COSMO17 파리 컨퍼런스 보고서

COSMO 17 컨퍼런스, 파리, 2017년 8월, 보고서

2017년 9월 2일

저는 2017년 8월 28일부터 9월 1일까지 파리 디드로 대학교에서 개최된 COSMO 17 컨퍼런스에서 돌아왔습니다. 이 컨퍼런스는 APC(Astroparticules et Cosmologie) 연구소에서 주관했습니다. 인터넷 사용자들이 아마도 "그럼, 반응은 어땠지?"라고 묻겠죠.

그건 프랑크푸르트와 비슷했습니다. 오히려 더 나빴다고까지 말할 수 있겠습니다.

먼저, 인터넷 사용자들이 컨퍼런스에 포스터를 제출하는 것이란 무엇을 의미하는지 알아야 합니다. 이것은 단순한 발표에 불과합니다. 구두 발표와는 전혀 다릅니다. 구두 발표는 강의실에서 이루어지며, 그 결과로서 사람들이 반응하거나 단순히 반응하고 싶어하는 경우만 존재합니다.

총 193명의 참가자가 24개국에서 왔지만, 파리 지역 연구자들이 상당히 많은 인원을 차지한 듯 보입니다. 가득 찬 강의실 계단에 앉아 있는 사람들이 있었습니다. 이에 대해 나중에 자세히 설명하겠습니다. 하지만 지금은 국제 컨퍼런스가 지금 이 분야에서 어떤 모습이 되어가고 있는지 설명하는 것이 중요합니다. 연사들은 30~40분 정도의 발표를 하며, 화면에 나타나는 이미지를 보여줍니다.

강의실의 절반 이상, 때로는 3분의 2가 자신의 휴대폰을 무릎 위에 두고 있습니다. 그들은 무엇을 하고 있을까요? 그들의 화면을 살펴보면, 그들이 듣고 있는 발표와 전혀 관련이 없습니다. 인터넷에 접속할 수 있으므로, 발표 중에도 메일을 읽고, 수신 및 발신이 가능합니다. 저는 실제로 한 젊은 러시아 여성 옆에 앉았는데, 독일 본에서 일하고 있으며, 그녀는 모든 세션 동안 작은 태블릿에 표시된 시리아 문자를 바라보며 발표에는 전혀 관심을 기울이지 않았습니다. 그녀는 제가 그게 어떤 것인지 물었을 때, 그것이 바로 소설을 읽는 것이라고 당당히 말했습니다.

많은 세션에서 참석자의 절반 미만이 듣고 있습니다. 프랑크푸르트에서도 마찬가지였습니다. 발표가 끝나면, 주재자가 연사에게 감사를 표하고, 강의실은 열렬한 박수로 가득 찹니다. 저는 프랑크푸르트에서도 같은 현상을 목격했습니다. 하지만 과거에 제가 컨퍼런스에 참여한 적이 있었을 때는 이런 일이 본 적이 없습니다. 우리는 일반적인 박수와 제가 목격한 것 사이의 차이를 분명히 구분할 수 있습니다. 이는 "스탠딩 오베이션"에 가까운 수준입니다. 마치 참석자들이 집중하지 않은 것에 대해 사과하거나, 일반적으로 공허한 내용을 가진 이론 발표의 내용을 확인하려는 듯한 느낌입니다.

그럼 이런 컨퍼런스는 왜 열리는 걸까요? 대부분의 경우, 참가자들에게는 국제 컨퍼런스에 참석했다는 사실을 활동 보고서에 기재할 수 있다는 점에서 의미가 있습니다. 연구의 거물들은 또한 자신의 강력한 관측 장비의 발전을 소개하며 서로 만날 수 있습니다. 이 장비는 수백만 달러 이상의 비용을 들이지만, 그들은 그 정도의 차이를 신경 쓰지 않습니다. 네, 관측은 매우 잘 되고 있습니다. 기술적 수단은 점점 더 정밀한 데이터를 수집하고, 진정한 발견을 가능하게 합니다. 예를 들어, 2017년 1월에 "그레이트 리페일러(Great Repeller)"라는 발견이 있었습니다.

