현대우주론
뉴턴은 우주는 영원히 변하지 않는다는 정태론적인 입장을 견지하였다. 이러한 개념은 19세기 중반까지 이어졌다. 그러나, 허블(E.P. Hubble 1889-1953)이 은하계에서 나오는 별빛이 붉은 파장쪽으로 치우치는 적색편이 현상(redshift 1929)을 발견함으로써 정태론은 흔들리기 시작했다. 그는 적색의 치우침의 정도가 은하계가 지구로부터 멀어져 가는 속도에 비례한다는 허블의 법칙을 수립하였다.
V = Hr (V; 은하의 후퇴속도, r; 지구로부터의 거리, H; 허블상수)
이에 따라, 뉴턴 이래로 우주는 변하지 않는다고 믿어 왔던 정태적 우주론이 동적 우주론으로 바뀌게 되었다. 그 후, 아인슈타인이 <특수상대성이론>(1905)과 <일반상대성이론>(1916)을 통하여 시간과 공간의 개념을 상대화시킴으로써 동적 우주론이 확립되었다. 우주의 팽창현상을 설명하기 위하여 여러 가설들이 등장했는데, 그 중 대표적인 것이 가모브의 빅뱅설과 호일경의 연속창조설(일명, 정상상태이론)이다.
지금까지 제안된 우주의 탄생에 대한 이론 중 각광을 받고 있는 것이 성운설과 빅뱅설이다. 성운설은 구름먼지가 수축하여 우주가 생성되었다는 주장인데, 창세기에서 말하는 먼지로 우주가 만들어졌다는 주장과 유사하여 관심을 끌고 있다. 진화론적인 빅뱅설은 우주가 그 고유성에 의해 스스로 형성된 후 보다 높은 질서세계를 향해 진화하여 왔다고 주장한다. 창조설은 초월적인 존재가 무에서 유를 창조했으며, 때와 연한과 사시를 측정하기 위한 목적으로 해와 달과 별들을 창조하셨다고 말한다(창1;14-16). 빅뱅설에서는 우주의 나이가 120억년 이상이며, 태양은 50억년, 지구는 45억년이라고 주장한다. 그러나, 창조론에서는 우주의 나이를 매우 짧게 보며(최대 수만년), 지구가 태양보다 먼저 탄생했다고 주장한다. 양자간의 주장에 너무나 현격한 차이가 있음을 알 수 있다. 이 밖에도 냉각설, 성운설, 조우설, 와동설, 운석설 등이 있다.
3.2 현대의 우주생성론
(1) 냉각설 (冷却說)
데카르트(1644)는 지구를 태양과 같이 뜨거운 불덩이가 냉각되어 만들어진 것이라고 생각했다. 영국의 천문학자인 톰슨경(칼빈경)이나 뉴톤도 이러한 견해를 가지고 있었다. 그래서 그들은 지구의 냉각속도로부터 지구의 나이를 추정하기도 하였다. 지금까지 강력한 우주형성이론으로 인식되어 왔던 이 설은 지금은 서서히 부정되고 있다.
동경대의 이지리박사(1983) 등은 '(이 설이) 지금까지는 원숭이가 사람으로 진화했다는 진화론처럼 상식화된 이론이었으나 ...2차대전 이후부터는 최초의 지구가 차거운 고체였으며 점차로 따뜻하게 되었다는 성인설(成因說)이 나타나게 되었다'고 하였다. [Shouji Ijiri & Masao Minato: 地球의 歷史, 岩波新書, 1983]. 동경대학의 명예교수인 타케우치와 우에다 교수(1984)도 '이 설은 1940년경부터 점차로 형세가 불리하게 되었다...그 대신, 성운설로 대체되고 있다'고 하였다. [Hiroshi Takeuchi & Masaya Ueda: 地球의 科學, NHK Books, 1984]
(2) 성운설 (星雲說/低溫起源說)
독일의 철학자인 칸트(Immanuel Kant 1755)는 지구가 가스모양의 성운이 수축하여 생긴 것이라 하였다. 그의 이론은 라플라스(Pierre S. LaPlace 1749-1827)가 보완했으며(1796), 최근에는 휘플(Fred Whipple)에 의해 보강되었다(그림 3). 현재, 가장 유력한 이론으로 부각되고 있다. 지구가 성운(먼지)으로 만들어졌다는 주장은 창세기의 기록과 유사하여 관심을 끌고 있다. 그 개요는 이러하다.
우주의 생성초기에는 차거운 먼지구름들이 자체중력으로 압축되어 평평한 회전판으로 바뀌었다고 한다. 그 후, 8천만년동안 이 원반이 90%의 질량이 압축된 조밀한 동심(同心)과 고리(環)로 분리되었다는 것이다. 이 동심이 원시태양(proto-sun)이 되었고 나머지 10%의 질량으로 구성된 고리들이 반복적으로 충돌할 때 생긴 먼지가 재결합하여 원시행성들(proto-planets)이 되었다는 것이다(그림 4). 원시지구도 이 고리에서 만들어진 것으로 지금의 500배의 무게에 직경은 2천배에 달했을 것으로 추정한다.
그 후, 수백만년이 지나면서 무거운 물질이 행성들의 중심방향으로 이끌리어 핵을 만들었고, 수소와 헬륨가스가 주변을 에워쌌다. 태양은 수축을 계속했으며, 이윽고 내부의 핵반응으로 열을 발생하게 되었다. 이때부터 빛이 나타나기 시작했다. 태양의 뜨거운 열에 의해 행성들의 주위에 있었던 가스층이 사라지고 행성에서도 그 중심부로 질량이 집중하게 되었다. 다시 수억년이 흐르면서 태양의 복사열로 작은 행성들은 타버렸거나 크기가 줄어들면서 내행성(內行星)과 외행성(外行星)만 남게 되었다는 것이다.
(3) 조우설 (遭遇說)
지질학자인 첸버킨(Chanberkin 1905)이 주장한 이론이다. 과거에 한 행성이 태양곁을 지나면서 가스들을 이끌어 냈으며, 이러한 가스들이 식어서 작은 입자로 되고, 이들이 모여서 행성을 이루었다는 것이다. 그러나, 이 설로는 위성의 존재에 대해 설명하지 못하는 맹점이 있다. 또한, 럿셀(Russel 1935)이 밝힌 바에 의하면 두 행성의 표면이 백만킬로미터까지 접근해야 가스가 분출되며, 이렇게 분출된 가스들은 서로 뭉치지 않고 이탈되어 영원히 사라져 버린다는 것이다.
(4) 와동설(渦動說)
이 설은 바이츠자커(Carl Friedrich von Weizsacker 1924)가 제시한 것으로, 원시성운이 운동할 때 와동이 발생하여 그 와중에서 물질들이 결합되어 행성이 되었다는 것이다. 그리고, 행성들이 태양의 주위를 돌면서 주변의 물질들을 흡수하여 나온 것이 위성이 되었다는 것이다. 그러나, 그가 가정한 원시행성의 밀도가 10-9/㎤ 이었으나, 은하계의 성운의 밀도는 10-20/㎤로 양자간에는 일천억 배의 큰 차이를 나타낸다. 이처럼 희박한 기체들이 마찰에 의해 와동을 일으킬 수 있는지 의문시되고 있다.
(5) 운석설(隕石說)
소련의 슈밋트(Schmidt 1944)가 주장한 설로, 태양이 우주공간을 돌다가 운석과 먼지를 흡수하여 행성들을 탄생시켰다는 것이다. 포획물질들이 태양주위를 타원운동을 하면서 서로 충돌하여 같은 궤도를 그리는 물질들이 뭉쳐져 행성이 되었다는 것이다. 이들은 행성 충돌의 증거로 달표면의 크레이터(crater)와 지구상에서 발견되는 운석공(隕石孔)을 예로 든다.
이 설은 최근에 보이져 1, 2호가 목성, 토성, 천왕성 가까이 접근하여 관측한 결과 이 행성들의 표면에 공통적으로 운석이 충돌했던 흔적으로 보이는 분화구들(craters)이 확인되면서 유력한 이론으로 부상하고 있다.
(6) 연속창조설(Continuous Creation Theory)
허블 이후, 우주론은 정태적인 것에서 동적으로 바뀌었다. 우주가 쉬지 않고 변하고 있다는 것이다. 우주가 팽창함에도 불구하고 수소의 밀도가 낮아지지 않는 이유를 설명하기 위하여 등장한 이론이 본디와 골드(Herman Bondi & Thomas Gold 1948) 및 호일(1963, Fred Hoyle 1916-2001)등이 주장한 연속창조설이다. 정상상태이론(靜常狀態理論 steady-state theory)으로도 불리운다.
이들은 우주공간은 균일하며 물리적 법칙에 대해 동질적이며 등방적(homogeneous and isotropic)이라는 것이다. 우주가 지속적으로 팽창하고 있지만 수소가 계속 생성되므로, 우주공간에서의 밀도가 항상 같은 수준을 유지(steady-state)하므로 우주는 끝없이 팽창하지만 그 모습은 항상 일정한 모습을 지니고 있다는 것이다. [H.C. Arp, G. Burbidge, F. Hoyle, J.V. Narlikar, N.C. Wickramasinghe; Nature, 346, pp807-812, 1990], [A.L. Peratt; The Sciences, Jan/Feb, p 24, 1990].
이 이론은 시작도 끝도 없이 우주가 영원히 팽창한다는 불교의 무시무종론과 상통하는 면이 있다. 그러나, 최근의 우주관측자료들에 의해 지지를 받지 못하고 있다. 그 이유는 첫째로, 모든 은하계들이 오래되거나 새로 형성된 것이 없이 모두가 비슷한 나이를 가지고 있다는 사실이 확인되었기 때문이다. 둘째로, 우주의 모든 장소와 시간에서 우주적 사건들이 동시에 일어난다는 주장도 우주의 모든 반응들이 비가역적이기 때문에 모순이 된다. 셋째로, 어떻게 무로부터 연속적으로 수소가 생성되는지 설명하지 못한다는 점이다. 이러한 주장은 우주계에서는 물질이나 에너지의 총량은 항상 일정하며 생성되거나 소멸하지 않는다는 열역학 제1법칙이나 인과율에 정면으로 위배가 된다.
(7) 빅뱅설(Big Bang Theory)
개요
빅뱅설(Big Bang Theory)을 처음으로 이론화한 사람은 벨기에의 사제이며 수학자인 르매뜨르(G. Lemaitre)이다. 그는 아인슈타인의 상대성이론과 허블의 적색편이설을 조합하여 우주가 '어제가 없는 어느 한 날'(A day without yesterday) 무한히 작은 특이점(singularity)인 '원시원자'(primordial atom)가 갑자기 폭발하면서 만들어진 것이라고 주장하였다. 그는 원시원자가 폭발할 때 생긴 소리를 '큰 소음'(big noise)이라고 불렀다. 학자들은 우주탄생의 첫 장면을 이렇게 극적으로 묘사하였다.
