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2011년 과학계에는 무슨일이 생길까?



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내년에는 과학계에는 어떤 일들이 벌어질까.

쌍둥이 지구가 발견되고, ‘안정성의 섬’으로 불리는 초중량 원소는 아직 나타나지 않으며, 100만 달러 상금이 걸린 수학 문제 역시 풀리지 않았고, 세계 인터넷 사용자의 증가속도가 정점에 가까워질 것이라는 예측이 나왔다.

영국의 과학주간지 뉴사이언티스트가 미국 하버드 의대 사무엘 에버스만(Samuel Arbesman) 박사에게 의뢰해서 얻은 결과다. 에버스만 박사는 과학 자체를 분석하고 측정해 과학이 얼마나 발전했는지를 알아보는 새로운 분야인 과학계량학(Scientometrics)을 개척하고 있다. 뉴사이언티스트는 자신들의 예측 리스트를 에버스만 박사에게 분석을 부탁했다. 이 가운데에서 에버스만 박사가 4가지를 예측 정리했다.






● 쌍둥이 지구 발견


올해 새로운 외계 행성은 나흘거리를 두고 하나씩 발견되었다. 그 결과 지금까지 발견된 총 외계 행성은 500개를 넘어섰다. 그 가운데에서 주목을 끌었던 외계 행성은 지난해 9월에 발표된 ‘글리제 581g’이라는 행성이었다. 이제까지 찾아낸 행성 가운데 가장 지구와 닮았기 때문이다.

이 행성은 지구보다 질량이 3.1~4.3배이지만 액체 상태의 물을 보유할 수 있을 정도로 따뜻한 곳에 위치한다. 올해 9월 에버스만 박사는 지구형 행성이 2011년 5월까지 발견될 것이라고 예측했었다. 그 발표가 있고 2주 뒤에 글리제 58g가 세상에 나타났다. 하지만 현재 이 행성의 발견을 놓고 논란이 벌어지고 있다. 다른 천문학 연구팀이 이 행성의 존재를 확인할 수 없었다며 반박하고 나선 것이다.

에버스만 박사는 지구의 크기와 온도를 기준으로 외계 행성이 지구와 어느 정도로 닮은지를 평가했다. 완전 같을 경우가 1이라고 했을 때, 글리제 581g는 0.4다.

에버스만 박사는 글리제 581g가 발견됐다고 했을 때 진짜 쌍둥이 지구가 언제쯤 발견될지도 예측했다. 그러자 내년 말까지 쌍둥이 지구가 발견될 확률은 82%라는 결과를 얻었다.




● 마법의 원소, 아직은 아냐


주기율표는 원자번호 1부터 시작해 100이 넘는 원소들로 죽 나열되어 있다. 이 가운데에서 뒷자리의 원소들은 인간이 핵기술을 발전시킨 덕분에 인공적으로 만들어졌다.

최근에 탄생한 초중량 원소는 원자번호 117번으로, 우눈셉튬(ununseptium, uus)이라는 임시이름을 갖고 있는 원소다. 올해 초 러시아 물리학자들이 탄생시켰다. 덕분에 그동안 이론적으로 예측이 되어온 ‘안정성의 섬(island of stability)’의 원소에 대한 기대가 높아지고 있다.

최근에 만들어진 초중량 원소는 반감기가 수초 내지 수밀리초밖에 안 된다. 안정적이지 않다. 그런데 이론적으로 이보다 더 무거우면서도 안정한 초중량 원소가 존재한다고 한다. 원자핵을 구성하는 양성자와 중성자가 껍질을 다 채워 마법의 수를 이루면서 원소는 안정적이 된다고 한다. 이런 원소를 주변의 다른 원소와 달리 섬처럼 안정하게 있다고 해서 ‘안정성의 섬’이라고 부른다.

이론적으로 이런 원소는 중성자가 184개에 양성자가 114개, 120개 또는 126개다. 이 중 가장 가능성이 높은 경우가 양성자 114개짜리다. 올해 원자번호 117인 초중량 원소가 탄생했으니 이미 원자번호 114번짜리 초중량 원소는 등장했다. 여기에서 원자번호는 양성자 수가 같다. 따라서 양성자 114개짜리 원소는 만들어진 셈이다. 그러나 이 원소는 중성자 수가 184개에 못 미친다.

문제는 중성자 수를 184개로 늘리는 일이 만만하지 않다는 거다. 양성자 114개와 중성자 184개짜리 원소를 만들려면 강력한 방사선 원자빔이 필요하다고 한다.

문제는 현재 기술로 가능하지 않은 부분들이 있다고. 그렇다고 해도 양성자 114개와 중성자 184개짜리 초중량 원소를 2011년에 기대하는 것은 완전 불가능하다고 예상되는 건 아니다. 그러긴 해도 아직안정성의 섬 원소가 등장하기엔 시기상조라고 보고 있다.

한편 에버스만 박사가 그동안 인공 원소의 탄생 연구를 토대로 예측한 바에 따르면, 양성자 120개짜리의 초중량 원소는 2042년에나, 그리고 양성자 126개짜리 초중량 원소는 2052년에나 등장할 전망이다.



● P 대 NP, 백만 달러 걸린 수학문제는 때 일러


올해 8월 인도계 미국 휴렛패커드 연구원 비나이 데오라리카가 화제를 모았다. 미국 클레이 수학재단이 2000년 700만 달러의 상금을 내걸었던 수학계 7대 난제 중 하나인 P 대 NP 문제를 드디어 풀어냈다는 것이었다.

P 대 NP 문제는 1971년에 만들어졌는데 그동안 P는 NP와 같은지를 증명해내지 못하고 있었다. 데오라리카는 P는 NP와 같지 않다고 증명해보였는데 그 내용이 100쪽에 달한다. 그러다보니 아직까지 수학계는 검증을 끝내지 못하고 있다.

그렇다면 내년에는 드디어 이 문제가 풀리는 것일까. 에버스만 박사는 아니라고 보았다.

사실 이런 수학 문제는 대다수 과학문제와 달리 조금씩 진척이 이뤄지는 게 아니라 갑자기 해결되기 때문에 예측이 쉽지 않다. 그럼에도 에버스만 박사는 이 문제가 언제쯤 풀릴지를 예측해보았다. 바로 다른 수학 난제들과 비교해보는 방법으로 말이다. 그러자 아직은 때가 안 되었다고 결론을 내렸다.

P 대 NP 문제는 내년에 태어난 지 40년이 된다. 40년 안에 풀리는 수학 난제는 22% 정도. 2024년 53살쯤 되면 풀릴 확률은 50%로 늘어난다. P 대 NP 문제는 아직 이해되기에 너무 젊다.




● 인터넷 인구 증가속도 정점에 가까워져


인터넷 인구는 그동안 폭발적으로 증가해왔다. 그럼에도 개발도상국에서는 인구의 20% 정도만 인터넷을 사용할 수 있다. 따라서 앞으로도 인터넷 인구는 점점 늘어날 전망이다. 그러나 그 증가속도는 조만간 정점을 찍을 것이라는 예측이다.

에버스만 박사는 1990년 이후부터 사용자가 늘어나는 추세를 그래프로 그려보았다. 그 결과 인터넷 인구의 증가속도가 이제는 정점을 향해가고 있음을 확인했다. 하지만 정점을 찍는 건 내년은 아니었다. 인터넷 인구가 100% 도달할 것이라고 예상했을 때는 2013년에, 80%에 도달할 것이라고 예상했을 때는 2012년에 정점을 찍는다.

 

 

 



박미용 동아사이언스 객원기자 pmiyong@gmail.com



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