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중력의 키스

중력의 키스

  • 해리콜린스
  • |
  • 글항아리 사이언스
  • |
  • 2020-05-12 출간
  • |
  • 568페이지
  • |
  • 150 X 220 mm
  • |
  • ISBN 9788967357740
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출판사서평




독립적인 재현replication이 불가능한 간섭계 검출기의 시대
라이고는 얼마나 엄정해야 하는가?

어느 ‘중력파 과학자’가 보아도 중력파 연구의 시작과 끝을 고스란히 담고 있다고 인정할 로그 파일.─오정근(국가수리과학연구소 선임연구원)

1915년 일반상대성이론 장 방정식이 최종적으로 정식화되고 1년 후, 아인슈타인은 중력파의 존재를 예측했다. 중력파를 본격적으로 검출하려는 시도는 영국의 천문학자 조지프 웨버 때로 거슬러 올라간다. 웨버는 1950년대 말부터 실온 공진 막대 기술로 중력파를 검출하려 했다. 웨버는 중력파 검출에 성공했다고 공표했으나, 학계의 검증 및 승인을 거치지 못해 타당한 결과로 받아들여지지 않았다. 그 뒷세대 검출기인 극저온 막대 역시 마찬가지였다.
과거의 막대형 검출기는 간섭계 검출기interferometer detector의 세대가 도래하면서 완전히 주류에서 밀려나게 되었다. 그런데 간섭계 검출기가 가지고 있는 하나의 아이러니는, 간섭계 기술이 요구하는 막대한 자금 수요 때문에 중력파 검출을 위한 다른 모든 접근법을 고사시킨다는 것이다. 간섭계 검출기는 전례 없는 감도와 성능을 지니게 될 터였지만, 예산 문제, 전체 기간의 반 이상을 점검과 정비에 사용해야 하는 복잡한 설비 문제 때문에 중력파 검출의 독립적인 재현이 어려워지는 상황이 도래했다. 그러므로 간섭계로 중력파를 검출하는 과학자들은 매우 엄정한 기준을 사용해 이것이 중력파인지 아닌지 확증해야 한다.
이러한 요구 때문에 라이고 공동체에는 내부적으로 엄정함을 기하기 위한 여러 규칙을 가지고 있다. 그중 가장 눈에 띄는 것은 ‘암맹 주입blind injection’이다. 중력파 연구 공동체의 일원은 누구든지 한두 명의 연구자로 팀을 구성해 중력파로 보일 만한 신호를 의도적으로 주입할 수 있다. 그것이 암맹 주입인지 아닌지는 그것을 주입한 사람과 라이고 공동체의 최고위급 인사가 아니면 아무도 알지 못한다. 신호의 진위 여부를 검증하기 위해 공동체가 어떤 노력을 쏟든 간에, 논문을 학술지에 제출하기 위한 최종 회의 전까지 주입의 정체는 비밀에 부친다. 어떤 관점에서 이 절차들은 몹시 비효율적이고 소속 과학자들의 불만을 일으키기도 하지만, 이는 엄밀한 검출을 위해 필요한 절차로 합의되었다. 최초 검출된 중력파로 확증된 GW150914 역시 암맹 주입 신호가 아닌지 가장 먼저 고려되었으나, 5개월간의 긴 논쟁과 합의를 거쳐 라이고 협력단은 그 신호를 진짜 중력파로 서서히 믿게 된다.
중력파는 어떻게 참으로 합의되고
사회적 실재가 되는가?