"태초에 우주에는 매우 아름다운 불꽃놀이가 있었다. 그 때, 연기가 하늘을 가리우는 대폭발이 일어났다. 우리는 우주탄생의 경이에 대해 상상하는 것 밖에는 다른 도리가 없다."[Ferries; Comming of Age in the Milky Way, p212, Los Angeles Times, Jan. 12, 1933]
이러한 이론에 대해 냉소적이었던 영국의 저명한 천문학자 호일(Fred Hoyle)은 'Big Noise'(큰 소음)를 조롱하여 '빅뱅(Big Bang 大爆發)' 이라고 했는데, 이것이 후일 이 우주론의 명칭이 되었으니 아이러니가 아닐 수 없다. [Frerries; ibid. p 211]. 이 설은 아인슈타인의 일반상대성원리(1916)에도 부합하기 때문에 더욱 각광을 받게 되었으며, 페르미(Enrico Fermi), 가모브(George Gamov 1904-1968) 및 노벨상(1977)을 수상한 바인버그(Weinberg 1933- )등에 의해 더욱 보완되었다.
이 설에 의하면, 150-200억 년 전에 아무 것도 없는 절대무(絶對無, absolute nihility)로부터 우주가 탄생하였고 한다(그림 5). 우주의 모든 질량이 한 때는 핀머리 크기의 무한히 작은 한 점에 압축된 원시원자(primordial atom) 상태로 존재했었다는 것이다. 그 물질이 어디서 왔는지 설명하지 못하지만, 우주가 무에서 창조되었다는 주장은 창세기의 기록과 매우 유사하다. 다만, 창세기가 말하는 무(無)는 아무 것도 없는 부정적 절대무(否定的 絶對無)인 데 반하여, 빅뱅설에서 말하는 무는 모든 우주를 함축하고 있는 질적 절대무(質的 絶對無)라 할 수 있다.
기독교 이외의 종교나 신화들은 예외 없이 유(질적 절대무)에서 유의 창조를 말하고 있으며, 우주의 창조과정에 대해서는 침묵하고 있다. 불교에서는 무시무종(無始無終)이라 하여 우주의 탄생과 종말 자체를 부인하고, 끊임없는 변화만 있을 뿐이라는 연기설(緣起說)을 주장한다. 그러나, 과학의 기본 법칙인 인과율(因果律)에 의하면, 결과(宇宙)는 원인(起源)이 있기에 가능한 것이므로, 무시무종의 이론은 과학법칙(열역학법칙)으로 볼 때 온당한 해답은 될 수 없다.
이러한 <우주계란>(宇宙卵 cosmic egg)이 점차로 팽창하면서 일정한 공간에서 포화상태에 이르자 큰 소리(big bang)를 내며 폭발하였다는 것이다. 이에 따라, 질량과 방사선이 산지사방으로 확산되었으며, 그 후 원소의 구성에 적합한 온도로 냉각되었다는 것이다. 폭발 후 1/100 초가 지났을 때의 온도는 1000 억℃에서 14 초 후에는 30 억℃로 급냉했으며, 3분 후에는 지금과 비슷한 대기구조(수소 73%, 헬륨 27%)가 되었다는 것이다.
다시, 십만 년이 지나자 중성자는 양성자와 전자로 분리되었고, 이어서 양성자와 중성자가 결합하여 원자핵이 되었다고 추리한다. 원자핵은 자유공간에 돌아다니는 전자들과 결합하여 원자량이 가장 작은(1) 수소(H)가 되었으며, 여기에 다시 중성자 한 분자가 결합되어 원자량이 4인 헬륨(He)이 만들어졌다는 것이다. 이것이 사방으로 퍼지면서 가스분자 내의 중력간 견인력에 의해 우주공간의 분자들이 응축하여 준성(準星 quasar)이 되었다는 것이다.
50억 년이 더 지나자 준성은 은하계로 발전하였고, 100 억년이 지나면서 별들의 폭발잔해와 가스가 결합하여 지금과 같은 태양계가 형성되었다는 것이다. 그리고, 태양으로부터 떨어져 나온 뜨거운 가스체가 냉각하여 지구가 되었다는 것이다.
우주는 지금도 팽창하고 있으며 앞으로는 계속 팽창할 것인지(open universe), 아니면 한 점으로 다시 수축하여(big clinch) 소멸할 것인지(closed universe) 분명치 않다는 것이다. 이렇게 하여 우주의 역사는 80-120억 년이 되었을 것이라는 것이다.
가모프(1947)는 100-200 억년전에 1014 g/cm3 에 달하는 초고밀도의 원초물질이 폭발하여 우주가 형성되었으며, 이 때의 온도는 106 K의 초고온이었으리라고 주장한다. 그는 우주가 폭발한 증거로 적색편이현상과 3°K 흑체배경복사 파장을 들고 있다.
이상에서 보았듯이 빅뱅설은 추측에서 시작하여 추리로 끝을 맺고 있다는 사실을 간과해선 안 된다. 그렇게 됐으리라고 전제하고서 그 이론에 맞도록 우주의 현상들을 설명하는 해석체계인 것이다. 증명할 수 없다는 점에서 자연과학의 범위를 벗어난 것이라 할 수 있다. 더구나, 엄밀한 의미에서 빅뱅이론은 우주의 기원론이 아닌 형성과정에 관한 이론이라고 할 수 있다. 빅뱅설을 지지하는 증거로 빅뱅론자들은 우주배경복사광 (흑체복사 blackbody radiation), 우주의 팽창이론, 수소와 헬륨의 비율 등을 들고 있으나, 영국의 천체물리학자인 에딩톤(Arther Stanley Edington)과 호일(Fred Hoyle), 노벨상수상자인 알후렌(Hanne Alfren) 등은 다음과 같은 이유로 빅뱅설(Big Bang Theory)을 부정한다.
빅뱅설의 문제점
첫째, 배경복사광(Background Microwave)은 빅뱅이론을 지지하지 않는다. 1965년, 벨연구소의 펜지어스(Arno Penzias)와 노벨상 수상자인 윌슨(Robert Wilson)은 은하계가 없는 허공으로부터 파생된 극초단파인 배경복사광(흑체복사파장)을 발견했는데, 이는 빅뱅이론에 반하는 증거로 이해되고 있다. 배경복사광이란 측정시료가 아닌 물체로부터 나오는 전자파로서 우주의 모든 곳에서 발생하며, 그 스펙트럼에 해당하는 우주의 온도는 절대온도 2.7°K(-273℃)에 해당한다는 사실이 칼빈 등에 의해 확인되었다. 이러한 자료에 대해 빅뱅설의 지지자들은 지구가 폭발한 후에 냉각하여 절대온도까지 내려간 것으로 해석하였다.
만일, 우주계란이 방사선으로 대폭발을 일으켰다면, 우주 내에 있는 모든 복사광과 우주물질이 균질하게 확산되어 있어야 한다. 그러나, 우주 내에는 은하장벽(Great wall)과 같은 거대한 은하집단이 있는가 하면, 여기저기에 거대한 우주공극(cosmic void)이 동시에 존재한다. 하와이 대학의 툴리(R. Brent Tully, 1986)는 초은하단(길이 3억광년, 두께 1억광년, 폭 10억 광년)을 발견했는데, 그 가운데 3억 광년 크기의 거대한 공극(빈 공간)이 내포되어 있음을 확인하였다. 빅뱅설에 의하면 이러한 초은하단이 형성되려면 800억 년이 소요되어야 하는 데, 우주의 연령은 150-200억 년을 넘지 않는다는 것이다. 이처럼, 우주는 불균질한 상태이므로 빅뱅론자들의 주장과 상반된다. 이는 천문학자인 배로우(John Barrow)가 지적했듯이 '무엇인가 외적인 영향이 있었을 것'을 암시하는 데, 창조론에서는 그 힘을 창조주라 부르지만 일부의 일부 과학자들은 그 요인을 자연현상에서만 찾으려 한다.
이러한 모순을 설명하기 위해서 제시된 이론이 슬리퍼(Slipher 1912) 등의 인플레이션 대폭발설(Inflation theory)이다. 즉, 우주계란이 폭발한 후 10-32 초 동안에 우주가 급격히 팽창했으며, 이러한 인플레이션 기간 중에 우주의 불균형이 야기되었다는 것이다. 그 후부터 팽창속도가 급속히 줄어든 상태로 서서히 지금까지도 팽창을 계속하고 있다는 것이다. 이 설의 정당성을 입증하려면 우주배경복사의 세기가 위치에 따라 불규칙하다는 사실을 입증하는 것이 중요한 과제로 등장하게 되었다. 이러한 사실을 확인하기 위해 나사(NASA)가 발사한 위성이 코베위성(COBE; Cosmic Background Explorer 1989. 11)이었다, 코베연구팀의 스무트(G. Smoot 92. 4)는 위성에서 보내 온 6억3천만개의 자료를 분석하고서 우주배경복사에 있어서 6백만분의 1정도의 미세하나마 온도의 불균일성을 확인하였다고 발표하였다. [Barbara Goss Levi; COBE measures anisotropy in cosmic microwave background radiation, Physics Today, June, p 17, 1992]
그러나, 이처럼 정밀한 온도차이는 이 측정기구를 고안한 사람 중 하나가 그 장치가 그토록 민감한 온도를 감지할만큼 정밀한 것이 아니라고 발표한 바 있어 실험치에 대한 신뢰성에 의구를 갖게 된다.[Science, May 1, p 612, 1992] 이 글에서 코베연구팀의 책임자인 죠지 스무트는 '관측한 효과는 사실이지만, 그것이 틀릴 가능성이 있다...측정 자체가 사실일지라도 그것은 은하의 운동과 같은 다른 효과에 의해서도 일어날 수 있다'고 말한 바 있다.
이처럼, 배경복사광에 대해서는 다른 해석도 가능하기 때문에 빅뱅설을 증거하는 것으로 보기는 어렵다. [자얀트 나틀리카르; 대폭발설의 문제점, 과학교육, 7월호, 1985]
둘째, 빅뱅의 증거라는 적색편이설은 부정되고 있다. 적색편이현상(赤色編移現象 redshift)은 아인슈타인의 일반상대성원리(1916)로 예측이 되어 오던 것을 허블(Hubble 1929)이 처음 발견했으며, 바인버그에 의해 체계화된 이론이다. 적색편이란 지구에서 보다 멀리 있는 은하계에서 오는 빛일수록 붉은 빛을 띄는 현상을 말하는데, 이는 먼 곳의 은하계가 지구로부터 빠른 속도로 멀어져 가고 있음을 나타내는 증거라는 것이다. 예컨데, 1억 광년의 은하는 초속 2천Km, 10억 광년의 은하는 2만Km, 140억 광년 거리의 퀘이사는 28만km의 속도로 지구로부터 멀어져 가고 있다는 것이다. 이러한 이론으로부터 우주의 팽창이론이 대두된 것이다. 이와는 반대로, 광원이 관측자에게 가까이 올수록 빛이 푸른색을 띠게 되는 현상을 청색편이(靑色編移 blueshift)라 하며, 이 두 경우를 합하여 도플러효과(Doppler Effect)라고 부른다.