발표 중에 집중하지 않는 모습은 놀라울 정도입니다. 하지만 이 이론 분야에서는 어떠한 통일성도 없습니다. 오른손 전문가가 왼손 전문가의 말을 전혀 이해하지 못합니다. 우리는 단지 단어에 취해 있을 뿐입니다.

이 컨퍼런스에서는 티보 데무르, 프랑소와 코브스, 오렐리엔 바로, 리아주엘로, 마르크 라시에즈레이조차도 찾을 수 없었습니다. 이들은 모두 컨퍼런스를 주관한 APC(Astroparticules et Cosmologie) 연구소 소속이지만 말입니다.

참가자 수를 내림차순으로 정리해 보았습니다:

일본인: 32명
미국인: 31명
프랑스인: 27명
영국인: 27명
한국인: 12명
독일인: 10명
네덜란드인: 9명
스페인인: 8명
캐나다인: 8명
스위스인: 6명
폴란드인: 5명
칠레인: 4명
멕시코인: 4명
포르투갈인: 2명
에스토니아인: 2명
브라질인: 2명
핀란드인: 2명
이탈리아인: 2명
이란인: 2명
중국인: 1명
인도인: 1명
스웨덴인: 1명
이스라엘인: 1명
아랍에미리트: 1명

총 192명, 24개국 출신! 이는 우주론 분야의 연간 국제 행사입니다.

한 가지 더: 프랑스 과학 기자들의 존재는 전혀 없었습니다. 만약 이 행사에 대해 언론이 보도한다면, 그것은 2차 정보에 의존할 수밖에 없습니다. 저는 Ciel et Espace의 기자 네 명에게 연락했지만, 아무도 오지 않았습니다.

예정된 화요일에 두 개의 포스터를 발표했습니다. 하지만 그 정도의 규모에서, 사람들은 단지 호기심을 느낄 뿐입니다. 예를 들어, 아인슈타인 방정식을 두 개의 결합된 장 방정식으로 대체하자는 제안은 말이 안 되는 것처럼 보입니다. 두 번째 포스터에서는 블랙홀 모델에 대한 대안으로, 보조 별이 보내는 과도한 질량을 중성자별이 모두 방출하는 모델을 제시했습니다. 이 주제는 제가 별도의 영상으로 다룰 예정입니다.

캐나다, 일본 등 젊은 연구자들과의 대화는 약간의 호기심을 보였지만, 그 이상은 아니었습니다.

월요일:

세션은 CEA-Saclay 천체물리학 연구소 소속의 이탈리아 연구자 필리포 베르니치(Filippo Vernizzi)의 어두운 에너지에 관한 발표로 시작되었습니다. Google Scholar에서 그의 업적을 쉽게 찾을 수 있습니다. 그는 오늘날의 전형적인 이론 물리학자입니다. 스칼라 장, 퀸테센스, 양자 중력 등이 그의 발표 주제입니다. 그는 어두운 에너지에 초점을 맞추어 "ghosts(유령)", "massive gravity", "quintessence", "k-essence", "스칼라-텐서 이론" 등을 언급합니다. 저는 "Symmetron"이라는 단어를 처음 접했습니다(...). 그는 결론적으로 "우리 모델에 뭔가 빠져 있다"고 말합니다. 맞습니다, 그렇죠.

필리포 베르니치, 어두운 에너지 이론가
CEA-Saclay 천체물리학 부서

커피 브레이크 때 그에게 다가갔습니다. 그는 명백한 불쾌감을 드러내며 저를 마주했습니다. 제가 제 접근 방식의 주요 내용을 요약했지만, 그는 명백히 듣지 않았습니다. 이후 양자역학에 대해 언급하며 그의 분야에 영향을 줄 수 있는 점을 설명했습니다:

현재 우주의 가속은 양자역학에서 음의 에너지 상태를 고려해야 한다는 것을 의미합니다. 맞죠? 발표 중에 여러분도 말씀하셨습니다(모든 참가자 앞에서, 작은 회의실이 아니라 큰 강의실에서, 오후에 열린 소규모 회의가 아니라). 이 우주의 가속은 음의 압력을 의미하므로, 음의 에너지 상태를 의미합니다.

