어두운 물질 우주론 이론

지구의 90%는 여전히 보이지 않는 어둠!

2004년 3월 10일

천체물리학은 아마도 천체물리학자들에게 맡기기엔 너무 진지한 과학일지도 모른다.

예상치 못한 답변.

11, 마르เซล랭 베르텔로 광장. 파리의 대학은 완전히 리모델링되었다. 루브르만큼 아름답다.

IAU(국제천문학연맹)의 인도 출신 회장이자 장-클로드 페커의 오랜 친구인 나르리카르는 매우 친절하다. 나이도 비슷하다. 프레드 후일의 전 학생이다. 과거에 물리 상수가 우주 어디서든 달라질 수 있다는 아이디어를 제시한 바 있다는 것을 알고 있다. 그들은 이를 통해 '비정상적인 적색편이'를 설명하고자 했다. 즉, 허블 법칙과는 전혀 다른 편차를 발견한 것이다. 내가 알고 있는 바로는, 그들이 옳았지만 당시 이 문제를 다룰 수 있는 이론적 수단이 없었다는 점이다. "공동적인 메트릭의 변동"을 통해 접근하려 했지만 말이다.

페커는 내가 이 회의에서 이 친구에게 이 이야기를 할 것임을 알고 있다.

접촉은 매우 즐거웠다. 나르리카르는 섬세하고 유머 감각이 풍부한 사람이다. 우리는 영어로 대화를 나누었다. 나는 단지 몇 주 전에 수리아와 그가 만난 장면을 상상해보았다. 장-마리가 영어를 전혀 모른다. 한 마디도 못한다. 반면 나르리카르는 택시 기사에게 주소를 알려주거나 사무원에게 세 마디 말을 전달할 수 있는 몇 가지 핵심 문장은 알고 있을 것이다. 다행히 나는 셰익스피어의 언어를 어느 정도 다룰 수 있다. 우리는 두 시간 동안 대화를 나누었다. 나르리카르는 관심을 보였다. 마침내 나는 도전을 시도했다.

• "지난번에 프레드 후일과 함께 제안했던 물리 상수의 변화에 대해 생각해봤어요. - 오, 그것은 추측에 불과했죠..... - 아니요, 당신은 옳았습니다. 제가 어떻게 해야 할지 알고 있어요. 아마도 협업해서 논문을 낼 수도 있을 겁니다."

나르리카르는 미소를 지었다 (내가 그의 답변을 영어로 적고, 그 뒤에 번역을 붙였다):

• "내 친구, 나는 역시 검은 목록에 올라 있습니다. 최근에 동료 평가를 받는 저널에 논문을 제출했습니다. 43개의 질문을 받았습니다. 질문 목록은 논문 자체보다 길었죠. 그래서 포기했습니다."

• "그럼, 모든 것이 희망 없군요....."

나는 약간 당황했다. 나는 가능한 모든 답변을 상상해봤지만, 이건 예상하지 못한 답변이었다. 내 삶이 소설 같다는 것은 알고 있지만, 지금 이 순간은 예상치 못한 장면이었다. 국제천문학연맹의 회장조차도 논문을 게재하는 데 어려움을 겪고 있다. 그런데 하루에도 수천 편의 어리석은 논문이 출판되고 있다. 하지만 수리아도 같은 문제를 겪고 있다. 대중은 전후 과학이 익명의 집단들에 의해 통제되고 있다는 사실을 모른다. 이 사람들을 어떻게 식별할 수 있을까? 아주 간단하다. 많이 게재하고, 쉽게 쓰는 사람들을 보면 된다. 그들은 모두 '심사자'다. 게재 저널의 선정위원회는 실제로는 은밀한 과학 로비의 산물이다. 사람들이 모여서 저널을 만들고, 학술지의 운영을 맡는 편집위원회를 구성한다. 예를 들어 프랑스에서 보면, 자임 르쿠에가 유럽적 성격을 지닌 학술지 '천문학 및 천체물리학'을 창설한 주역이다. CNRS와 여러 부처에서 자금을 지원했다. 과학자들이 모여들었다. 게재된 연구는 결코 무의미하지는 않다. 하지만 그들은 [르쿠에]의 지지자인 특정 과학 로비의 표현일 뿐이다. 이 태도는 때때로 [비열함과 부정직함]에 이르기까지 한다. 하지만 아무것도 할 수 없다. 시스템은 봉쇄되어 있다. 그래서 수리아가 자주 말하듯, "과학은 현대적인 학교철학으로 침몰하고 있다."