그러나, 많은 은하계가 발광물질에 의해 서로 연결되어 있으며, 한 쌍으로 되어 있는 은하계가 서로 다른 적색편이현상을 나타내기도 하고, 심지어 한 은하계가 서로 다른 여러 종류의 적색편이현상을 나타낸다는 사실이 밝혀졌다. 또, 어떤 은하계는 적색이 아닌 청색편이를 나타내는 경우도 확인되었다. 그래서, 독일의 막스프랑크 연구소의 저명한 천문학자인 알프(Halton C. Arp)를 비롯하여 영국의 호일(Fred Hoyle), 노벨상 수상자인 알후렌(Hannes Alfren), 벌비지(Godffrey Burbidge) 등은 빅뱅이론을 '구제불가능한 학설'로 비판하였다. 최근에는, 아리조나대학의 티프트(G. Tifft 1992)가 적색편이는 은하계의 후퇴로 발생하는 것이 아니라, 미지의 우주법칙에 의해 발생할 수 있다고 주장하여 큰 파문을 일으키고 있다.[Team Beardsley; Quantum Disssident, Scientific America, Dec. p 19, 1992]
이러한 적색편이 현상을 다른 방법으로 해석하기도 한다. 예컨데, 아인슈타인(1915)은 중력장에 의한 해석을 한 바 있다 그에 의하면, 인력에 역행하여 빛이 방출되면 빛의 파장이 조금씩 길어지며, 그 인력이 강할수록 빛의 파장도 길어진다는 것이다. [Paul M. Staidl; The Earth, the Stars and the Bible, Presbyterian & Reformed Publishing Company, 1979]
그로부터 10년 후 아담스(Adams 1925)는 시리우스 B라는 별에서 오는 적색편이현상은 중력장에 의한 것임을 확인하였다. 따라서, 적색편이현상을 우주의 팽창 때문이라고 주장하기가 어렵게 되었다. 최근에는 허블상수가 부정확할 뿐 아니라, 일정치도 않다는 지적도 나오고 있다.
셋째, 빅뱅이론의 또 다른 증거라는 차겁고 어두운 물질(CDK, cold dark matter)이론도 부정되고 있다. 지금까지 확인된 바에 의하면, 전 은하계의 질량을 합하여도 은하계 행성들의 총 원심력의 1/10정도밖에 담당하지 못 한다고 한다. 따라서, 은하계가 안정적으로 유지되려면 현재 관측되고 있는 천체질량의 9배가 더 필요하기 때문에, 빅뱅이론의 지지자들은 그것을 <차겁고 어두운 물질>(CDM)이라고 명명하고 그 실체를 찾아 왔다. 그들은 우주에 있는 CDM의 90-99%는 검출되지 않았으나, 거대은하집단의 생성에 필요한 인력(引力)은 공급할 수 있을 것으로 추측하고 있다. 이러한 대안으로 백색왜성, 중성자성, 작은 블랙홀설 등이 등장하였다.
그러나, 손더스 등(Will Saunders et al 1991)을 포함한 9인의 학자들은 97%의 확신을 가지고 CDM 이론을 배제할 수 있다고 하였다.[Will Saunders et al; Nature, 349, pp 32-38, 1991]. 또한, 미국 칼텍의 졸콥시(George Jorkopsy)는 CDM과 상반된 천체가 있음을 발견하고, CDM이론의 소멸을 예견하였다. [T.H. Maugh; Los Angeles Times, Feb. 5, p A29, San Diego, 1991]. 린들리(David Lindly) 역시 빅뱅이론의 한계성을 지적하였다. 그리고, 1991년 구미합작으로 발사된 렌트겐 위성인 로사트(ROSAT)는 X선 방사물질과 거대한 준성의 집단(지구에서 80-120 억광년 거리)을 발견했는데, 이러한 발견은 'CDM 이론의 파멸'을 의미하는 것이라고 펜실바니아 대학의 슈타인하르트(Paul Steinhardt)는 지적하였다. [R. Cowen; Science News, 139, p 52, 1991]
빅뱅설에서 적색편이현상으로 추정할 때 100 억광년 이상 떨어져 있는 천체는 빅뱅초기상태이므로, 은하상태가 아닌 성간물질의 형태이어야 한다. 그러나, 관측자료에 의하면 이들은 완전한 형체를 가진 은하임이 밝혀졌다고 한다.
넷째, 열역학법칙과 대치가 된다. 물질이 관찰할 수 없는 공간에서 현재의 상태로 진화되었다고 하는 정상상태이론(靜態論 steady state theory)이나 물질이 관찰될 수 없는 시간에 현재의 상태로 진화되었다고 하는 대폭발이론은 모두 열역학 1, 2 법칙에 위배된다(그림 6).
열역학 제1법칙은 에너지보존의 법칙(量的)으로 '우주계에서는 에너지가 생성도 소멸도 하지 않고 항상 일정하다'는 것이다. 형태는 변할 수 있으나 에너지의 총량은 불변이라는 것이다. 따라서, 우주의 최초 에너지는 어디서 왔는가 하는 문제에 봉착하게 된다. 에너지가 있다는 것은 인과율법칙에 의하면, 그것을 있게 한 원인이 있어야만 한다. 그러나, 진화론적 빅뱅설로는 이에 대한 아무런 해답이론이 없다. 진화론의 한계를 드러내게 마련이다. 또한 대폭발의 원동력이 무엇인지 설명할 수 없다는 취약점을 가지고 있다.
열역학 제2법칙은 무질서도의 증가법칙(質的)인 데, '외부와 고립된 폐쇄계에서는 그 계의 자유에너지가 점차 낮은 방향으로 반응이 진행되며, 궁극적으로는 완전한 무질서와 불가용성 에너지의 상태에 도달하게 된다.'는 것이다. 이 이론에 따르면, 우주는 언젠가 열사상태(熱死狀態 thermal death state)가 되어 먼지가 될 것으로 예견한다. 그러나, 빅뱅이론에서는 정반대로 무질서한 물질들이 모여 고도의 질서를 갖춘 항성으로 진화한 것이라 주장한다. 즉, 열역학 제2법칙과 정반대 방향으로 진화해 온 것이고 주장하고 있는 것이다.
열역학법칙은 창조론자나 진화론자 모두가 인정하는 법칙이라는 사실을 주목할 필요가 있다. 스튜어트(E.B. Stuart 1970)는 '과학사상 열역학 제2법칙에 어긋나는 실험법칙은 전혀 없는 권위있는 법칙'이라 하였고, 그레코(Frank Greco 1982)는 '모든 물리적 관찰에 의하면 열역학 제2법칙은 우주적인 것으로 모든 자연과정에 적용되는 법칙임을 확인해 준다.'고 하였다. 영국의 우주학자인 캘빈(Lord Kalvin 1977)은 '우주의 가용에너지는 점점 식어가고 있으며, 결국 유효에너지는 소진되고 말 것'이라고 하였다. 유명한 진화론자인 아시모프(Issac Ashimov 1970)도 '우주는 계속 무질서화 하고 있으며, 이러한 현상은 모든 것이 스스로 퇴화, 붕괴, 소멸, 소진이 된다는 열역학 제2법칙이 주장하고 있는 사실들'이라고 하였다. 대폭발로 우주가 생성되려면 창조주의 개입이 있어야만 가능한 일임을 보여주는 것이다.
다섯째, 확률적으로 불가능하다. 현재와 같은 방대한 우주가 120-180억년의 기간에 우연히 형성될 수 있는 확률은 너무 낮다. 이 역시 창조주의 개입이 없이는 불가능함을 암시한다. [Duane T. Gish; Big Bang 理論 崩壞, Impact No. 216, 聖書 科學 會, 水戶, 1991]
여섯째, 모든 행성의 회전방향이 일정해야 한다. 태양계의 행성운동이 동일해야 하겠지만, 실제로는 금성과 천왕성은 다른 행성들과 반대방향으로 회전한다. 태양계에 있는 50개 위성중 11개는 다른 대부분의 위성들과는 반대방향으로 회전한다.
또한, 위성들의 회전궤도가 적도면과 수평이 되어야 할 것이다. 그러나, 지구를 비롯한 많은 행성들과 위성들이 적도면과 수직이 아니라 기울어져 있다. 지구는 23.5도가 기울어져 있다.
일곱째, 내행성들의 대기조성이 수소와 헬륨으로 구성되어야 한다. 그러나, 지구에는 이들의 함량이 겨우 1%에 지나지 않는다. 수성과 금성의 경우도 이와 유사하다. 지구의 대기는 질소와 산소가 주성분이다. 빅뱅론에 의하면 헬륨은 다음의 과정을 통하여 생성된다고 한다.
① 중성자+양성자 = 중성자+광자
② 중수소+중수소 = 헬륨+중성자
③ 중수소+중수소 = 삼중수소+양성자
④ 중수소+삼중수소 = 헬륨+중성자
그러나, 헬륨은 불활성이므로 핵반응이 급속하게 중단되어 가벼운 기체들(리튬, 베릴륨, 붕소 등)만 형성된다.
여덟째, 자연계에 존재하는 네 종류의 힘(중력, 전자기력, 약력, 강력)은 대칭성과 규칙성을 가지고 작용한다. [유종인외 역; 현대물리학, 삼아사, 1984, 원저는 Paul A Tipler; Modern Physics] 그런데, 어떻게 가장 혼란스러운 방법인 폭발에 의해 대칭성과 규칙성이 생겨날 수 있겠는가? 빅뱅설은 그 어떠한 관찰가능한 기초자료도 가지고 있지 않다. [G. de Vacoleurs; The Care for a Hierachical Cosmology, Science 167, Feb, 1970]
이 밖에, 우주의 생성이론으로 연성설, 암흑반성설, 플라즈마설(plasma theory)등이 있으나 아직 학문적으로 수용되지 않고 있는 실정이다.
링크 - http://www.kacr.or.kr/databank/document/data/amazement/a2/a21/a21k12.htm
출처 - 도서
구분 - 3
옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=697
참고 : 5881|5877|5871|5849|5829|5807|5781|5805|5677|5570|5552|5543|5487|5449|5325|5324|5236|5302|5290|5289|5221|5213|5201|5106|5156|5079|5078|5080|4727|4595|4427|4370|4291|4255|4006|4045|4042|4009|3933|3365|2607|2731|3941|3983
우주는 어떻게 시작했을까 ?
