갖는 것이었다.
이런 무한대의 밀도를 갖는 점은 중력이 너무 강해서 빛도 들어오면 다시 나갈 수 없었다.
휠러는 1967년 이 특이점에 ‘블랙홀’이라는 이름을 붙였다. 이 점은 공간을 점유하지 않으면서 무게, 전하, 각운동량만을 가지고 있는 점이었고,그 엄청난 무게 때문에 빛조차 빠져나오지 못했다.
그는 이런 특이점 두 개가 연결되면 우주의 시공간을 단축하는 터널 같은 것이 만들어질 수도 있다고 생각했고, 이에 웜홀이라는 이름을 붙이기도 했다.
휠러의 연구는 블랙홀에 대한 관심을 폭발적으로 증가시켰다. 휠러는 블랙홀 같은 특이점이 수만 광년이 떨어진 우주 공간에만 생기는 것이 아니라, 우리가 살고 있는 바로 이 공간의 미시적인 양자적 차원에서도 생길 수 있음을 발견했다.
*출처: 한국어 위키백과 (https://ko.wikipedia.org)
