프레드 호일이 빅뱅을 평생 부정한 이유

프레드 호일은 빅뱅이라는 말을 조롱처럼 던졌다

빅뱅이라는 이름을 만든 사람은 빅뱅을 믿지 않았어요.
회의 중 누군가 농담처럼 붙인 별명이, 훗날 회사의 공식 이름이 된 것과 비슷합니다.

1949년, 영국 BBC 라디오 방송에서 프레드 호일은 우주가 한순간에 시작됐다는 생각을 이야기합니다.
BBC는 영국의 공영 방송이에요.
당시 라디오는 오늘날 유튜브와 뉴스 앱을 합친 것처럼, 사람들이 세상을 듣는 큰 창이었죠.

호일은 그 생각을 두고 “Big Bang”이라고 말합니다.
말 그대로 “큰 폭발”이라는 뜻이에요.
그런데 이 말에는 감탄보다 비웃음이 묻어 있었어요.

호일이 좋아한 우주는 생일 케이크처럼 촛불을 켜고 시작된 우주가 아니었어요.
그에게 우주는 오래된 강물 같았습니다.
늘 흐르고, 늘 새 별이 생기고, 전체 모습은 크게 변하지 않는다고 본 거예요.

그래서 “우주가 어느 날 갑자기 뻥 하고 시작됐다”는 말은 호일에게 너무 성급해 보였어요.
그는 이렇게 묻는 쪽에 가까웠습니다.
“정말 우주 전체가 한순간에 시작됐다고?”

그런데 역사는 이상한 장난을 칩니다.
호일이 믿지 않던 이론은 오늘날 우주를 설명하는 표준 이야기로 자리 잡아요.
그리고 그 이론의 이름은, 반대자가 던진 Big Bang으로 남습니다.

한 과학자의 조롱이 교과서 제목이 된 셈이에요.
이보다 더 얄궂은 과학사의 장면도 드뭅니다.

1953년 호일은 별 안에서 탄소의 길을 찾아냈다

호일은 하늘을 보지 않고도 별 안에 숨어 있던 탄소의 문을 맞혔어요.
망원경으로 본 게 아니에요.
그는 “우리가 여기 존재한다”는 사실에서 거꾸로 추리합니다.

이건 완성된 케이크를 보고 레시피를 맞히는 일과 비슷해요.
케이크가 눈앞에 있다면, 밀가루와 달걀과 열이 어딘가에는 있었겠죠.
호일은 인간의 몸을 보고 별의 속을 읽었습니다.

우리 몸에는 탄소가 있어요.
탄소는 생명의 뼈대 같은 원소입니다.
나무, 종이, 설탕, 피부, 머리카락에도 탄소가 들어가죠.

문제는 별 안에서 탄소가 쉽게 만들어지지 않는다는 점이었어요.
별은 거대한 압력밥솥 같아요.
엄청난 열과 압력 속에서 작은 원자핵들이 서로 붙습니다.

여기서 헬륨 원자핵이 나옵니다.
헬륨 원자핵은 원자의 가운데 알맹이예요.
풍선에 넣는 가벼운 기체 헬륨의 중심부라고 보면 됩니다.

호일은 생각을 뒤집어요.
“우리가 탄소로 이루어져 있다면, 별 안에는 탄소가 만들어지는 길이 반드시 있어야 해.”
그 길이 너무 좁다면, 특별한 문이 있어야 했습니다.

그래서 그는 탄소 원자핵에 특별한 에너지 상태가 있어야 한다고 예측해요.
에너지 상태란 계단의 특정 칸처럼, 원자핵이 머물 수 있는 자리입니다.
딱 그 높이의 계단이 있어야 헬륨들이 탄소로 넘어갈 수 있다는 뜻이에요.

그리고 실험은 그 예측을 확인합니다.
어? 진짜로 있었던 거예요.
호일은 별 속에 들어가지 않고, 인간이 존재한다는 사실만으로 별 안의 문고리를 찾아낸 셈입니다.