빅뱅 시나리오에 의하면 우주는 초기의 원시 불덩이(또는 火口)가 대폭발을 일으켜 태어났다고 한다. 폭발이 일어난 뒤에 우주는 팽창이 거듭되고, 물질이 생겨나, 우주 초기의 수십억년 내에 팽창우주에서 물질은 여기저기 거대한 덩어리를 이루고, 이 덩어리들은 또 분열을 일으켜서 은하나 은하단이 형성됐고, 이 은하단 내에서 태양과 같은 별과 지구와 같은 행성이 만들어졌다는 것이 빅뱅(Big Bang) 이론의 핵심내용이다. 미국창조과학회 발행 ORIGIN 시리즈의 내용을 편역한 본 논고에서는 우주가 '빅뱅 이론' 이 제안하는 것같이 무질서한 폭발로 시작했거나 진화했다는 과학적 증명은 아직 이루어지지 않았음을 밝히고 있다. -편집자주-
많은 진화론자들은 별들과 지구가 거대한 폭발에 의해 존재케 되었다고 믿고 있다. 이것이 위에서 요약한 빅뱅이론인 것이다. 이 이론은 우주의 모든 물질과 에너지가 한때는 옷핀의 끝보다 작은 한 점에 모여있었다고 가정하는 것에서부터 시작하는데, 빅뱅의 주창자들은 근원이 알려지지 않은 이 이론적인 물체가 어느 기간동안 (기간이 알려지지 않은) 빈 공간에 놓여 있다가 갑자기 폭발했다는 것이다. 그로 인하여 별들과 성단들과 행성들이 점차적으로 생성되었다는 것이다.
우주론
우주의 기원에 관한 이론들은 과학적이라 말하기 어렵다. 왜냐하면 그것은 먼 과거의 사건들이어서 지금 과학적 도구나 수단들을 사용하여 반복되거나 시험되어질 수 없기 때문이다. 빅뱅이론을 지지하는 주된 증거로 사용되는 것은 지구에서 관측할 때 별에서부터 나오는 소위 빛의 '적색 이동'인데, 그것은 많은 성단으로부터(모두가 아닌) 나오는 빛의 스펙트럼이 적색 쪽으로 치우쳐서 나타난다는 것이다.
빛의 도플러 효과
매우 빨리 움직이는 물체로부터 나오는 빛의 스펙트럼은 관측자에 따라 팽창되거나 수축된다. 물체가 관측자로부터 멀어질 경우 빛의 스펙트럼이 늘어나 더욱 붉게 나타나며, 반대로 관측자 쪽으로 움직일 경우 빛의 스펙트럼은 압축되어져서 푸르게 나타난다.
일부 과학자들은 대부분의 성단에서 관측되는 빛의 편이 현상이 도플러 효과에 기인한 것이어서, 그것이 빅뱅의 시작점이라 말하는 어떤 중심점으로부터 성단이 멀어져 가는 증거라 생각한다. (하지만 우주가 팽창함에도 불구하고 이것은 진화론이나 빅뱅이론에 대한 직접적 증거는 결코 아니다. 우주의 팽창은 창조론에 의해서도 얼마든지 설명되어 질 수 있기 때문이다. 또한 어떤 종류의 빅뱅이 일어났다 하더라도 그것이 필연적으로 진화론을 지지하는 것은 더더욱 아니다).
적색편이 적용의 문제점
(1) 상대적으로 가까운 몇몇 별들은 엄청나게 큰 적색편이 값을 갖는다. 그렇다면 이러한 별들이 엄청나게 빠른 속도로 멀어져 갈까? 그것은 아주 회의적이다. 적색편이의 또 다른 원인이 있지 않을까? 또 상대적으로 아주 가까운 거리에 쌍으로 있는 여러 성단들이 있다. 그 중 몇몇은 다리 같은 역할을 하는 발광물질에 의해 연결되어 있다. 또한 쌍으로 존재하는 성단의 다른 하나와 급격히 다른 적색편이를 갖는 경우도 있다. 이것이 두 성단간에 극심한 속도 차가 있음을 의미하는가? (예를 들면 있을 수 없는 초당 9000 km 이상의 속도차이) 이것은 불합리하게 보인다. 왜냐하면 이 성단들은 서로 닿아 있거나 극도로 가까이 있기 때문이다. 그렇다면 관측된 색의 차이는 도플러 효과와 아무 연관도 없는 것이 아닐까?
(2) 동일한 물체에 대한 여러 다른 적색편이가 관측되었다! 그러면 그 물체가 동시에 여러 다른 방향으로 움직일까? 아니면 도플러효과가 잘못된 설명일까?
(3) 성단들 모두가 적색편이를 갖는 것이 아니다. 몇몇은 청색편이를 갖기도 한다. 이들은 모두 빅뱅이론의 문제점을 보여주는 좋은 실례이다.
그러면 적색편이는 무엇 때문에 나타나는가?
(1) 관측된 적색편이는 후퇴운동에 의한 것이 아닌 다른 운동에 의한 것일 수 있다.
(a) 몇몇 이들은 팽창에 의한 것이라기보다는 우주의 원운동의 증거라고 생각한다.
(b) 또한 매우 빠른 속도로 우리로부터 멀어져 가는 것이라기보다는 ”붉은 색을 띤” 성단들은 상대적으로 별로 움직이지 않을지도 모른다는 견해도 있다.
(2) 모든 물체간에 작용하는 인력인 중력은 빛의 적색편이를 일으킬 수 있다. 이것은 아인슈타인에 의해 일찍이 예측되기도 하였다. 우주전체를 통해 거대한 물체들에 의한 거대한 중력이 관측된 적색편이 대부분의 이유라고 말하는 이들도 있다.
(3) 적색편이의 다른 이론들로는 '광자 붕괴' 또는 '피곤한 빛' 이론이 있다.
폭발이 있었다면 실제로 뭘 만들었을까?
많은 과학자들은 방향감각이 없는 빅뱅이론을 비롯 일련의 방향성 없는 사건들이 우주를 형성할 수 있었다는 진화론의 주장을 신빙성 없어한다. 진화론자들은 태양계, 식물들, 동물들, 인간들의 창조의 궁극적인 책임을 빅뱅에 돌려버리고 있다.
그러나 폭발은 소용돌이나 흐름 같은 것들은 만들어 낼 수 있지만 진화론자들이 바라는 것처럼 복잡하고 질서정연한 것들을 만들어내는 것이 관측된 적이 없다. 폭발들은 복잡성을 파괴시키고 무질서를 창출할 따름이다. 거대한 화산폭발을 가정해 보자. 바위들과 먼지들이 날아와서 지면에 차곡차곡 싸여 훌륭한 건축물들로 짜여진 도시를 형성하는 일이 생길 수 있을까? 화산폭발로 탄더미나 자갈들이 교묘히 조합되어 훌륭한 석조도시(石造都市)를 이루는 경기장이나 가옥, 신전들이 짜 맞추어질 수 있을 것인가? 그 대답은 한 마디로 N0 다.
많은 이들은 빅뱅이라는 폭발이 궁극적으로 모든 놀라운 성단, 행성, 물리법칙들을 만들 수 있었고, 모든 창조물들과 식물들의 존재들을 이끌었다는 것은 믿기에는 너무 황당한 얘기라고 생각한다. 우주는 앞서나온 석조도시 보다도 훨씬 더 놀랍고 정교하다. 심지어 몇몇 진화론자들조차도 희망 없는 이론이라 칭하며 빅뱅이론을 버리는 경우도 있다.
우주전체를 통하여 우연한 사건들과 퇴색의 증거들이 있음에도 불구하고 (상호복제나 별들의 소멸이나 폭발 등), 많은 과학자들과 철학자들은 만물의 놀라운 고안되어짐과 상관관계 뒤에 감추어진 이치를 주목하고 있다. 과학자들이 우주를 연구하면 할수록, 그것의 위대한 질서들과 복잡성, 그리고 고안되어짐을 나타내는 증거들을 하나하나 발견하게 되는 것이다.
진화 대 자연의 기본법칙
수많은 저명한 과학자들이 충분히 시간과 기회가 주어졌을 때 진화가 물리적으로 가능한가를 알아보기 위해 자연의 기본법칙들을 연구해 왔다. 결론은 진화가 있을 수 없다는 것이다. 그 이유 중 하나가 바로 열역학 제 2법칙이다.
과학법칙
자연의 기본적이고 불변의 원리이며, 우주를 통하여 매우 광범위한 측정과 실험에 의하며, 반복적으로 불변임이 증명되어진 현상. (ex. 중력법칙, 운동의 법칙).
열역학
열에 대한 연구, 에너지의 이동과 교환의 유효성을 연구하는 물리의 분야이다.
열역학 제 2법칙
열역학 제 2법칙은 일상생활에서 친근한 기본 원리들을 다루고 있다. 이 법칙은 시간이 흐름에 따라 왜 모든 것들이 궁극적으로 분해되고 붕괴되는지에 대해 설명한다. 물질적인 것들은 영원하지 않다. 모든 것은 변화하며 무질서가 증가하는 것이다. 옷들은 낡아져가고 실밥이 풀어져가고, 궁극적으로는 먼지들이 되어버린다. 모든 것들은 나이를 먹고 낡아져 간다. 죽음은 이 법칙의 당연스런 결과들인 것이다.
제 2법칙의 효과가 나타나지 않는 곳은 우주 어디에도 없다. 매년 이 법칙의 효과들을 보상하기 위해서 많은 노력들이 기울여진다 (보수, 페인트칠, 의료비 청구서 등). 궁극적으로 자연의 모든 것들이 이 불변의 법칙을 따라간다. 물리학자 켈빈 경은 ”이 법칙은 우주의 사용 가능한 에너지가, 점점 더 적어짐을 의미한다. 궁극적으로 이용 가능한 에너지는 없게 된다. 이 사실로부터 자연계에서 가장 있을법한 상태(가장 가능성이 많은 상태)는 무질서의 상태라는 것을 알 수 있다. 모든 자연계는 가만히 놔두면 퇴화된다.”고 묘사한다. 화합물들은, 가만히 놔두면, 궁극적으로는 더 간단한 물질로 분해됨은 잘 알려진 사실이다. 그것들은 궁극적으로 더 복잡해지지 않는다.
외부의 힘은 어느 시간동안 질서를 증가시킬 수 있다 (상당히 큰 에너지의 소모와 고안됨). 그런데 진화론은 복잡성과 질서가 더욱 증가해 가는 보편적 법칙을 요구한다. 하지만, 그런 힘은 아직 발견된 적이 없다. 실제 세계에서 사물의 진행 흐름은 항상 하향적이지 상향적이 아니라는 것이다. 즉, 제 2법칙은 진화론과 상반된다. 모든 실험과 관측은 제 2법칙이 모든 자연현상에 적용되는 보편적인 법칙이라는 것을 확증해 주고 있다.
엔트로피
열역학 제 2법칙과 연관된 용어 엔트로피란 우주의 무질서도를 측정하는 정도를 말한다. 무질서도가 클수록 엔트로피도 증가한다. 우주의 모든 것이 완전히 무질서해지고, 무작위적일 때 결국, 우주의 엔트로피의 증가는 그 최대에 이르게 되며, 이때는 생명도 열도 전혀 없는 상태이며, 그 이후로는 아무런 변화가 일어나지 않게 된다.
