표준반양자물리연구원 원장 양동봉

세계적인 입자물리학회지 ‘유러피안 피지컬 저널C’에 한국의 한 과학자가 논문 두 편을 보낸 사실이 뒤늦게 알려졌다. 양동봉(53) 표준반양자물리연구원 원장은 2006년 5월과 12월에 ‘3종류의 중성미자 질량과 관계식’ ‘새로운 게이지 대칭성과 보존원리’ 등의 내용을 담은 논문을 보냈다.

심사 기간은 통상 2개월이지만, 양 원장의 논문은 13개월이 넘도록 ‘리뷰’ 중이다. 논문이 통과된 것도 아니고 심사 중이란 사실이 뭐가 대수롭냐고 하겠지만, 국내 과학계는 흥분을 감추지 못하고 있다. 한국표준과학연구원 방건웅 책임연구원(공학박사)은 “이 논문은 지금까지 실험물리학자들이 측정하지도 못한 3종류의 중성미자 질량과 이들간의 관계식을 세계 최초로 밝힌 것”으로 “노벨 물리학상이 기대된다”고 밝혔다.

현재 이 논문은 고(故) 이휘소 박사의 제자 중 한 사람인 하기와라(Hagiwara K.) 씨가 심사하고 있다. 방 박사는 “하기와라는 세계적인 입자물리학자”라며 “그가 이 논문을 거절하지 않고 계속 붙들고 있다는 것 자체가 뉴스 감”이라고 말했다. 학자들은 하기와라 박사가 입자물리학계에 끼칠 영향 때문에 신중하게 검토하고 있을 것으로 분석한다. 입자가속기도 돌리지 않고 이론적으로 질량을 계산했다는 것은 입자물리학계의 ‘빅뱅’이 아닐 수 없다.

3종류 중성미자 관계식… 노벨 물리학상 기대

국내 학자들이 더 놀라워하는 것은 그가 국제적으로 통용되는 물리량(단위)을 통일했다는 점이다. 양 원장은 자신이 독자적으로 발견한 공준(公準) ‘c(광속)=h(플랑크 상수)=s(시간)=1’을 통해 국제표준단위인 질량, 길이, 시간, 광도, 물질량, 전류, 온도 등을 광자(光子)의 개수로 표현하는 데 성공했다.



학창 시절 이후 물리공부에서 손뗀 독자라면 이해하기 힘들겠지만, 양 원장의 이론을 통해 앞으로 질량이나 길이를 나타내는 ‘kg’ ‘m’ 단위를 사용하지 않아도 된다고 보면 쉽다.

단위는 우리가 당연한 듯 받아들이고 있지만 사실 실험으로 찾아낸 것이고, 실험값은 계속 변한다. 예컨대 1m는 프랑스 파리에 보관된 이리듐 백금 합금으로 만든 1m 원기(原器)가 기준이었으나 지금은 빛이 진공에서 3억분의 1초 동안 진행한 거리로 정의한다.

이를 통해 알 수 있는 사실은 단위 자체가 자연현상을 설명하는 것이고, 과학자들이 인위적으로 만들었다는 것이다. 단위의 개념과 기준은 시대에 따라 계속 바뀐다. 물리학계에 따르면 현재 단위들을 자연 상수와 연관해 다시 정의하자는 주장이 나오고 있으며, 실제 2011년엔 질량의 정의를 바꿀 것으로 예상하고 있다.

양 원장은 이런 논의에 앞서 7개의 단위를 모두 숫자로 바꾸는 데 성공했다. 이를 통해 그는 물리학에서 사용하는 모든 방정식의 진위를 검증할 수 있는 방법을 개발했다. 단위를 모두 숫자로 바꿨으니, 방정식의 진위는 등호(=)를 만족하는 숫자가 좌변과 우변에 있는지만 확인하면 되는 것이다.

단국대학교 부총장이자 전기전자공학 박사인 오명환 교수는 “양 원장의 발견은 수학자 라이프니츠, 괴델과 노벨 물리학상을 받은 파인만을 비롯해 수많은 선대 물리학자들이 시도했던 꿈의 검증방식”이라며 “자연현상을 표현하는 미터법 단위를 C(전하), V(전위), m(길이) 등 3개의 조합으로 분석해 숫자로 바꾼 것은 물리학계에 엄청난 충격을 줄 것”이라고 평가했다.

그의 이론이 산업계에서 활용하는 수준까지 나아간다면 어떤 일이 벌어질까. 한국생산기술연구원 신소재본부 이상목 박사는 “단위의 기원을 이해하고 이들의 관계를 밝힌다면 산업적 가치는 상상의 범위를 넘어선다”며 “정보, 컴퓨터, 재료, 소립자, 생체공학 등에 끼칠 영향이 막대할 것”이라고 말했다.