그는 고개를 갸웃했습니다. 저는 계속했습니다:

압력은 단위 부피당 에너지 밀도와도 같습니다.
아닙니다! 그는 반박했습니다. 압력은 단위 면적당 힘입니다. 전혀 관련이 없습니다. 음의 압력이 있다고 해서 에너지가 음수가 되는 것은 아닙니다(…).
죄송하지만, 오류를 범하고 계십니다. 압력을 힘의 단위 면적당으로 다룬다면, 그대로 진행해 봅시다. 이 주제는 제가 기체 운동 이론을 많이 연구했기 때문에 익숙합니다. 이 유체 속에 벽을 두어 봅시다. 입자들이 벽에 충돌하면서 벽에 속도의 수직 성분에 해당하는 운동량을 전달합니다. 동의하시죠?
네...
그런데 이 운동량은 mV입니다. 따라서 음의 압력을 가진 유체는 벽을 밀지 않고 끌어당깁니다. 음의 압력이 있다는 것은 입자들이 음의 운동량을 가져와, 즉 음의 질량을 지닌 입자들이 충돌한다는 의미입니다. 그러면 E = mc²에 따라 이 입자의 에너지도 음수가 됩니다. 동의하시죠?
네... 네... 화내지 마세요. 알겠습니다. 에너지는 음수입니다. 앞으로는 이 점을 고려하겠습니다(...).
하지만 그 이상도 있습니다. 음의 에너지 상태의 불안정성 문제를 다룰 때, 여러분은 양의 에너지 광자를 이용한 에너지 방출을 생각하고 계십니다. 그러나 음의 질량과 음의 에너지를 가진 입자는 음의 에너지 광자를 방출합니다. 그리고 이는 여러분의 양자장 이론이 다룰 수 없는 문제입니다.
네... 네... 아주 좋습니다... 이 점을 고려하겠습니다, 약속합니다.

화가 난 그는 즉시 뒤로 돌아섰습니다.

분명히 그는 제 말을 농담처럼 여겼으며, 어떤 논의도 거부했습니다. 저는 더 이상 아무것도 얻을 수 없었습니다. 분명히 이 사람들은 대화를 피하고 있습니다.

우리는 다시 강의실로 돌아갔습니다. 다음 발표는 캐나다 맥길 대학교의 로버트 브랜드버거(Robert Brandberger)가 했습니다. 제목은 "Bouncing and Emergent Cosmologies에 대한 최신 정보". 이는 현재의 유행 아이디어입니다. 그는 "현대의 끈 이론가"라고 소개하며, "반동이 있는 우주", "양자 중력", "끈 가스", "하게도른 온도" 등 트렌디한 단어들을 쏟아냈습니다(이 온도는 하드론이 더 이상 존재할 수 없는 온도로, 약 10³⁰K로 추정됩니다. 일부는 이 온도가 "초월 불가능"하다고 주장하기도 합니다).

브랜드버거는 인플레이션 이론만이 수평선 역설을 해결할 수 있는 유일한 이론이라고 말했습니다("인플레이션 이론 외에 대안이 없다").

발표 후, 저는 말을 걸었습니다.

대안으로, 일정한 변수를 가진 모델, 특히 빛의 속도가 변하는 모델이 인플레이션 이론의 경쟁자로 어떤 생각을 하시나요? 저는 1988년과 1995년에 관련 논문을 발표했으며, 물리학의 모든 방정식을 동시에 변화시키는 모델을 제안하고 있습니다.

브랜드버거는 즉시 회피하며, 이 방향을 연구한 캐나다 젊은 연구자를 가리켰습니다.