진화론은 물리법칙들과 원자들이 더욱 복잡성이 증가하며, 이롭고, 질서 있는 정렬로 자기 스스로 조직해 가는 것을 요구한다. 따라서 수억의 사물들이 더욱 질서 있고, 복잡한 상태로 상향적으로 발전해 나가리라고 가정한다. 그러나, 과학의 기본법칙인 열역학 제 2법칙은 그 반대이다. 복잡하며 질서 있던 정렬들은 시간이 진행함에 따라 더욱 단순해지고, 무질서해진다.
만약 진화론이 사실이라면 열역학 제 2법칙에 의한 ”정렬들을 흐트려 뜨림”의 방향으로 작용하는 강력하고 궁극적인 경향을 지속적으로 없앨 수 있는 강력한 힘이나 어떤 작용이 반드시 존재해야한다. 그리고 그것은 모든 과학자들에게 아주 명백하게 보여야할 것이다. 하지만, 자연에 이러한 힘은 아직 발견된 적이 없다.
많은 과학자들은 제대로 이해되어지기만 한다면 제 2법칙이 진화론을 반박하기에 충분하다고 믿는다. 사실, 그것이 여러 진화론자들이 진화론을 버리고 창조론을 선호하게 된 주요한 이유이다.
열린 계 Vs 닫힌 계
열린 열역학 계들은 주변과 열, 빛, 또는 물질을 교환한다. 닫힌 계들은 그렇지 않는다. 어떤 외부 에너지도 닫힌 계에 유입되지 않는다. 지구는 열린 계인 것이다. 지구는 태양으로부터 외부에너지를 받아들이기도 한다. 닫힌 계에서 상향적이며, 복잡한 조직을 창조하기 위해서는 외부에너지와 외부의 정보를 필요로 한다.
진화론자들은 지구가 태양으로부터 외부에너지를 받기 때문에 열역학 제 2법칙은 지구에서의 진화에는 적용이 안 된다고 주장한다. 즉, 태양의 에너지가 우리의 아름다운 행성에서의 생명을 창조하는 데 도움을 주었다고 하는 것이다. 하지만, 단순히 에너지의 보탬만으로 이 엄청난 위업을 이룰 수 있을까?
살아있는 식물과 죽은 것을 비교해 보자. 죽은 식물도 산 식물과 똑같은 구조를 지니고 있다. 한때 그것은 씨앗으로부터 시작하여 일시적으로 자신의 질서를 증가시키며 줄기, 잎, 뿌리, 꽃들을 생성하며 성장하는데 태양에너지를 사용했다. 에너지의 보탬만으로 죽은 식 물을 살아나게 할 수 있을까? 정말 강력한 진화적인 힘이 우주에 실제로 작용하고 있다면, 그리고 지구의 열린계가 모든 차이를 만들었다면, 충분한 물과 빛과 유사한 것들이 공급되었다고 가정했을 때, 왜 태양에너지가 죽은 식물을 다시 살리지 못할까? 죽은 식물이 태양으로부터 에너지를 흡수할 때 실제로 무엇이 일어날까? 식물의 내부조직은 감소한다. 그것은 더욱 더 붕괴하고 가장 간단한 구조로 분해되어 간다. 태양에너지는 단지 분해를 가속시킬 따름이다.
궁극적 요소
저명한 과학자이며 생명의 기원에 관한 전문가인 A. E. 와일더 스미스 박사는 다음과 같이 설명한다.
”죽은 막대기와 살아있는 난초의 차이가 무엇일까? 그것은 난초는 그 안에 목적론적 법칙(teleonomy)를 갖고 있다는 것일 게다. 그것은 에너지를 받아들여 질서를 증가시키는 기계 같은 것이기도 하다. 생명이 있는 곳마다 teleonomy가 존재하여 그것으로 태양에너지를 포획하여 일시적으로 질서를 증가시키며 사물을 성장케 하는 것이다.”
Teleonomy
생명체에 저장된 정보 teleonomy는 고안됨과 목적을 포함하는 개념 등을 포함한다. Non-teleonomy란 설계를 포함하지 않는, 즉 ”방향성 없음”을 말한다. 생명체의 teleonomy는 gene안에 저장된 어떤 것이다. Teleonomy는 에너지와 물질을 사용하여 질서와 복잡성을 만든다. 도대체 어디서 생명체의 teleonomy가 유래했을까? Teleonomy (질서 있게 만드는 원리, 노하우)가 물질 그 자체에는 존재하지 않는다는 사실을 주목해야 할 필요가 있다. 물질, 그 자체는 창조적이지 못하다. 이에 대해 와일더 스미스 박사는 다음과 같이 말한다.
”세포에 관한 순수 화학자체로서는 세포작용이 화학적임에도 불구하고 그것을 충분히 설명하지 못한다. 세포의 화학작용은 원자나 분자에는 존재하지 않는 정보에 의해서 통제되기 때문이다.”
창조론자들은 세포들은 그 잉태이후, 세심하게 고안되었으며, 한 세대에서 다음 세대로 전달되는 입력된 정보에 의해 그 자신을 세워간다고 믿는다.
창조
창조론자들이 창조라는 단어를 언급할 때는 우주의 원래 창조가 완전히 작용하는 형태로의 우주를 말한다. 많은 창조론자들은 유일하며, 일회적 사건으로서의 창조, 그리고 바다와 땅과 완전한 모습의 나무와 별들과 달과 새들과 물고기들과 땅의 동물들과 인간들을 일주일간 순서대로 지으셨다고 묘사하는 창세기를 실제 역사적인 설명으로 받아들인다(이 순서가 진화론에 의해 설명하는 존재들의 순서들과 현저한 대조를 이룸에 주목 할 필요가 있다. 예를 들면 창세기는 지구와 그 식물들이 별들이나 해와 달들이 존재하기 이전에 완전히 형성되어 있었다는 것을 암시한다).
우주의 기원에 대한 최저 하한선
우주의 기원을 설명하려는 주된 두 생각은 진화론과 창조론이다. 양쪽 모두 다 경험하거나, 시험해 볼 수 없는 아주 먼 과거의 사건들을 다루고 있기 때문에, 어느 개념들도 과학을 통하여서 전적으로 옳거나, 또한 전적으로 옳지 않다는 것을 증명하는 것은 불가능하다. 또한 우주가 '빅뱅이론'이 제안하는 것같이 시작했거나 진화했다는데 대한 과학적 증명은 불가능하다. 그러나 빅뱅이론은 상당한 과학적 문제점을 품고 있다. 경험 있고 지적인 많은 과학자들은 우주의 기원에 관한 설명에 있어서, 모든 형태의 진화론들이 알려진 사실들과 물리법칙들에 기초로 해서 판단할 때 그 신뢰성에 있어서 매우 불만족스러움을 지적하고 있다는 점을 끝으로 본 논고를 마무리하려 한다.
제 89호 [1994. 1~3]
출처 - 창조지
구분 - 3
옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=25
참고 :
빛이란 무엇인가?
(What is light?)
과학에 관한 간단한 질문도 답은 종종 간단하지 않습니다. 빛이 좋은 실례입니다. 빛은 입자 성질과 파동 성질을 동시에 가지고 있습니다. 즉, 빛은 때때로 보이지 않는 입자 같은 성질을 가져 광자라고 불립니다. 광자는 전자 같은 다른 입자와 충돌할 수 있고, 아주 작은 대리석 공처럼 굴절됩니다. 동시에 빛은 물결파 또는 음파와 유사한 파장을 가집니다.
과학자들은 이 이상한 빛의 이중성을 완전히 이해하지 못한 채 받아들입니다. 물론 우리는 가시광선에 대해 잘 알고 있습니다. 태양은 우리 낮을 밝히는 환상적인 색깔을 만들어 냅니다. 무지개, 푸른 하늘, 붉은 황혼, 모두 태양이 분광색으로 분리된 결과입니다. 그러나 이 가시광선은 단지 작은 일부분에 지나지 않습니다.
또한 태양과 별들은 우리 눈이 볼 수 없는 많은 종류의 빛을 방사합니다. 당신은 어느 정도 이런 빛의 종류에 대해 들은 적이 있을 것입니다. 전파, 마이크로파, 자외선, 적외선, Ｘ선, γ선.... 이런 온갖 종류의 빛들이 하늘에 끊임없이 넘칩니다. 만일 우리가 그들 모두를 볼 수 있다면, 하늘은 그 빛들로 인해 밝게 보일 것입니다. 비록 이것이 위험하게 들리지만, 우주 공간으로부터의 마이크로파가 극히 적어 전자 레인지의 내부에서 발생되는 그것들보다 훨씬 약하다라는 점에 유의할 필요가 있습니다.
또한, 대부분의 자외선과 Ｘ선은 지구의 대기에 의해 안전하게 흡수됩니다. 최근에 이 보이지 않는 빛을 감지하고 알아내기 위해 기계들이 만들어졌습니다. 예를 들면 적외선 망원경은 우리에게 항성과 은하에 대해 많은 새로운 사실들을 알려 줍니다. 그리고 전파 수신기들도 거대한 접시의 형태로 세워졌습니다. 눈으로 볼 수 있는 것 보다 훨씬 많은 빛들이 우주 공간에 있습니다. 그리고 각각의 빛은 눈에 보이거나 보이지 않거나 우주에 관해 자신들의 고유한 정보를 가지고 있습니다.
빛은 어둠에 반대되는 것으로 태초에 창조된 것의 일부분입니다 (창세기 1:3). 하나님은 빛
이시며(요한일서 1:5), 하늘의 빛들의 아버지십니다(야고보서 1:17). 빛은 순수하고 아름답고 인간의 이해를 뛰어넘는 것이기에 적당한 표현이라고 생각됩니다. 기독교인들은 이 형상의 일부분이어야 합니다. 왜냐하면 우리 기독교인들은 우리의 빛을 사람 앞에 비춰야 하기 때문입니다(마태복음 5:16).
번역 - 미디어위원회
링크 - http://www.kacr.or.kr/databank/document/data/amazement/a2/a25/a25a3.htm
http://www.answersingenesis.org/docs/411.asp
출처 - AIG
구분 - 2
옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=436
허블의 법칙
: 허블상수와 오래된 우주의 나이
(The Hubble Law)
Don B. DeYoung, Ph. D.
