암흑물질 미스터리는 더 깊어지고 있다.
(Dark Matter Mystery Deepens)
by Jerry Bergman Ph.D.
포츠머스(Portsmouth) 대학 천문학자들의 새로운 연구에 따르면, 우주상수(cosmological constant) 람다(λ)는 전혀 일정하지 않으며, 시간이 지남에 따라 역동적일 수 있다는 것이다. 이것은 암흑에너지(dark energy) 이론이 한때 생각했던 것처럼 우주상수를 설명하지 못한다는 것을 의미한다. 그들의 연구는 Nature Astronomy 지에 게재되었고[ii], Science Daily(2017. 10. 3) 지에 요약되었다.
.허블이 그의 발견을 했던 윌슨 산의 100인치 망원경.(Courtesy Illustra Media).
100년 전에 앨버트 아인슈타인(Albert Einstein)에 의해 소개된 우주상수는, 우주의 '진공'에서 에너지 밀도의 값으로 정의된다. 1917년 아인슈타인은 그의 방정식에 람다(Lambda)를 추가하여, 당시에 ‘정적 우주(static universe)’로 여겨지는 것에서 수학이 작동되도록 했다. 1929년 허블의 발견에 따르면, 우주는 정적 우주 대신에, 지역 그룹(우리 은하수를 포함하는 은하 그룹) 바깥쪽의 모든 은하들이 바깥쪽으로 서로 멀어지고 있다는 ‘팽창 우주(expanding universe)’를 암시했다. 그 발견 이후, 아인슈타인은 그의 생애에서 가장 큰 실수였다고 말하며, 우주상수를 버렸다.
1929년에서 1990년대 초반까지, 대부분의 우주론자들은 우주의 팽창속도가 중력에 기인하여 느려지고 있다고 가정했다. 결국, 중력은 초기에 동적 평형상태에 있던 우주를 멈추게 하고, 수축되게 하여, 빅 크런치(big crunch, 대함몰)라 부르는 것을 일으킨다는 것이었다. 그리고 그것은 다시 또 다른 빅뱅으로 팽창할 것이라는 것이다. 이것이 오늘날 흔히 받아들여지고 있는 개념인 ‘진동 우주(oscillating universe)’라는 것이고, 팽창, 정지, 수축, 붕괴, 재팽창...의 사이클을 영원히 지속한다고 상상하고 있다. 영원한 우주를 주장하는 진동우주 모델은 우주가 시작을 갖고 있고, 따라서 창조주가 있음에 틀림없다는 유신론적 주장을 말살시켜 버렸다. 그러나 1990년대 들어서서, 암흑에너지의 발견은 진동우주론을 폐기시켰다. 이제 암흑에너지는 영원히 팽창을 가속화시키는(빅 크런치를 없애버린), 중력에 반대되는 힘으로 간주되고 있다. 이제 우주론자들은 우주의 시작이 있다는 개념에 다시 한 번 직면하게 되었고, 새로운 자연주의적 모델은 그것을 설명하도록 강요당하고 있는 것이다.
'암흑에너지'의 발견자들은 2011년에 노벨상을 수상했다. 초신성의 광도(적색편이에 의해서 그들의 거리를 가정하고)의 측정은 암흑에너지 이론을 가정할 때, 특히 중요했다.[iii] 한 논평가가 위에서 인용했던 기사에 코멘트를 했던 것처럼, 이들 중국 연구자들은 표준 우주상수가 오류였음을 밝혔다는 것이다. 세속적인 우주론자들에 따르면, 암흑에너지는 미스터리한 힘으로, 우주의 팽창뿐만 아니라, 우주의 가속 팽창에 관여하고 있는, 알려지지 않은 힘이다. 새로운 일치된 견해에 따르면, 암흑에너지는 궁극적으로 시공간 구조를 찢어버릴 것이라는 것이다. 그것은 처음의 상태로 결코 되돌아갈 수 없다.