과학 저널의 '심사자'들은 누구인가? 원칙적으로 익명성은 '사고의 독립성'을 보장한다고 하지만, 실제로는 자신의 학파의 주장에 위협이 되는 모든 아이디어를 차단하는 데 도움이 된다. 모든 심사자는 연구자이며, 예외 없이 그렇다. 이 사람들은 이 일을 위해 보상을 받지 않는다. 물론, 매일 매일 완성도 높은 논문만 받는 것은 아니다. 누구나 어떤 저널에든 어떤 글을 보낼 수 있다. 그래서 '필터'가 필요하다. 이들은 논문을 대충 읽는 사람들이다. 논문의 첫 번째 탐색에 소요되는 평균 시간은 5~10분이다. 분석 기준은 다음과 같다:

• 이 사람은 내 그룹에 속해 있는가? 그의 연구는 우리가 주장하는 주장과 일치하는가? (예를 들어 현재 시대에는 어두운 물질 존재라는 교리가 있다.) 유명한가? 흠... 프랑스 사람! 프랑스에서 우주론 분야에 중요한 기여를 한 적은 없었다. 아마도 또 다른 어리석은 주장일 것이다...

그는 페이지를 빠르게 넘기며 둘러본다. 텐서가 가득하다. 아, 그룹이 있다.

그는 복도를 지나서 이웃 건물의 이웃한 이론 물리학자 친구의 사무실 문을 두드리며 들어간다.

• "이봐, 마이크, 그룹이 그의 운동 공간에 작용하는 동반 작용에 대해 들어봤어? - 들어본 적 없어... - 좋아, 그러면 내 첫인상이 맞았던 셈이야."

그는 다시 자신의 사무실로 돌아와 하드디스크에서 표준 답변을 불러낸다:

• 죄송합니다. 우리는 추측적인 연구를 게재하지 않습니다.

이 사람은 초끈 이론, 즉 '모든 이론' (TOE)에 종사하는 사람이다. 그는 답장을 인쇄하고 다음 파일로 넘어간다.

이런 식의 저널 답변을 수십 번 받았다. 우편이 즉시 돌아왔다. 나는 가끔 논문을 게재할 수 있었지만, 각 게재에 걸리는 시간은 내 연구 자체를 완성하는 데 드는 시간의 10~100배였다. 이와 같은 답변은 1997년, 내가 '천문학 및 천체물리학' 저널에 논문을 제출한 후, 르쿠에가 즉시 보내준 것이었다. 하지만 그는 프랑스에 있었기 때문에 전화를 걸었다. 논쟁을 벌였다.

• "내 쌍둥이 모델은 어두운 물질 모델만큼 추측적이지 않다. 어두운 물질은 단지 특수한 해석일 뿐이다. 내 모델은 또한 강한 중력 렌즈 효과를 재현할 수 있다. 이는 내 우주에서의 광자에 작용하는 쌍둥이 물질의 기하학적으로 보이지 않는 반발 작용으로서 '음의 렌즈 효과'로 나타난다. 이것은 단지 현상에 대한 다른 해석일 뿐이지만, 생산적인 모델이므로 게재되어야 한다고 생각한다. 내가 제안할 것은, 당신이 과학계에서 '악당'으로 알려진 심사자를 찾아 내 논문을 보내보는 것이다. 만약 그가 결함을 발견하면, 나는 인정할 것이다."

르쿠에는 전화기 너머에서 잠시 침묵했다. 하지만 10년 전처럼, 내 연구가 성립하지 않는다고 생각하고 있었다. 우주선에 관심 있는 사람은 품질 높은 연구를 할 수 없다고 여겼다. 아마도 이걸로 끝내는 좋은 기회일지도 모른다. 잠시 침묵 후:

• "좋아, 그렇게 하자."

한 달 후, 익명의 심사자가 10개의 질문을 담은 답장을 받았다. 치열한 논쟁이 시작되었다. 나는 이 심사자와 싸워 항상 이겼다. 단, 심사자가 싸움에 응할 경우에 한해서 말이다. 질문은 매우 기술적이고 정교하며 관련성이 높았다. 그가 결함을 찾으려는 의도가 느껴졌다. 나는 하나씩 답했다. 어느 순간 그는 이렇게 썼다: "당신은 거대한 공기 방울의 중심, 즉 은하들이 둘러싸고 있는 공허한 공간에 쌍둥이 물질 덩어리가 존재한다고 추측하고 있다. 당신은 그것이 '기하학적으로 보이지 않는'다고 말한다. 그러나 그들은 뒤에 있는 물체들의 이미지에 영향을 줄 수 있어야 한다. 이 점을 고려했는가?"