시의적절한 필독서이자, 훗날 이 분야의 고전이 될 책.
─『스카이 앳 나이트Sky at Night』

어떤 신호가 검출되었다고 하더라도 이를 실제 중력파로 확증하기란 쉬운 일이 아니다. 지진파나 다른 외부적 요소 때문에 검출기에서 허위 경보가 울리는 것은 흔한 일이고, 암맹 주입일 가능성도 크다. 그럼에도 라이고 구성원들은 GW150914가 진짜 중력파 신호라는 확신을 빠른 속도로 가지게 되었다. 거기에는 높은 통계적 유의도라는 과학적 근거도 있었지만, 그 신호가 라이고의 감도 향상 정비를 마친 직후 진행된 ‘시험 가동’ 중간에 검출되었다는 강력한 사회적 증거도 있었다.
물론 중력파의 검출에는 신뢰도 높은 과학적 근거가 존재한다. 그러나 중력파의 발생이 단발적 사건이고 재현이 불가능하다는 점에서, 모든 세부사항을 과학적으로 100퍼센트 증명할 수는 없다. 확증에는 반드시 사회학적, 철학적 고찰이 동반되는 것이다. 과학사회학자 해리 콜린스는 이러한 판단의 마디들을 예리하게 들여다보며 그들의 과학적 결정에 사회적 요인들이 반드시 포함되어 있음을 관찰한다. 그러나 콜린스는 사회학자의 관점에만 매몰되지 않고, 이런 과학적 합의의 과정이 사회적 합의와 마찬가지로 민주적 절차를 거치고 있음에 주목한다.

민주주의 세계에서 과학의 역할

거대 과학의 생동감 넘치는 현장, 과학자들의 사회적 상호작용이 궁금한 독자들에게 좋은 참고서가 될 것이다.─김초엽(소설가)

콜린스가 중력파 검출의 과정을 세세히 기록하는 가장 중요한 이유는 이러한 절차가 민주주의를 위해 잠재적으로 엄청나게 중요하기 때문이다. 콜린스는 민주주의 사회에서 과학 실현의 과정이야말로 집단적인 가치의 등대로 구실할 수 있는 유력한 대안이라고 본다. 과학 지식은 논리적으로 완벽한 것이 아니라 최선인 절차의 집합이기 때문이다. 과학 실행의 절차에 요구되는 덕목들이 민주주의 가치들과 많이 겹친다는 점을 강조하며, 콜린스는 거대 공동체가 발견해낸 중력파 검출의 세부적인 과정이 과학 실행의 현장을 보여줄 뿐 아니라 민주주의 사회가 참조할 수 있는 합의 과정을 포함하고 있다고 믿는다.
콜린스는 토머스 쿤의 ‘본질적 긴장’을 인용하여, 주류 과학의 중요한 특성이 ‘참신한 주장의 수용과 과학적 규제 사이의 긴장’임을 말한다. 즉 과학은 새로운 주장을 수용해야 하지만, 그것이 과학적 방법론이나 가치에서 너무 많이 벗어난 것이어서는 안된다. 본질적 긴장은 유사 과학을 과학으로부터 분리시키면서도, 참신한 과학적 발견이 계속 이루어질 수 있도록 견제하는 도구인 것이다. 특정한 가치를 기조로 하면서도 개개인의 권리와 의견을 존중해야 하는 민주주의가 현대 과학의 집단적 실행에서 주요한 힌트를 얻을 수 있으리라고 이 책은 강조한다.


목차


약어

1장 첫째 주:정합성을 찾았다
2장 의심들과 문제들:악의적인 신호 주입?
3장 반세기에 걸친 중력파 검출의 역사
4장 둘째 주와 셋째 주:동결, 소문
5장 넷째 주:상자가 열리다
6장 다섯째 주에서 10월 말까지:단순명쾌함, 블랙홀
7장 11월:물결, 믿음, 두 번째 월요일 사건
8장 11월:발견 논문 쓰기
9장 12월, 열둘째 주에서 열여섯째 주:증명 퇴행, 엄격한 전문가주의, 셋째 사건
10장 1월과 2월:LVC 전체 모임과 논문 제출
11장 마지막 물결:기자회견으로부터 미국물리학회로, 또 그 너머 세계로
12장 틀 바꾸기:긴 깨달음
13장 과학의 본성에 관하여
14장 책, 저자, 공동체, 전문성

후기 중력파 천문학의 출범
책을 쓴 과정과 도움을 준 사람들
사회학적 철학적 주석
부록1 최초 검출 절차
부록2 발견 논문 초고
부록3 저자 목록에 관한 규칙
감수의 말 중력파 연구의 시작과 끝을 담은 로그 파일
참고문헌
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