암흑에너지는 현대 우주론 모델에서 유일하게 미스터리한 '알지 못하는(암흑)' 요소가 아니다. 왜냐하면 암흑물질(dark matter)도 있기 때문이다. 은하들의 회전 곡선에 관한 관측, 특히 우리 은하수의 회전 곡선 관측은 예상과 차이를 보였다. 끝 부분이 느려지기보다, 별들의 회전 속도는 가장자리에서도 상당히 일정하게 유지되고 있었다. 이 놀라운 결과는 성단 내의 은하들의 비정상적 움직임과 함께, 암흑물질 이론을 이끌어내었다. 이 천체들을 함께 붙잡기 위해서는, 미스터리하고, 알려지지 않은 물질이 많이 존재해야했다.[iv] 1998년경에 우주론자들은 또 다시 놀랐다. 그들은 초신성 광도의 관측과 조화될 수 없는 우주팽창의 어떤 특성을 발견했고, 그것을 설명하기 위해서 '암흑에너지'를 발명해냈다. 오늘날... 암흑에너지는 물리학에서 가장 심각한 문제로 남아 있다.'[v]
.암흑에너지와 암흑물질 개념에 대한 한 미술가의 그림.
오늘날 우주론자들은 암흑물질과 암흑에너지가 우주의 96%를 구성하고 있다고 말한다. 단지 4%만이 우리가 발견할 수 있는 물질과 에너지라는 것이다. 실제의 나머지 부분은 미스터리하고, 알려지지 않은 것들이라는 것이다.
암흑에너지의 발명은 티모시 페리스(Timothy Ferris)가 한 말을 떠올리게 한다. ”전체 우주를 연구하는 우주론자들은 종종 오류를 범했지만, 잘 의심받지 않았었다.”[vi] 그는 덧붙였다. ”요즘에는 오류는 적지만, 의심은 엄청나게 커졌다.”[vii] 암흑에너지가 대표적인 예이다. 우주의 팽창속도가 증가하고 있다는 간접 측정이, 실제 팽창이 아닌 다른 것에 의해서 원인되었을 수도 있지 않을까? 그것을 이론화 할 수 있는 것은 무엇일까?[viii]. 사실, ”우주의 대부분은 잘 알지 못해서, 설명하기 어렵다.” 그리고 ”우주의 대부분은 수수께끼로(암흑으로) 남아있는 것이다.”[ix]
연구의 공동저자인 밥 니콜(Bob Nichol) 교수는 다음과 같이 덧붙였다. ”지난 세기 말에 그것들이 발견된 이래로, 암흑에너지는 수수께끼 속에 들어있는 수수께끼이다. 우리는 그 특성과 기원에 대해 좀 더 깊은 통찰력을 얻기에는 절망적이다.”[x] 마지막으로, 그는 덧붙였다. ”이 잃어버린 질량의 본질은 현대물리학에서 가장 오랫동안 해결되지 않은 문제 중 하나가 되었다.”[xi] 그리고 이것도 현대 진화론적 우주론에 존재하는 수많은 주요한 문제들 중 하나일 뿐이다.
과학은 그러한 물질들을 결코 설명할 수 없다. 성경은 우리가 볼 수 있는 것보다 더 많은 것이 보이지 않는다는 것을 암시하고 있다. ”만물이 그에게서 창조되되 하늘과 땅에서 보이는 것들과 보이지 않는 것들과...”(골로새서 1:16). 히브리서의 저자는 다음과 같이 말한다. ”믿음으로 모든 세계가 하나님의 말씀으로 지어진 줄을 우리가 아나니 보이는 것은 나타난 것으로 말미암아 된 것이 아니니라”(히브리서 11:3). 그리고 바울은 고린도후서에서 다음과 같이 말했다 : ”우리가 주목하는 것은 보이는 것이 아니요 보이지 않는 것이니 보이는 것은 잠깐이요 보이지 않는 것은 영원함이라”(고린도후서 4:18)
1) ”제 강의의 첫 번째 슬라이드는 인류가 지금까지 받았던 외계 신호를 그래프로 나타낸 것입니다.”
2) ”그리고 이 슬라이드는 우리가 지금까지 발견했던 외계생명체에 대한 모든 목록을 나타낸 것입니다” ”저것은 누가 했지?”
3) ”생명의 기원에 관해 입증된 것과 이것을 결합하면, 나타나는 슬라이드입니다.” ”포인터를 잘못 누른 것처럼 보이지만 말입니다.”