이 질문은 매우 관련성이 높았다. 나는 계산을 시작했다. 실제로 뒤에 있는 것은 매우 멀리 떨어진 은하들, 즉 적색편이가 매우 큰 은하들이다. 이 덩어리가 상대적으로 작은 각도로 보일지라도, 우주의 뒤쪽 풍경은 수백만 개의 은하들로 이루어진 '벽지'와 같다. 허블 망원경과 현대 관측 수단을 통해 우리는 점점 더 많은 먼 하늘의 이미지를 얻고 있다. 문제는 이 물체들이 매우, 매우 멀리 있다는 점이다. 우리가 받는 빛은 극도로 약하다. 실제로는 1시간에 한 개의 광자를 수집해서야 은하의 이미지를 만들 수 있다. 사람들은 이런 일이 어떻게 일어나는지 상상하지 못한다. 지표면에서 아주 먼 물체의 이미지를 얻기 위해서는 거대한 거울과 시간, 수 시간의 관측이 필요하다. 광자를 하나씩 수집해야 한다. 나는 한 번의 관측 밤에 실용 천문학자 동료들과 함께 관측을 도운 적이 있다. 마르세유 관측소의 천문학자 부르레스티는 망원경의 초점에 컴퓨터를 연결한 초기 인물 중 한 명이었다. 그래서 관측 중인 은하의 이미지가 광자 하나씩 나타나는 것을 볼 수 있었다. 자크는 '소리'를 내며 프로세스를 설명했다. 광자 감지기가 작동할 때마다 마이크로컴퓨터의 스피커에서 '틱' 소리가 났다. 나는 매혹되었다. 약 45초마다 한 번씩 있었다. 광자가 이미지에 표시되며, 화면에 새로운 픽셀이 생겼다. 나는 4시간 동안 이 이미지가 어떻게 만들어지는지 지켜보았다. 동시에 컴퓨터는 도플러 효과를 측정했다. 이를 통해 후퇴 속도를 추정하고, 그로부터 거리를 추정할 수 있다. 은하가 너무 멀리 떨어져 있으면, 광자를 수집하는 데 며칠이 걸릴 수도 있고, 축구장 크기의 거울이 필요할 수도 있다. 이것이 지상 망원경의 한계를 결정한다. 우주 망원경은 이러한 제약이 없다. 태양을 등지고 하루 종일 같은 하늘 구역을 바라볼 수 있다. 허블 망원경은 이를 수행했다. 우리는 바로 우주의 큰 북두칠성 위쪽에, 팔을 뻗었을 때 바늘 구멍만한 크기의 하늘 구역이 있다는 것을 알고 있었다. (대중은 망원경이 멀리 보일수록 시야가 좁다는 사실을 모른다.) 그 방향에는 아무것도 없어 보였다. 별도, 은하도 없었다. 그래서 우리는 허블 망원경을 그 방향, 바늘 구멍 방향으로 일주일간 겨냥했다. 1시간에 한 개의 광자를 받았다. 이미지가 만들어졌다. 우리는 이 사진에 '딥 스카이 서베이(깊은 하늘 조사)'라는 이름을 붙였다. 이 역사적인 사진은 수십억 광년 떨어진 수천 개의 은하가 존재한다는 것을 드러냈다. 이는 은하가 오랫동안 존재해 왔다는 아이디어를 확인해 주었다. 이는 은하에 포함된 별들의 나이 추정과도 일치한다. 구상성단의 별들은 '초기 별'로 여겨지며, 은하가 탄생한 시점과 거의 동시에 탄생했다고 본다. 이 별들의 나이는 100억150억 년으로 추정된다. 결론적으로 은하들은 우주와 함께 형성되어야 한다. 어떻게? 천체물리학자들은 아직 모른다. 그러나 이 뒤쪽 하늘은 거의 '접합된' 은하들의 카펫을 이루고 있다. 따라서 그들의 빛은 쌍둥이 물질 덩어리의 중력적 역효과로 인해 우리에게 도달할 때 반드시 왜곡되어야 한다.

나는 계산을 했다. 논문은 몇 페이지 더 길어졌고, 나는 답변을 제출했다. 이 역중력 렌즈 효과는 미세한 발산 렌즈처럼 작용하여 신호를 약화시켜야 한다. 나는 이미 이와 같은 개념을 내 웹사이트의 쌍둥이 우주 주제에 대한 대중화 자료 시리즈에서 설명했다. (이 시리즈의 시작 페이지 - 이 효과가 언급된 페이지). 이 개념을 설명하는 그림은 다음과 같다:

후방에 있는 은하와 쌍둥이 물질 덩어리가 시선에 끼어들었을 때 생길 수 있는 효과를 묘사한 도식.

이와 같은 거리(적색편이 z 측정을 통해 추정됨)에서는 은하의 중요성, 질량은 수신된 빛의 양에 따라만 측정된다. 나는 이 빛이 약화되어야 한다고 결론지었다. 따라서 내 이론을 지지할 수 있는 특정 관측 가능 현상이 있다. 즉, 매우 먼 거리에서 '소형 은하'의 과잉이 발견되어야 한다. 그것이 허블이 드러낸 것이며, 실제로 발견되는 것이다.