서론
허블(Hubble)이라는 이름은 현대 천문학과 밀접한 관계에 있다. 허블 망원경(Hubble telescope), 허블 상수(Hubble constant) 또는 허블 변수, 허블 길이와 다이아그램(Hubble length and diagram), 그리고 허블 법칙(Hubble law)이 있다. 허블 상수 H 는 특별한 중요성을 가지고 있다. 그것은 우주가 얼마나 빨리 팽창하고 있는지를 측정하는 것으로 정의되어진다. 많은 천문학자들은 H 가 우주의 나이를 아는 데에 중요한 열쇠인 것으로 믿고 있다. 오늘날 사람들 사이에 우주의 나이에 관해서는 커다한 혼란이 일어나고 있다. 그리고 그렇게 된 정당한 이유들이 있다. 천문학 논문들은 우주의 나이에 대해서 60억 년부터 250억 년 이상까지 각각 다른 의견들을 가지고 있는 것처럼 보인다. 가끔 어떤 구형 성단의 나이는 심지어 우주 자체의 나이보다 더 오래된 것으로 보고되기까지 한다.[1] 이러한 혼란의 주된 이유에는 허블 상수가 포함되어 있다. 그 값은 수십년 동안 천문학자들을 괴롭혀 왔다. 그렇지만 아직도 확실한 값은 알려져 있지 않다. 사실, 우주의 나이는 오늘날의 천문학에서 대답되지 않는 많은 질문들 중에 단지 하나일 뿐이다. 아래의 부록 A는 천문학에서 그러한 근본적인 질문들을 제시해 놓았다.
에드윈 포웰 허블 (Edwin Powell Hubble, 1889-1953)
그가 죽은 지 거의 반세기가 지나가지만, 에드윈 허블은 천문학 분야에서 아직도 깊숙이 자리 잡고 있다. 그는 실제적으로 현대 천문학에서 사용되는 공식 문서형태 등과 같은 것에 그의 기록 스타일들이 자주 발견된다.
전형적인 허블의 문장은 다음과 같다.
“성운(Nebulae)은 단독으로, 혹은 수백여 개가 치밀하게 성단을 이루며 여러 크기의 그룹으로 발견된다.” [2, 3, 4]
에드윈 허블(Edwin Hubble)은 미국 미조리주에서 7명의 자녀들 중 하나로 태어났다. 그는 고등학교에서 명예로운 학생이었고, 또한 운동을 잘하는 학생이었다. 16세에 그는 물리학과 천문학을 공부하기 위해서 유명한 시카고 대학에 입학했다. 그후 그는 로데스(Rhodes) 장학금은 받고, 영국 옥스퍼드에 있는 퀸즈 대학(Queen’s College)에 들어가 법률(law)를 공부하고 학위를 취득했다. 그러나 허블에게 법률 분야는 적성에 맞지 않았다. 그는 인디아나주에서 야구부 코치가 되었다. 그리고 다시 천문학으로 박사 학위를 하기 위해서 시카고로 돌아왔다. 그리고 미국이 제1차 세계대전에 참가하던 해인 1917년에 박사학위를 받았다. 그는 참전하여 2년 동안 유럽에서 공훈을 세웠고, 고향으로 돌아와 캘리포니아 남부의 윌슨산 천문대(Mount Wilson Observatory)에서 천문학 경력을 쌓기 시작하였다.
그리고 그 이후 4세기 반 동안, 허블은 2.54m(100 inch)의 윌슨 망원경(Wilson telescope)을 사용하여 많은 주요한 발견들을 하였다. 그는 망원경을 관측할 때 항상 넥타이를 착용하였는데, 관측할 때의 형식 스타일을 만들어 내었다. 그는 두 권의 고전적인 책 ‘성운의 세계(The Realm of the Nebulae)’ (1936)와 ‘우주론의 관측 입문서(The Observational Approach to Cosmology)’ (1937)을 썼다. 에드윈 허블은 분명히 신앙인이 아니었다. 그의 책에서건 자서전에서건 성서나, 성서적 창조에 대해서는 조금도 언급하고 있지 않다.
제2차 세계대전 동안 허블은 그의 재능을 미육군 발리스틱 연구소(Ballistics Research Lab)에서 발휘하였다. 동시에 그는 윌슨 산으로부터 80 km 떨어져 있는 팔로마 산(Mount Palomar)에 유명한 5.08m(200 inch)의 헤일 망원경(Hale telescope) 설치 계획을 도왔다. 허블은 1953년 뇌졸중으로 쓰러질 때까지 팔로마에서 그의 연구를 계속하였다.
허블의 발견들
허블은 천문학 분야에서 오랫동안 성공적인 연구들을 수행했다. 그의 업적 중에서 가장 유명한 3 가지를 소개하도록 하겠다.
첫째로, 허블은 알려져있던 별들 사이의 거리 척도를 엄청나게 확장시켰다. 여러 해 동안, 밤하늘에서 발견되는 어떤 나선형 성운 물체(spiral nebular objects)들에 관해서 논쟁이 계속되고 있었다. 이것은 1920년에 국립과학 아카데미에서 유명한 ‘샤플리-커티즈 논쟁(Shapley-Curtis debate)’에서 최고조에 달했다. 윌슨산 천문대(Mount Wilson Observatory)의 할로우 샤플리(Harlow Shapley)는 미스터리한 성운들은 우리 은하계(Milky Way galaxy) 내에 있는 작고 가까이에 있는 가스 구름들이라고 믿고 있었다. 그러나 근처에 있던 릭 천문대(Lick Observatory)의 허버 커티즈(Heber Curtis)는 그 물체들은 사실 그들 자체가 매우 멀리 떨어진 그리고 매우 커다란 은하들이라고 반박했다. 이 시기에 윌슨산에 새로운 100인치 망원경이 완성되었고, 그 ‘첫번째 빛(first light)’을 보게 되었다. 에드윈 허블은 재빠르게 나선 성운들에 관한 연구를 시작했다. 특별히 그에게 흥미로웠던 하나는 우주 물체들에 대한 샤를 메시에 목록(Charles Messier catalogue, 프랑스 천문학자 샤를 메시에가 만든 천체목록)에서 M-31로 라벨이 붙여진 안드로메다(Andromeda) 라고 불렸던 은하였다. 허블이 보았던 것은 나선형 팔 내에 있는 개개의 항성들이었다. 더욱 중요한 것은, 이들 별들의 일부는 지구로부터의 거리를 나타내는 세페이드 변광성(Cepheid variables)들이었다. (아래의 부록 B를 보라).
처음에 허블은 안드로메다까지의 거리가 93만 광년이라는 잘못된 거리를 도출해 내었다. 오늘날에 그 거리는 220만 광년으로 알려져 있다. 1920년 논쟁에서 허버 커티즈가 옳았다. 그 성운들의 다수는 정말로 먼 은하들이었다. 때때로 우주의 이 건축용 조각들은 부정확하게 ‘섬우주(island universes)’라고 불려진다. 그러한 은하(galaxies)들은 각각 전형적으로 약 1,000억 개의 항성(stars)들을 포함하고 있다. 또한, 우주에는 이러한 은하들이 대략 1,000억 개가 존재하는 것으로 알려져 있다. 따라서 현재까지 가시적 우주 안에는 대략 1022(10 billion trillion) 개의 항성들이 존재하는 것으로 알려져 있다.
허블의 두 번째 공헌은 은하들의 분명한 타입들을 목록화 한 것이다. 이것들은 타원(elliptical), 나선(spiral), 막대나선(barred spiral), 불규칙(irregular) 형태들을 포함한다. 허블 이후 많은 천문학자들은 한 타입의 은하는 수십억 년에 걸쳐서 다른 형태로 진화해 나간다고 제안해오고 있다. 일부 천문학자들은 타원은하는 나선은하로 진화한다고 믿고 있고, 다른 천문학자들은 나선은하에서 타원은하로 진화한다고 믿고 있다. 실제로, 그러한 은하 진화의 증거는 부족하다. 만약 은하들이 정말로 변화된다면, 러셀 험프리(Russell Humphreys, ‘Starlight and Time’의 저자)의 상대론적 우주론(relativistic cosmology)은 창조론적 설명을 제공하고 있는 것이다.[5] 이 모델에서, 은하들은 그들 자신을 기준(reference)으로한 틀에서는 매우 천천히 나이를 먹게될 것이지만, 지구를 기준으로한 젊은 세계의 틀에서는 완전히 다른 시간 척도로 나이를 가지게 되는 것이다.
허블은 그의 세 번째 공헌은 천문학에서 가장 잘 알려져 있다. 이것은 은하들이 팽창되는 우주에서 바깥쪽으로 움직이고 있으며, 그 속도(speed)는 그들의 거리(distance)에 비례한다는 주장이다. 천문학자인 베스트로 슬리퍼(Vesto Slipher)는 1912년에 성운들의 후퇴에 대한 적색편이(red-shifts)들을 보고했다. 그러나, 우주의 총체적인 팽창을 제안했던 사람은 허블이었다. 그의 유명한 1929년 논문에서, 그는 허블법칙(Hubble Law)으로서 알려지게된 ‘적색편이의 법칙(law of red-shifts)’을 기술하였다.[6]
우주의 외관적인 팽창은 빠르게 우주 기원(origins)에 관한 빅뱅 이론(Big Bang theory)의 주요한 증거 중의 하나가 되었다. 허블이 별들의 적색편이의 속도를 해석하는 데에 항상 불확신 가운데 있었다는 것은 흥미롭다. 그는 ‘겉보기 속도(apparent velocities)’에 대해서 말했었지만, 이러한 성격 부여(qualification)는 오늘날 좀처럼 고려되지 않고 있다.
창조론적 시각에서도, 우주의 팽창은 아마도 사실일 것이다. 그러나 빅뱅적 해석은 전적으로 불필요하다. 대신, 우주는 안정성(stability)을 위해 팽창 방식(expanding mode)으로 창조되었을 가능성이 매우 높다. 팽창이 없다면, 중력(gravity)은 우주 그 자체를 붕괴시키기 시작하는 원인이 될 것이다. 행성들의 공전과 항성과 은하들의 회전과 같은 많은 다른 운동들도 또한 안정적이고, 의존할 수 있는 우주를 제공하기 위한 같은 기능을 수행하고 있는 것이다.
허블 상수 (The Hubble Constant)
은하들에 대한 팽창 속도(v)와 거리(d)의 관계는 다음과 같이 쓰여질 수 있다.
v = H × d (1)
여기서 H 는 비례상수(proportionality constant), 또는 허블상수(Hubble constant)이다. 그리고 v는 겉보기속도(apparent velocity)이다. 즉, 속도가 정말로 적색편이의 원인이었다면, 관측된 적색편이를 만드는 속도이다. 그 공식에 의하면, 은하들의 속도는 우주 바깥쪽으로 거리가 멀어짐에 따라 직선적으로 증가한다.
허블의 관계식은 수십억 광년의 스케일로 은하의 거리들을 측정하는 데에 매우 많이 사용된다. 이 기법에서는 첫째, 근처에서 후퇴하고 있는 은하(보정 은하, calibration galaxies)들 중에서 v와 d가 같이 알려져있는 은하들을 선정한다. 이것으로부터 H 의 값이 결정되어질 수 있다. 그 다음 먼 거리의 은하들은 적색편이를 측정하여 그들의 속도를 알아낸 다음, 은하들까지의 거리가 계산되는 것이다.