이 연구자와 이야기하는 것이 더 편할 겁니다.

논의는 끝났습니다. 사실 브랜드버거는 확고한 입장을 가지고 있었습니다. 아키온, 끈 가스, 양자 중력 — 이건 진지한 주제입니다. 빛의 속도가 변한다는 생각은 어이없습니다. 미친 사람들은 서로 이야기하게 두어 봅시다.

나중에 이 젊은 캐나다 연구자와 대화를 나누었는데, 그는 매우 친절하게 말했습니다:

제가 당신의 포스터를 보고 동료들과 이야기했습니다. 흥미로워 보입니다. 하지만 빛의 속도가 변하는 모델 쪽은 제가 별로 하지 않았습니다. 당신의 연구와는 전혀 관련이 없습니다.

오전 세션은 끝났습니다. 에릭 베르린데(Eric Verlinde)의 "Emergent Gravity" 발표였습니다. 이는 이스라엘의 밀그롬이 하는 것처럼 경험적 방법으로 중력을 수정하는 것이 아니라, 중력을 "Emergent(발현된)" 성질로 보는 매우 복잡한 이론입니다. 핵심 문장을 인용하겠습니다:

"코드 하위공간에서의 얽힘을 사용함으로써(...) 우리는 이중성 영역에서 관측되는 이상한 행동을 재현할 수 있다."

"코드 하위공간에서의 얽힘을 이용해 우리는 이중성 영역에서 관측되는 특이한 행동을 재현할 수 있다."

화요일:

다음 발표 이후, 저는 모델의 현재 지배적 모델인 람다CDM과 관측 데이터(CMB 등) 간의 일치 요소들을 설명했습니다. 이 장대한 개요는 파리 천체물리학연구소(Silvia Galli)가 수행했습니다.

저는 손을 들었습니다. 마이크를 건네주었습니다.

람다CDM 모델과 그레이트 리페일러(Great Repeller) 효과 간의 일치는 어떻게 생각하시나요?
뭐라고요? ....
그레이트 리페일러, 2017년 1월 네이처에 Hoffman, Courtois, Tully, Pomarède가 발표한 내용입니다. 6억 광년 거리에 완전히 비어 있는 영역이 있으며, 이는 우리 은하를 포함한 은하들을 631km/s 속도로 밀어내고 있습니다.

그녀는 전혀 들어본 적 없는 듯한 표정을 지었습니다. 눈을 크게 뜨고 있었습니다.

그러자 강의실 안의 다른 사람들이 제 말을 뒷받침했습니다. IAP 소속 연구자가 "나는 알지 못한다"고 말했을 때, 큰 당혹감이 퍼졌습니다.

이 질문으로 이렇게 큰 당혹감을 줄 줄은 몰랐습니다. 우리는 이 문제를 넘기기로 했습니다.

다음 발표는 MIT의 다니엘 하로우(Daniel Harlow)가 블랙홀, 양자 정보, "홀로그래픽 원리"에 대해 다뤘습니다. 저는 주제를 다른 방향으로 이끌고자 했습니다.

블랙홀 이론은 1916년 칼 슈바르츠실트의 논문에서 기초를 두고 있습니다. 그런데 1916년 초, 그가 5월에 사망하기 직전에 두 개의 논문을 발표했다는 사실을 아시나요?

강의실은 당황했습니다.

저는 계속했습니다:

이 논문은 1999년에야 번역되었으며, 매우 중요한 내용을 담고 있습니다. 이 두 번째 논문이 존재한다는 것을 아는 사람은 누구입니까?

침묵...

그러면, 여기 계신 블랙홀 전문가 중, 1916년 1월 논문을 읽어본 분은 누구입니까?

침묵.

이것은 제가 생각했던 그대로였습니다. 블랙홀 전문가들은 슈바르츠실트, 아인슈타인, 힐베르트의 논문을 아무도 읽지 않았습니다. 1950년대 이후로 그들은 항상 논문의 논문을 기반으로 해왔습니다.