4) ”이 슬라이드는 암흑물질과 암흑에너지에 대해 알려진 것을 나타낸 슬라이드입니다. 그것은 무엇일까요? 혼동되나요? 이 슬라이드는 빅뱅 이전의 순간을 나타낸 슬라이드입니다.”
5) ”내 강의의 마지막 슬라이드는 과학이 흑과 백만이 아니라는 것을 설명하기 위해서 의도적으로 빈칸으로 남겨놓았습니다. 여러분들은 이 빈 여백을 채우기 위해서, 매우 자주 상상력을 동원해야할 필요가 있습니다.”
[i] Gong-Bo Zhao, et al., 2017. Astronomers reveal evidence of dynamical dark energy. Science Daily, October 3.
[ii] Zhao et al., 'Dynamical dark energy in light of the latest observations.” Nature Astronomy, 2017; 1 (9): 627
[iii] Freese, Katherine. 2014. The Cosmic Cocktail: Three Parts Dark Matter. Princeton, NJ: Princeton University Press. p. 11.
[iv] Freese, 2914. P. 11.
[v] Jaggard, Victoria. 2008. 'At Ten, Dark Energy ‘Most Profound Problem’ in Physics.” National Geographic News. May 16, 2008.
[vi] Ferris, Timothy. 2015. 'A First Glimpse of the Hidden Cosmos.” National Geographic, January 2015, pp. 108-123. p. 112
[vii] Ferris, 2015. P. 112.
[viii] Clegg, Brian. 2012. The Universe Inside of You. New York: MJF Books, p. 115
[ix] Freese, 2014, p. x.
[x] Quoted in Science Daily, October 3, 2017.
[xi] Freese, 2014, pp. x, 9.
번역 - 미디어위원회
링크 - https://crev.info/2017/10/dark-matter-mystery-deepens/
출처 - CEH, 2017. 10. 4.
행성 형성 이론에서 기적이 사용하고 있다.
: 중력이 약한 작은 물체들은 어떻게 부착될 수 있었는가?
(Miracles in Solar System Origin Theories)
David F. Coppedge
세속적 우주론자들은 과학적으로 해결할 수 없는 한 문제를 건너뛰고 있었다. 그들도 한 이론에서 기적을 도입하고 있었다.
진화 과학자들의 야바위 규칙(Finagle’s Rule) #6은 "기적을 믿지 마라. 그것에 의지하라" 이다. 세속적 유물론자들은 태양계의 기원을 설명할 때, 암묵적으로 그 규칙을 따르고 있는 것처럼 보인다. 원시 가스구름에서 응축된 작은 알갱이들의 "빌딩 블록"들은 서로 달라붙지(부착되지) 않는다는 것을 잘 알려져 있다. 그들은 서로 부딪쳐서, 튀겨나가거나, 서로를 더 작은 알갱이들로 부숴버린다. 소위 미행성체(planetesimal)로 불려지는, 빌딩 블록의 크기가 최소 1km 정도 되는 천체가 되어야, 중력적인 힘을 갖게 되고, 그때부터 다른 알갱이들을 중력으로 끌어당길 수 있게 된다. 그것이 문제이다. 행성이 자연주의적 과정으로 생겨나려면, 이러한 미행성체가 생겨나는 것에서부터 시작해야한다. 작은 입자들로부터, 수 미터 크기의 암석들, 미행성체, 그리고 행성에 이르기까지 모든 과정들이 자연적 과정으로 일어나야만 한다. 중력을 갖는 크기가 되기 전까지, 작은 암석들은 어떻게 부착되었는가? 이 거대한 장애물을 어떻게 처리할 수 있을까? 두 가지 방법이 있다 : 1)기적을 요청하거나, 2)속임수 전략을 사용하는 것이다. 증거가 필요한가? 여기를 보라.
Science Magazine(2017. 9. 8)에서 프란체스코 드메오(Francesco DeMeo)는 일련의 소행성들을 소개하고 있었다. "원시 소행성 가족입니다." 두두두두.... 북이 울린다. 여기에 기적과 큰 거짓말이 등장한다.