그러나 실제 적용한다는 것은 그렇게 간단한 것이 아니다. 허블상수를 결정하는, 허블법칙의 보정은 하나의 어려운 문제임이 입증되었다. 은하들의 속도 v는 적색편이가 진정한 별들의 운동에 기인한다는 가정 하에서 측정될 수 있는 것이다. 그리고 은하들의 거리는 더 큰 도전이 되고 있다. 하나는 전형적으로 다른 은하에서 거리를 알 수 있다는 세페이드 변광성에 대한 것이다. (아래 부록 B를 보라). 그리고 이들 보정 은하(calibration galaxies)들은 예를 들면 허블의 관계식이 적용되지 않는 안드로메다 훨씬 너머에 있는 것들이어야만 한다. 안드로메다 은하는 우리의 근처에 있는 30개 정도의 국소적 은하 그룹들에 속해 있다. 안드로메다는 사실 중력적 인력(gravity attraction)에 기인하여 우리의 은하계(Milky Way)쪽으로 움직이고 있으며, 그 빛은 약간의 청색편이(blue-shift)를 보여주고 있다. 빅뱅 모델에서는 우주 자체가 팽창하고 있다는 주장하는 것에 주목하라. 이 과정에서 은하들은 바깥쪽으로 움직이고 있는 것이다.
많은 최근의 활동에는 대략 5,000만 광년 떨어져 있는 은하계의 큰 처녀 자리(Virgo cluster)에 있는 맥동하는 변광성 세페이드(Cepheids)를 탐지해오고 있는 것을 포함하고 있다. 이 은하들은 허블상수에 대한 대략적 평가를 할 수 있게 한다. 이것을 외삽하여, 처녀자리보다 훨씬 멀리 떨어져 있는 은하들의 거리를 평가하는 데에 허블법칙이 사용된다. 이것은 ‘붓스트랩 기법(bootstrap technique)’ 이라고 불려지는 것으로, 나중의 결론이 초기의 비판받고 있는 측정에 강하게 기초하고 있는 것이다. 초기의 작은 실수는 나중에 의미없는 결과를 가져올 수 있다.
허블 법칙에 사용되는 단위는 다음과 같다.
v (kilometer/second) = Hd (megaparsecs)
처녀자리 은하의 전형적인 후퇴 속도는 대략 1,200 km/second 이다. 1 파섹(parsec)는 3.26 광년이다. 1 메가파섹(megaparsec)은 1백만 파섹이고, 326만 광년, 또는 18×1018 마일 (29×1018 km) 이다.
빅뱅 시나리오에서, H 는 중력에 의한 점진적인 제동 효과(braking effect) 때문에, 시간이 지나면서 감소해왔다고 생각하고 있다. 상수는 우주가 얼마나 빠르게 팽창하고 있는지에 대한 측정값이다. 그리고 이 팽창은 우주가 젊었을 때 더 컸을 것이라는 것이다. 따라서 H 는 정확하게 말하면 상수가 아니라, 변화하는 변수이다. 빅뱅 열광자들에게, H 의 역수는 우주 나이의 하나의 상한선(an upper limit)이 되고 있다.
이 단위들과 더불어, H 의 역수가 우주의 나이(년)를 나타내기 위해서는 9.64×1011을 곱해야만 한다. 따라서 H = 50 이라면
Universe age = 1/50 × 9.64 × 1011 = 19.3 billion years
그러한 값들은 천문학자들에 의해서 대충 다루어진다. 왜냐하면 H 값은 시간에 따라 감소되었다고 그들도 의심하기 때문이다. 그러므로 우주는 어느 정도 더 젊음에 틀림없다. 우주의 나이를 구하기 위해서 계산된 결과치에 대략 2/3을 곱해주는 것이 관행으로 되어있다. 이 경우에 (계산된 193억 년에 2/3을 곱해서) 130억 년이 된다.
가장 먼 은하는 빅뱅 이후 광속 c 로 바깥쪽으로 계속 팽창해 갔을 것이라는 가정에 의해서, 동일과정설적 우주의 크기(universe size)도 H 로부터 구해진다.
다시 적절한 단위들과 H = 50을 가정하면, 우주의 크기는 195억 광년이 된다. 그리고 시간이 지남에 따른 중력 감소인자 2/3 정도가 또 다시 적용된다. 이 길이가 우주의 반경이든, 직경 또는 심지어 원주이든지, 그것은 각 사람의 우주 기하학에 대한 견해에 의존한다.
허블 상수 값
허블 상수는 빛의 속도(speed of light) 또는 전자(electron)의 질량처럼 정확하게 측정될 수 없다. 과거에 변동이 있었을 가능성에 대한 의심들은 제쳐놓더라도, 오늘날 그 값에 대한 어떠한 일치도 되지 않고 있다. 표 1은 여러 해에 걸쳐 논문으로 발표된 허블상수 값들에 대한 목록이다. 우주의 나이가 주어지지 않는 논문에서, 우주의 나이는 초기에 논의되었던 2/3 중력 인자(gravity factor)를 사용하여, 허블상수로부터 역으로 구해진다. 발표된 우주 나이들은 저자들에 따라 다른 중력 인자들을 사용함으로 상당한 범위로 차이가 있음을 보여준다.
오늘날 허블상수에는 두 가지 인기있는 경쟁적인 값이 있다. 작은 값은 H = 50 정도로 알란 샌디지(Allan Sandage), 구스타프 탬먼(Gustav Tammann)과 그의 동료들에 의해서 주장되고 있다. 이 상수 값에 의하면 우주의 나이는 193억 년 정도가 된다. 큰 값은 H = 100 정도로, 많은 다른 천문학자들(Gerard de Vaucouleurs, Richard Fisher, Roberta Humphreys, Wendy Freedman, Barry Madore, Brent Tully 등등)에 의해서 주장되고 있다. H = 100 의 값은 사용된 중력인자에 의존하여 우주의 나이가 샌디지가 주장한 것의 반 정도인, 단지 90억 년 전후가 된다.
여기서 중요한 점은 어느 H 의 값이 더 정확한가 라는 것이 아니다. 창조론적 시각에서, 어느 쪽의 H 값도 허용될 수 있다. 다만 H 값으로 우주의 나이를 결론짓는 것에 반대하는 것이다. 무엇보다 흥미로운 것은, 빅뱅 우주론자들은 자신들이 발견한 것들에 의해서 불편한 코너에 몰려 있다는 것이다. 만약 우주가 오래 되었다면 (H = 50), 그러면 그것에 반대되는 많은 양의 자료들이 설명될 필요가 있다. 그리고 만약 우주가 더 젊다면 (H = 100), ‘오래된(ancient)’ 구상 성단들은 설명될 필요가 있다는 것이다
저자 | 발표 년도 | 허블 상수 | 우주의 나이(억년) |
Hubble [7] | 1929 | 320 | 20 |
Harwit [8] | 1973 | 75 | 90 |
Pasachoff [9] | 1992 | 36 | 180 |
Gribbin [10] | 1993 | 26 | 250 |
Freedman [11] | 1994 | 65-99 | 80-120 |
Hawking [12] | 1994 | 43 | 150 |
Kuhn [13] | 1994 | 54 | 120 |
Matthews [14] | 1994 | 80 | 80 |
Ross [15] | 1994 | 38 | 170 |
Schmidt [16] | 1994 | 64-82 | 100-120 |
Wolff [17] | 1994 | 50 | 130 |
표 1. 문헌으로 발표된 허블상수(Hubble constant)와 우주의 나이. 우주의 나이는 발표된 수치에 2/3 중력감소 인자(gravity reduction factor)를 사용하여 식(2)로부터 계산되었다.
허블상수(H)의 창조론적 해석
오늘날 창조론자들은 빅뱅 사건으로부터 우주 바깥으로 ‘느린(slow)’ 팽창을 받아들이지 않고 있다. 태초에 창조주에 의해서 하늘을 ‘펴셨던(spreading out)’ 사건은(참조 : 사 42:5, 사 45:12, 사 51:13, 렘 10:12) 거의 순식간에 일어난 일이었을 것이다. 이 태초에 일어난 순간적인 팽창에 뒤이어, 오늘날 관측되는 것과 같은 바깥쪽으로의 느린 팽창이 지속되어 왔던 것이다. 따라서 실제 H 값은 그림 1에 제시된 것처럼 단계적이었다.
태양, 달, 항성들, 은하들이 창조되었을 때인 창조주간 넷째 날에 H의 값은 거의 무한대에 가까웠을 것이다. 단지 흥미를 위해, 이때의 H 값은 방정식 (2)로 부터 대략적으로 구해질 수 있다.
만약 몇 시간이나 몇 분과 같은 더 짧은 창조 시간이 선택된다면, 허블상수 값은 거의 무한에 도달한다. 허블상수의 극히 커다란 상한값을 주장하는 팽창 우주론자들도 이러한 커다란 값을 결코 이해할 수 없을 것이다! 허블상수는 우주의 팽창속도가 빛의 속도를 훨씬 넘어서는 창조주간에는 적용할 수 없다는 것이 나의 생각이다. 허블상수는 은하의 후퇴율이 거리에 따라 비례하는 오늘날의 우주에서만 적용될 수 있는 것이다. 창조 넷째 날에서부터 현재 시기까지 허블상수의 변화는 급격히 떨어졌던지, 지수함수적으로 감소되어졌다. (그림 1에서 점선). 창조 사건은 한 번만 일어난 사건이기 때문에, 허블상수에 대한 이러한 대안적인 역사를 입증한다는 것은 쉬운 일이 아니다.
그림 1. 시간에 따른 허블 매개변수 H의 창조론적 예측. 하늘들이 펼쳐지고 있던(spread out) 창조 4일째에 허블상수 H는 거의 무한대에 가까웠다. 후에 그것은 수직적으로 떨어졌던지(a), 지수함수적으로 감소하여(b) 오늘날의 값에 도달했다.
결론
젊은 지구 창조론적 관점에서 허블의 법칙 v = Hd 로부터 어떠한 결론이 내려질 수 있을까? 이러한 점들을 숙고해 보라 :
1. 별빛의 적색편이(red-shift)에 의거한 은하들의 후퇴 속도(v)는 정확할 수 있다. 그리고 우주는 안정성을 위해서 팽창되는 방식(expanding mode)으로 창조되었을 수 있다. 물론, 이 빛들의 증거는 우리의 지식이 제한되어있는 먼 우주로부터 온 것이다.
2. 세페이드 변광성(Cepheid variables)을 근거로 결정된 은하들의 거리(d)도(수백만 광년) 꽤 정확할 수 있다. 부정확한 H 값에 의해서 제한은 있지만, 허블법칙에 근거한 더 먼 거리(수십억 광년)들도 어느 정도 정확할 수 있다.