호일과 동료들은 별을 원소 공장으로 바꿨다

호일은 우리가 별의 재로 만들어졌다는 이야기에 과학의 뼈대를 세웠어요.
낭만적인 문장이 먼저 있었던 게 아닙니다.
계산과 실험과 논문이 그 문장을 버티게 만들었어요.

1957년, 유명한 B2FH 논문이 나옵니다.
이 이름은 네 사람의 성 첫 글자에서 왔어요.
버비지 부부, 윌리엄 파울러, 프레드 호일이 함께 쓴 별 내부 원소 생성 논문입니다.

여기서 원소 생성은 어려운 말처럼 들리지만, 사실 뜻은 단순해요.
별이 자기 몸속에서 새로운 재료를 만든다는 이야기입니다.
수소와 헬륨 같은 가벼운 재료가, 시간이 지나며 탄소와 산소 같은 무거운 재료로 바뀌는 거예요.

별은 밤하늘의 전등이 아니라 공장이었습니다.
빛만 내는 물체가 아니라, 우주의 재료를 굽고 섞고 내보내는 거대한 화덕이었죠.
그래서 인간 몸의 탄소와 산소도 별의 역사와 이어집니다.

이 장면이 놀라운 이유는 따로 있어요.
호일은 “우리는 어디서 왔나”라는 질문에 한쪽 답을 아주 강하게 밀어붙인 사람입니다.
우리 몸의 재료는 별에서 왔다고 말할 수 있게 만들었으니까요.

하지만 그는 우주의 시작에 대해서는 주류와 끝내 갈라집니다.
재료의 출처는 기막히게 밝혔는데, 주방이 처음 문을 연 순간은 다르게 본 거예요.
그래서 호일은 더 흥미로운 인물이 됩니다.

그는 틀린 사람으로만 묶기 어렵습니다.
맞힌 것이 너무 컸기 때문이에요.
빅뱅을 믿지 않은 사람이, 별이 우리를 만들었다는 현대 과학의 핵심 문장을 세워준 겁니다.

노벨상은 파울러에게 갔고 호일은 남겨졌다

호일의 가장 큰 업적은 상을 받지 못한 자리에서 더 선명해졌어요.
1983년 노벨 물리학상은 별 내부 원소 생성 연구로 윌리엄 파울러에게 갑니다.
파울러는 원자핵과 별의 관계를 연구한 미국 물리학자예요.

그런데 호일은 공동 수상자 명단에 들어가지 못합니다.
팀의 결정적 장면에 있었던 사람이 시상식 사진 밖에 남은 셈이에요.
그래서 이 대목은 과학사에서 오래 씁쓸하게 남습니다.

대중은 호일을 주로 빅뱅이라는 이름으로 기억합니다.
그것도 그가 믿지 않았던 이론의 이름으로요.
그런데 그가 가장 깊게 남긴 발자국은 별이 원소를 만든다는 쪽에 있습니다.

이게 호일이라는 사람의 이상한 운명입니다.
반대한 이론에는 이름을 붙여줬고, 크게 기여한 분야에서는 최고 영예를 비껴갑니다.
그래서 그의 삶은 승리와 패배로 간단히 나뉘지 않아요.

호일은 별을 보며 인간을 설명하려 했습니다.
그리고 인간이 존재한다는 사실로 별을 다시 설명했어요.
생각의 방향을 거꾸로 돌리는 데 겁이 없던 사람이었습니다.

어쩌면 호일을 기억하는 가장 좋은 방식은 이것일지도 모릅니다.
그는 우주의 시작을 놓고는 크게 틀렸을 수 있어요.
하지만 별들이 우리 몸의 재료를 만들었다는 길에서는, 누구보다 깊은 어둠 속 문을 더듬어 열었습니다.

그래서 프레드 호일이라는 이름은 이상하게 오래 남습니다.
빅뱅을 믿지 않은 사람이 빅뱅의 이름을 남겼고, 별의 과학을 세운 사람이 별의 상에서는 빠졌으니까요.
과학의 역사에서 사람은 가끔, 자신이 반대한 말로 기억되고 자신이 연 문으로 증명됩니다.