저는 더 이상 말하지 않았습니다.

수요일:

다음 날, 독일 알파-에미 뉴터 연구소의 헨드리크 힐데브란트(Hendrick Hildebrandt)가 약한 중력 렌즈(약한 중력 렌즈 효과)의 기법을 발표했습니다. 이는 은하 이미지를 왜곡하는 약한 중력 렌즈 효과를 다룹니다. 이 분석의 신뢰성에 대해 논의하며, 데이터 처리에 대한 가정(예: 샘플링 편향)이 왜 중요한지 설명했습니다.

그의 관심사는 이러한 분석의 신뢰성에 있습니다.

저는 말을 걸었습니다:

관측 데이터 처리에서 기본 가정은 이 효과가 양의 질량을 가진 암흑 물질 때문이라는 것입니다. 몇 년 전 일본 연구팀이 Physical Review D에 논문을 게재하여, 양의 질량은 각도 왜곡을 일으키지만, 음의 질량은 반경 방향 왜곡을 일으킨다고 주장했습니다.

Koki Izumi, Chizaki Hagiwara, Koki Nakajima, Takao Kitamura, Hideki Asada: Gravitational lensing shear by an exotic lens with negative convergence or negative mass. Physical Review D 88, 024049 (2013)

여러분은 백만 개의 은하 데이터를 분석할 때, 양의 질량이 아니라 음의 질량으로 왜곡을 가정해 보지 않았나요? 이는 프로그램의 아주 미세한 수정만으로 가능할 것입니다.

하지만 음의 질량이 없는 영역에서는 음의 질량이 있는 영역이 나타나며, 이는 양의 질량처럼 행동합니다.
맞습니다. 하지만 저는 진정한 음의 질량 집합체에 대해 말하고 있습니다. 이는 제가 생각하는 그레이트 리페일러 효과를 일으키는 것과 유사합니다.

분명히 제 말이 그를 혼란스럽게 했습니다. 제 말의 의미를 제대로 이해하지 못했는지, "이 사람은 누구지? 어디서 일하는 거지? 나는 그를 몰라"라고 생각하고 있었습니다.

저는 더 이상 말하지 않았습니다.

이렇게 사람들을 괴롭히는 것은 매우 어렵습니다. 발표 후 그는 다른 동료들과 열정적으로 대화를 나누고 있었고, 아마도 유사한 연구에 참여한 사람들이었습니다. 저는 이 상황에서 완전히 이질적인 존재였습니다. 음의 질량? 그게 무슨 소리야...

다음 발표는 파리-디드로 대학교 APC(천체입자 및 우주론) 소속의 체이라 카프린(Chira Caprini) 연구원이 했습니다. 그녀는 수치 시뮬레이션을 통해 "암흑 물질의 물리적 성질에 대해 더 깊이 이해하고자 한다"고 말했습니다.

그녀는 추가로 말했습니다:

은하에 관해서는 여전히 매우 신비로운 존재입니다.

저는 1972년에 시작하여 현재 완성 중인 은하 역학 연구를 떠올렸습니다. 이 연구는 볼로프 방정식과 포아송 방정식의 동시 해법에 기반합니다.

그녀는 자신의 발표를 철저히 진행했습니다.

저는 다시 손을 들었습니다.

월요일부터 참석자들은 제가 양의 질량을 가진 암흑 물질의 존재를 믿지 않는다는 것을 이미 이해했을 것입니다. 아무도 그 물질을 터널, 광산, 국제우주정거장, 또는 LHC에서 관측하지 않았습니다. 저는 개인적으로 이 천체입자를 탐지할 수 없다고 생각합니다. 왜냐하면 이 보이지 않는 요소가 여러분이 찾는 곳에 있지 않기 때문입니다. 저는 음의 질량이 보이지 않는 우주 공백의 중심과 은하 사이에 존재한다고 생각합니다. 이 음의 질량은 은하의 고립을 유지하고, 복사 단계가 끝나자마자 