행성과학의 주요 목표 중 하나는 거의 백만 개나 되는 소행성들과, 태양계 내의 모든 천체들의 형성을 이해하는 것이다. 두 가지 주요 경쟁 이론이 있다(그림 참조). 첫 번째의 고전적 이론은 이러한 물체들이 점진적으로 형성됐다는 것인데, 먼지 입자로부터 시작하여, 최종 크기에 도달할 때까지, 조금씩 부착 축적되면서 커졌다는 것이다. 두 번째의 보다 최근의 이론은, 원시행성 원반에 있던 자갈 크기의 물체 집단이 거의 순간적으로 중력적 붕괴를 일으켜, 수백에서 수천 km 직경의 단일 천체가 되었다는 것이다(일종의 기적). 이 이론은 고전적 이론에서 문제가 되고 있었던, (중력이 약하여 알갱이들을 붙잡을 수 없는) 수 미터에서 km 크기 범위의 물체가 어떻게 형성될 수 있었는가에 관한 문제를 건너뛰고 있다는 것이다. 이 이슈 1026 페이지에서, 델보 등은 소행성이 형성되었을 때, 초기부터 큰 크기였다는, 따라서 두 번째 모델(큰 거짓말)을 선호한다는 강력한 관측적 증거를 발견했다.
먼저 진화론자들은 그들의 모델에서 처음부터 창조론을 배제한다. 따라서 세속적인 유물론자들에게 점진주의와 세속적 기적의 두 가지 모델만 남게 되는 것이다. 직경이 수천 km에 달하는 행성들이 순간적으로 생겨날 수 있었는가? 어떻게 그들은 그것을 제안할 수 있는 것인가? 당신은 진화생물학에서 단속평형설이 기적의 이론이라고 생각한다면, 여기에서도 기적의 이론을 볼 수 있다. 어떠한 물리적 힘이 그것을 가능하게 했다는 것인가?
델보(Delbo) 등의 논문은 실제로 세속적 기적을 우회적으로 추론하고 있었다. 실제로 알갱이들이 어떻게 응집되어(모여져) 미행성체가 될 수 있었는지, 실험실에서 어떠한 실험도 결코 실시하지 않는다. 그들이 하는 일은 소행성들의 수를 세고, 측정하는 일들뿐이다. 그들은 40억 년(진화론자들의 추정 연대로) 전의 것이라고 주장하는 고아 소행성(orphan asteroids)들을 발견했다. 그들의 복잡한 생각을 통해, 이것은 오직 한 가지 의미만을 가진다 :
우리는 주 벨트의 전체 안쪽을 가로질러 확장되어 있는 40억 년 전의 한 소행성 계열을 발견했다. 그 소행성들은 이전 계열과 동일군에 속하지 않는 대부분 어두운 소행성들을 포함하고 있었다. 이것은 일부 원래 미행성체(original planetesimals)들을 확인할 수 있게 해주었는데, 이것들은 35km보다 더 큰 것들로서, 소행성들은 크게 태어난다는 견해를 지지해주고 있었다.
"크게 태어난다고?" 그것은 사람이 성인으로 태어난다고 주장하는 것보다 더 나쁜 주장이다. 그들은 다음과 같은 방법을 통해 즉각적인 미행성체 탄생의 기적을 주장하고 있었다. 그들은 단지 이전의 한 논문만을 언급하고 있었다. 특히 안쪽으로 빠르게 이동하며 충돌하고 있는 작은 광물 알갱이들이 수 미터 크기로 부착 성장하는 것은 매우 일어나기 힘든 과정으로, 잘 이해되지 않고 있기 때문에, 하나의 시나리오만을 제안했던 2008년 델보의 논문을(arXiv 참조) 언급하고 있었던 것이다. 델보의 제안이 발표된 지 9년이 지난 지금에도, 그 문제는 해결되지 않고 있다는 것을 알아야만 한다.