나는 한 발짝 앞서갔다. 나는 논문을 다시 보냈다. 한 달 후, 또 10개의 질문이 담긴 답장이 돌아왔다. 나는 다시 이에 대응했고, 비판에 반박했다. 논문은 교류를 거듭할수록 길어졌다. 처음에는 20페이지였다. 8개월이 지났다. 이제는 60페이지에 이르렀다. 당시 마르세유 관측소의 책임자였던 내 친구 조르주 코르트는 이렇게 말했다.

• "와, 네가 이 심사자와 싸워 이기고, 르쿠에가 게재해야 한다면, 그는 이 저널에 전체 호를 할애해야 할 지경이야."

그러나 갑자기 르쿠에가 매우 차가운 편지 한 통을 보냈다.

• "이 논쟁은 너무 길어졌다. 나는 이렇게 무한한 교류를 위해 저널 사무실을 사용할 수 없다. 이 일은 결코 성과를 내지 못할 것 같아서, 이 사건을 종결한다. 내 결정은 끝까지 뒤집을 수 없다."

'뒤집을 수 없다'는 말은 르쿠에의 전형적인 말투다. 그를 아는 사람들은 모두 그 사실을 안다. 제임스의 뇌는 예리한 콘크리트처럼 딱딱하다. 관측소 동료들은 놀라움을 감추지 못했다. 이런 일은 전례가 없다. 코르트는 말했다.

• "하지만... 너는 심사자에게 승리를 거두고 있었고, 그와의 싸움에서 이기고 있었다. 이 편지는 놀라운 일이야!"

나는 르쿠에에게 편지를 썼고, 논문을 주제별로 나누어 제안했다. 그는 거절했다. 그래서 나는 심사자가 승인한 몇 가지 요소를 뽑아 최소한의 논문을 만들어보려 했다. 르쿠에는 다시 거절하며, 편지에서 다음과 같이 밝혔다.

• "당신에게 알려드리는 바, 심사자의 의견은 참고용이며, 논문의 게재 여부 결정은 최종적으로 저널의 편집장에게 있다."

두려움 없이 말하자면, 내 과학자로서의 경력 동안 이런 비열한 행동을 본 적이 없다. 르쿠에가 절대적인 면책권을 갖고 있다는 것을 알고 있음에도 불구하고, 그는 그 자체로 마피아처럼 행동하고 있다. 어떻게 해야 할까? 거리에 나서기? 기아 시위를 하기? 과학 언론에 편지를 보내기? (그들은 이미 무시할 뿐 아니라 마피아를 후원하고 있다.) 르쿠에와 함께 그의 사무실에 들어가, 그의 목에 폭탄을 매달고 끌어내기?

이 심사자와의 10개월간의 싸움은 나를 완전히 소진시켰다. 어떻게 이 연구를 게재해야 할까?

마르세유에서 열리는 국제 과학 회의가 2001년에 있었다. 나는 조직위원회에 접근해 보았지만, 반응은 매우 차가웠다. 지역적으로 나의 친구가 많지 않았다. 몇 년 전, 1990년대 초, 내 친구 마리-프랑스 두발은 CNRS의 위촉으로 마르세유 관측소 연구팀의 연구 성과를 전시하는 패널을 구성하도록 요청받았다. 나는 1992년 프레드릭 란스드하트와 함께 얻은 멋진 은하 이미지를 포함해 달라고 요청했다. 그러나 패널이 관측소 과학위원회에 제출되었을 때, 두 명의 위원인 알베르 보스마와 라이아 아타나수올라가 내 연구 성과가 패널에 포함되는 것을 강력히 반대했다. 이 전시는 프랑스와 나바라의 여러 연구소의 연구 성과를 소개하는 순회 전시회였기 때문이다.

알베르 보스마

보스마와 아타나수올라는 20년간 강력한 컴퓨터를 사용해 수백 번의 수치 시뮬레이션을 시도했지만, 이와 같은 결과를 얻지 못했다. (이 점은 나중에 다시 언급할 것이다.) 그들은 위원회에서 사임할 것이라고 위협했다. 마리-프랑스는 이미지를 제거할 수밖에 없었다. 코르트는 설명했다.

• "이해해줘, 파리에서 매우 강한 압력이 오고 있다. 조용히 해야 해. 내가 무시할 수는 있지만, 이로 인해 직위와 예산이 크게 손실될 것이다. 이해해줘... 나는 이 '미친 집'을 관리하고 심각한 위기를 피해야 해."

나는 이해했다. 2001년 국제 회의만 남았다.

1999년 몽펠리에에서 '우주 입자'에 관한 프랑스-프랑스 회의가 열렸다. 나는 참