3. 현재의 허블 법칙 v = Hd 는 오늘날에는 유효할 수 있다. 50-100 범위에 있는 허블상수 값은 오늘날의 우주를 잘 설명하고 있을 수 있다. 그러나 하늘이 초자연적으로 펼쳐진 창조 시기 이후에 그 표현은 유효할 것이다.
4. 우주의 나이를 추정하기 위해서 허블상수를 역으로 사용하는 것은 거부되어야만 한다. 이 방법은 전 시대에 걸쳐서 동일한 우주 팽창(uniform universe expansion)을 가정하고 있기 때문이며, 또한 허블상수 값이 태초 이후부터 어느 정도 일정했다고 가정하고 있기 때문이다. 창조론적 관점에서, 그것은 분명히 일정하지 않았다. (그림 1을 보라).
5. 또한 우주의 최대 크기를 측정하기 위해서 c/H 비율을 사용하는 것도 거부되어야만 한다. 이 방법은 H 가 대체적으로 일정했다는 것과, 은하의 후퇴(galaxy recession)가 광대한 전 기간을 통해 일정했다는 것을 가정하고 있기 때문이다.
6. 창조론자들의 예상은 우주의 크기는 우주론자들이 믿고 있는 것과 훨씬 다를 수도 있다는 것이다. 공간에 있는 은하들의 수를 고려해볼 때, 우주의 크기는 작기 보다는 더 클 것임이 확실하다. 사실, 물리적인 우주의 크기는 거의 무한일 수도 있다. 이것은 ‘하늘이 하나님의 영광을 선포하고“(시편 19:1) 있다는 구절이 그 이유를 말해주고 있다.
허블의 법칙은 현대 천문학에서 가장 큰 공헌이라고 말해지고 있다. 그것은 우주의 팽창에 대한 일반적인 이해를 기술하고 있다. 그러나 동시에 허블상수의 불확실성은 은하들의 거리, 우주의 나이, 우주의 크기 등과 같은 기본적인 사항들을 이해하는 데에 한계를 보여주고 있다. 분명한 것은 우주의 나이가 훨씬 젊다고 생각하는 창조론적 입장에서 (허블상수를 통해 수십억 년의 우주가 입증된 것처럼 주장하는 것에 대해) 전혀 당황할 필요가 없다는 것이다.
기원에 관한 이론들은 계속적으로 오락가락하고 있다. 그리고 허블상수(H)와 같은 ‘상수(constants)’도 그 수치가 왔다갔다 하고 있다. 그러나 이에 비해 창조론적 견해는 얼마나 신선한가! 그리고 이 견해는 창조주 하나님에 의해서 절대적으로 보증되고 있는 것이 아닌가!
--------------------------------------------------
부록 A
다음은 오늘날의 세속적 천문학에서 대답되어지지 않는 중요한 질문들에 대한 부분적 목록이다. 언론 매체들은 그렇지 않은 것으로 언급할 수도 있지만, 이것들은 현재의 이슈들로 남아있다.
1. 허블 상수의 진정한 값은 얼마인가?
2. 태양의 중성미자 유동(solar neutrino flux)이 기대 수치의 반보다도 더 적은 이유는 무엇인가?
3. 우주의 다른 많은 장소들에서 외계 생명체가 발견되지 않는 이유는 무엇인가?
4. 가정되는 빅뱅의 질량-에너지 ‘핵(kernel of mass-energy)’의 기원은 무엇인가? 그리고 그것이 폭발한 이유는 무엇인가?
5. 어떻게 첫 번째 항성들과 은하들이 자연적으로(spontaneously) 형태를 이루게 되었는가?
6. 별빛의 적색 편이(red-shift)는 실제로 우주 팽창에만 기인한 것인가?, 아니면 또 다른 원인이 있을 수 있는가?
7. 달(moon)의 기원은 무엇인가?
8. 퀘이사(quasars)들은 얼마나 멀리 떨어져 있는가? 그리고 실제로 그들은 무엇인가?
9. 은하(galaxies)들은 시간이 지나면서 진화하고 있는가?
10. 빅뱅이 필요로 하는 잃어버린 질량(missing mass)은 어디에 있는가? 이것은 또한 숨겨진 물질, 암흑 물질, 차가운 물질, 외부 물질 등 여러 가지로 불려지고 있다.
11. 우주 방사선(cosmic radiation)의 기원은 무엇인가?
-----------------------------------------------
부록 B
헨리에타 리비트와 세페이드 변광성
태양을 포함하여 모든 항성들은 빛의 방출에 다소간 변동이 있다. 특별히 여러 별들 중에서 한 부류의 별들은 천문학에서 매우 유용하다. 그들은 세페이드 변광성(Cepheid variables)이라고 불린다. 이 별들은 수일의 기간 동안에 팽창과 수축을 함으로서 크기가 10% 정도 실제적으로 변동한다. 그들은 가장 큰 크기에서 가장 밝게 빛난다. 그러한 최초의 변광성은 1784 년에 세페이드 성좌에서 발견되었다. 오늘날에는 북극성(Polaris)을 포함하여 수백 개가 알려져 있다.
세페이드의 중요한 성질은 1 세기 전에 천문학자인 헨리에타 리비트(Henrietta Leavitt, 1868-1921)에 의해서 발견되었다. 그녀는 여러 해 동안에 걸쳐 세페이드 변광성들을 목록화 하였고, 특별히 변광성들의 밝기(brightness)와 밝기 변화의 주기(period)에 대해서 조사했다. 리비트는 1908년에 다음과 같이 썼다. “더 밝은 변광성들은 더 긴 주기를 갖는다.... 이것은 주목할만한 가치가 있다.” 더 정확하게 말하면, 항성들의 변동 주기는 별들의 고유한, 그리고 실제적인 밝기에 비례한다는 것이다. 이것은 세페이드가 근처의 다른 은하들에 대한 가장 정확한 거리 지표(distance indicators)로서 사용될 수 있다는 것을 의미하는 것이었다. 그 과정은 다음과 같은 단계로 이루어진다.
1. 한 특별한 세페이드에 대한 변동주기와 명백한 밝기 또는 크기를 측정한다.
2. 주기에 따른, 별들의 실제적인 밝기(또한 절대등급으로 불려지는)를 결정한다.
3. 명백한 그리고 실제적인 별의 등급을 알게 됨으로서, 그 거리는 면밀하게 결정되어질 수 있다.
세페이드 변광성들은 특별한 밝음을 보여주는 경향이 있다. 따라서 그들의 맥동하는 성질은 다른 은하들에서도 보여질 수 있다. 세페이드들은 오늘날 우주의 크기를 평가하는 데에 기초를 형성하고 있다. 그들은 대략 5,000만 광년까지 정확한 거리를 제공함으로서 허블 법칙을 보정하고(calibrate) 있다. 미스 리비트의 최초의 관측 작업은 우리의 은하(Milky Way)에서 가장 가까운 은하들 중 하나인 마젤란 성운(Magellanic Clouds)에서 였다. 후에 에드윈 허블은 1923-1924 년에 지구로부터 먼 거리를 떨어져 있는 안드로메다 은하(Andromeda galaxy)에서 1 다스 정도의 세페이드 변광성들을 발견하였다.
헨리에타 리비트는 저명한 회중파교회 목사(Congregational minister)의 딸이었다. 그녀는 그녀의 청교도(Puritan) 조상들이 가지고 있었던 보수적 신앙을 가지고 있었다. 미스 리비트는 메사추세츠에 있는 하버드 대학 천문대(Harvard College Observatory)에서 별들을 관측하며 경력을 쌓아갔다. 비록 그녀는 천문학에 대해 훈련받지 못했지만, 빠르게 사진판들을 분석하는 데에 있어서 독특한 우수성을 보여주었다. 그녀는 사진 측광학(photographic photometry)의 책임자가 되었다. 이 당시에 여성은 과학 분야에서 환영받지 못하던 시기였다. 미스 리비트에 관한 빛나는 증언은 그녀의 삶을 엿볼 수 있게 한다 :
“그녀는 그녀의 가족들에게 매우 헌신적이었다.... 친구들 뿐만아니라 남들을 늘 배려하였으며, 매우 성실했고, 진지했으며, 기독교적 삶과 행동을 변함없이 보여주었던 사람이었다.”[18]
References
1. Hogan, C. J., 1994. Cosmological conflict. Nature, 371:374-375.
2. Overbye, D., 1991. Lonely Hearts of the Cosmos, Harper Perennial, New York, p.17.
3. Osterbrock, D. E., Gwinn, J. A. and Braashear, R. S., 1993. Edwin Hubble and the expanding universe. Scientific American, 269(1):84-89.
4. Gillispie, C. C. (ed.), 1970. Dictionary of Scientific Biography (in twenty volumes), Charles Scribner’s Sons, New York, Volume VIII, pp. 105-106.
5. Humphreys, D. R., 1994. Starlight and Time, Master Books, Colorado Springs.
6. Hubble, E., 1929. A relation between distance and radial velocity among extra-galactic nebulae. Proceedings of the National Academy of Science, 15:168-173.
7. Hubble, Ref. 6.
8. Harwit, M., 1973. Astrophysical Concepts, John Wiley and Sons, New York, p. 61.
9. Pasachoff, J., 1992. Journey through the Universe, Saunders College Publishing, New York, p. 366.
10. Gribbin, J., 1993. Thumbs up for an older Universe. New Scientist, 140 (1897):14-15.
11. Freedman, W., Madore, B., Mould, J., Ferrarese, L., Hill, R., Kennicutt, R. Jr., Saha, A., Stetson, P., Graham, J., Ford, H., Hoessel, J., Huchra, J., Hughes, S. and Illingworth, G., 1994. Distance to the Virgo cluster galaxy M100 from Hubble space telescope observations of Cepheids. Nature, 371:757.
12. Hawking, S., 1994. Black Holes and Baby Universes, Bantam Books, New York, p.46.
13. Kuhn, K., 1994. In Quest or the Universe, West Publishing Co., New York, p. 556.
14. Matthews, R., 1994. Cosmology: spoiling a universal ‘fudge factor’. Science, 265 (5173):740-741.
15. Ross, H., 1994. Creation and Time, NavPress, Colorado Springs, p. 95.
16. Schmidt, B., Kirschner, R., Eastman, R., Philips, M., Suntzell, N., Hamuy, M., Maza, J. and Aviles, R., 1994. The distances to five type II supernovae using the expanding photosphere method, and the value of Ho. Astrophysics Journal, 432:42-48.
17. Wolff, M., 1994. Exploring the Physics of the Unknown Universe, Technotron Press, Manhattan Beach, California, p. 164.
18. Mitchell, H. B., 1976. Henrietta Swan Leavitt and Cepheid variables. The Physics Teacher, 14:162-167.
출처 : TJ 9(1):7–11, April 1995
링크 : http://www.answersingenesis.org/tj/v9/i1/hubble.asp
번역 : IT 사역위원회