행성의 건축벽돌인 미행성체들의 형성을 이해하는 것은 행성과학에서 중요한 문제이다. 전통적인 견해는 응축 과정을 통해 충돌하는 알갱이들이 부착되어 수백 km에 이르는 크기의 천체들이 만들어졌다는 것이었다. 그러나 새로운 모델은 km 크기나 더 작은 크기의 물체들의 형성은 건너뛰고, 미행성체들이 원시행성 원반의 먼지 입자들의 응집으로부터 바로 102~104km 크기로 형성될 수 있었다고 제안했다.(1–4),
저자들은 "충돌과 역동적 진화로 인해 잃어버렸던 물체"에 대해 이야기하고 있었다. 우리는 충돌이 일어나면 물체들이 부착되는 것이 아니라, 부서진다는 것을 경험을 통해 알고 있다. 역동적인 진화는 물체를 부수어 태양계 밖으로 날려버릴 수 있다. 작은 크기의 암석들이 충돌로 우연히 부착될 수 있었을까? 그래서 순간적으로 행성으로 성장할 수 있었을까? 세속적 과학자들도 기적을 믿고 있는 것이다.
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모두가 기적을 믿는다. 어떤 이들은 지혜로우신 전지하신 창조주에 의해 인도된 기적을 믿는다. 어떤 사람들은 우연이라는 기적을 믿는다.
모든 사람들은 초자연적인 것을 믿는다. 어떤 이들은 그것을 하나님의 영역이라 부른다. 어떤 사람들은 자연주의적 과학으로는 해결되지 않음으로, 초자연적 과학이라 부른다.
신앙 대 과학의 이분법으로 말하는 것에 속지 말라. 초자연과 자연 사이에서 선택해야하는 것이 아니다. 초자연적 세계관이 관측되는 증거들을 논리적으로 잘 설명할 수 있기 때문이다.
출처 : CEH, 2017. 9. 14.
주소 : https://crev.info/2017/09/miracles-solar-system-origin-theories/
번역 : 미디어위원회
우리는 우주의 어디에 위치하는가?
: 우리 은하는 우주의 중심부 근처에 위치하는 것으로 보인다.
(Our galaxy near the centre of concentric spherical shells of galaxies?)
by John G. Hartnett Ph.D.
창조주간의 넷째 날 하나님께서는 태양과 달을, 그리고 추정컨대 태양계의 천체들을 창조하셨다. 지구는 이미 첫째 날에 만드셨다. 그런 다음 성경은(창세기 1:16) ”또 별들을 만드시고(He made the stars also)”라고 기록하고 있다.
달빛이 없는 밤하늘에서 육안으로도 많은 별들을 볼 수 있지만, 현대의 우주망원경으로는 막대한 수의 별들과 은하들을 볼 수 있다. 가시적 우주에는 대략 1천억 개의 은하들이 있고, 각 은하들은 평균 1천억 개의 별들을 가지고 있는 것으로 추정된다. 이것은 10^22 개의 별들이 있음을 의미한다. 풀어서 쓴다면, 대략 10,000,000,000,000,000,000,000 개의 별들이 있다는 것이다. 그리고 창조주께서는 그들 모두의 이름을 알고 계신다.
”그가 별들의 수효를 세시고 그것들을 다 이름대로 부르시는도다” (시편 147:4)
이 구절에서 사용된 '부르신다(tell)'는 단어는 히브리 단어인 מָנָה (manah)를 번역한 것으로, 열거할 뿐만 아니라, 임명하고, 준비한다는 의미도 있다. 창조주께서는 그것들 모두의 이름을 알고 계시며, 자신의 영광을 위하여 그것들을 임명하셨다.(시 19:1). 하나님이 모든 이름을 아신다는 사실은 유한한 숫자임을 암시한다. 실제로 그것은 사실이다. 10^22 개의 많은 별들이 있지만, 하나님은 매우 매우 위대하신 하나님이시다. 그 분은 태양계 내의 우리 지구를 은하수(Milky Way)라 불리는 한 은하의 안전한 장소에 위치시켜 놓으셨다.
별들의 수가 (막대하게 많지만) 유한하다면, 그 수는 한계가 있을 것이다. 별들은 은하 내에 있고, 은하 너머에는 더 많은 은하들이 보인다. 그러나 별들의 수가 유한하다면, 결국 하나의 끝이 있지 않겠는가? 그리고 우리는 모든 은하들의 중심 근처인 특별한 위치에 존재하는가?