1954년 경남 진해에서 태어난 양 원장은 마산고등학교와 조선대 치과대학을 졸업한 뒤 남부러울 것 없는 치과의사로 살았다. 그러나 39세 되던 해 그는 안락한 삶에서 이탈한다. 1992년 가을 어느 날 진료를 끝낸 양 원장은 편안한 마음으로 책상 앞에 앉았다. 책상엔 흰 종이와 펜이 놓여 있었고, 그는 무의식적으로 종이에 뭔가를 적어나갔다. 원형성, 원칙성, 동인성, 방향성, 보상성, 회귀성 그리고 통일성. 각기 ‘성(性)’으로 끝나는 7개의 단어를 보자 그는 “마음이 편해지고 삶에 대한 궁금증이 사라졌다”고 말했다.

그때부터 그는 ‘미래과학연구소’를 설립하고 수학과 물리학을 공부했다. 이상한 일이었다. 관심도 두지 않았던 분야를 공부한다는 것도 그랬고, 더구나 복잡한 과학책을 재미있게 읽는다는 것도 그랬다. 그는 진료나 수술이 없는 날엔 중학교나 고등학교 수학, 과학 교과서를 탐독했다.

줄잡아 3000권의 책을 읽은 그의 독서법은 특이하다. 읽었다기보다는 베껴 썼다고 보는 편이 적절하다. 처음부터 끝까지 책 내용을 베꼈고, 그러다 지치면 그 부분에 자신의 생각을 적었다. 점점 그는 수학과 물리학의 오묘한 세계에 빠져들었다.

자연현상 숫자로 변형… 물리학계 엄청난 충격

이런 그의 행동에 부인은 물론 아이들까지 어리둥절했음은 불문가지. 아들이 병원에 나가는 날보다 집에서 수학 공부하는 날이 많아지자 어머니마저 견디지 못했다. 게다가 병원과 집을 대전에서 속초로 옮기고, 병원은 후배 의사에게 맡기겠다고 하자 주위 사람들은 그가 제정신이 아니라고 생각했다. 다음은 양 원장의 설명.

“연구에서 가장 중요한 것은 누구에게도 방해받지 않는 시간을 확보하는 것이다. 어떤 영감이 떠올랐을 때 그걸 꼭 붙들어야 한다. 그렇지 않으면 앞으로 나아가지 않는다.”

그의 기이한 행동은 속초에 가서도 이어졌다. 바닷가에 책상을 펴고 앉아 과학책을 읽는가 하면, 주위 사람들에게 개나 고양이, 돌고래 혹은 바이러스와도 대화할 수 있는 방법을 발견해야 한다고 말하기도 했다.

그가 공부하는 방법은 통상적인 스타일은 아니다. 답을 먼저 발견한 뒤, 답이 나온 원인을 추적하는 귀납법이라고 할까. 그 답은 직관을 통해 나왔다. 까닭도 없이 입에서 불쑥 튀어나온 수식이나 수치를 그는 종이에 적었다. 지금도 양 원장의 잠자리 옆엔 늘 노트와 펜이 놓여 있다.

그가 지난 15년 동안 8절지 흰 종이에 적어놓은 수식만 해도 수만 장이 넘는다. 이것들은 현재 연구원 내 7개의 금고에 분산, 보관돼 있다. 불이 나거나 집이 무너져도 그의 혼(魂)을 담은 수식들은 보호하기 위해서다.

이렇듯 금고에 보관된 수식들은 아직 세계 과학자들이 밝히지 못한 방정식이다. 에너지-힘-질량-전하량 간의 일관된 관계, 플랑크 시간과 플랑크 질량의 관계, 우주의 나이를 계산한 것, 우주에서 가장 큰 수와 작은 수, 우주 배경 복사온도, 3종 중성미자, 경입자인 타우, 중간자, 핵자를 구성하는 6종류의 쿼크 질량, 초전도 관련 등이다. 그가 옳다면 빛을 볼 날이 꼭 올 것이다.

주위에 그의 업적이 알려지면서 그를 인정하고 돕는 전문가들이 모였다. 단국대 부총장 오명환 교수, 이규행 전 문화일보 회장, 한국표준과학연구원 방건웅 박사, 서울대 컴퓨터공학부 문병로 교수, 유재연 수학 박사, 제주대 에너지공학부 이헌주 교수, 한국생산기술연구원 신소재본부 이상목 박사 등이다.

이 밖에도 국내에서는 이름만 대면 알 만한 학자, 대기업 연구소 소장, 언론계 인사들이 그의 논문을 보았고 그의 강연을 들었다. 이들의 이름은 연구원이 보관한 방명록에 게재돼 있다. 모두 비밀 서약을 하고 일독했다는 자필 사인이 있다.

전자의 나이가 우주의 나이보다 많다는 그의 설명을 듣고 있으면, ‘겨자씨 안에 우주가 들어 있다’는 말을 실감하게 된다. 그의 이론이 세상에 알려지고 과학계에서 인정을 받는다면 지금의 세상은 많이 바뀔 것이다.

※ 양동봉 원장과 그의 이론에 대한 더욱 자세한 내용은 자매지인 월간 ‘신동아’ 8월호에 게재돼 있습니다.