현대의 빅뱅 우주론은 우리가 특별한 위치에 있을 수 없다고 가르치고 있다. 우주는 중심이 없고 가장자리가 없다고 가르친다. 우주는 영원히 지속되거나, 무한히 확장되거나, 또는 풍선의 표면처럼 그 자체가 닫혀있다고 말한다. 그것은 우주는 유한하지만, 경계가 없다는 것을 의미한다. 당신이 우주에서 빛의 속도로 수백억 년을 여행한다 하더라도, 결코 가장자리에 도달하지 못할 것이다. 은하들의 바깥쪽은 없다. (우주: 유한한가 무한한가, 경계가 있는가 없는가?를 클릭하여 보라). 그러나 성경은 그렇지 않다는 것을 암시한다. 분명히 우리가 있는 지구는 하나님 관심의 중심에 있다고 말할 수 있다. 그러면 우리 은하는 가시적 우주의 중심 근처에 있다고 말할 수 있을까?
우주에서 무엇이 관측되고 있는가?
우리는 우주에서 물질들의 동일한, 또는 균질한 분포를 보고 있는가? 이것은 대답하기 매우 어려운 질문이다. 왜냐하면, 매우 멀리 떨어진 은하들의 거리 측정은 허블법칙(Hubble Law)에 의존하고 있기 때문이다.
허블법칙은 근처 은하에서 온 빛의 스펙트럼이 적색으로 치우쳐 이동되는 현상인 적색편이(redshift)가 지구로부터 은하까지의 거리와 관련된다는, 에드윈 허블(Edwin Hubble)이 발견한 법칙이다. 은하까지의 거리가 멀수록 적색편이 값은 커진다. 이 추론이 옳다고 가정하고, 허블법칙은 은하들의 거리를 결정하는 방법이다. 그러나 높은 적색편이(즉, 먼 거리)에서 허블법칙의 정확한 형태는 가정되고 있는 우주론적 모델의 특정 세부사항에 크게 의존한다.
그럼에도 불구하고, 은하들의 적색편이를 측정하고, 은하들의 위치와 거리를 추정하여, 은하 지도를 만들기 위한 대규모 프로젝트가 실시되었다. 여기에서는 (2차원적) 평면 위에 투사된 것을 볼 수 있다.
영국-호주 합동프로젝트인 ‘2도 영역 은하 적색편이 서베이(Two degree field Galaxy Redshift Survey, 2dF GRS)’는 20만 개의 은하들을 취해서, 은하면의 위쪽과 아래쪽의 2도 영역을 조각으로 나누었다. 그림 1은 지구상의 관측자를 나타내는 정점으로부터, 거리의 함수로서 측정된 은하들의 지도를 보여준다.
그림 1 : 2도 영역 은하 적색편이 서베이(2dF Galaxy Redshift Survey, 2dF GRS). 우리의 위치는 그림에서 중심이다. (Credit: 2dF GRS)
또 다른 하나는 2003년부터 발표되어왔던 ‘슬로안 디지털 스카이 서베이(Sloan Digital Sky Survey, SDSS)’이다. 이 프로젝트는 10억 광년 이상을 가로질러, 하늘의 6% 정도에서 약 20만 개의 은하들을 지도화 하는 것이었다. 후에 이것은 1백만 개 이상의 은하로 확장되었다. 이 은하들 중 일부는 그림 2에서처럼 평면 위에 투사되어 발표되었다.[2]
그림 2 : 슬로안 디지털 스카이 서베이(Sloan Digital Sky Survey, SDSS) 은하 지도. 각 점들은 지구에 대한 은하들의 위치를 보여준다. 은하들의 거리는 그들의 스펙트럼으로부터 결정되었고, 각 은하가 단일 점으로 표시되는 20억 광년 크기의 3D 맵이 만들어졌다. 이 지도는 205,443개 은하들의 전체 지도에서 지구의 적도면 근처에 있는 66,976개의 은하들을 보여준다. 우리의 위치는 중앙이다. (From Astrophysical Research Consortium (ARC) and the Sloan Digital Sky Survey (SDSS) Collaboration).
이 지도들을 볼 때, 우주 전체에 은하들이 균일하게 분포되어 있다는 동질성의 가정은 지지될 수 없어 보인다. 그림 1과 그림 2는 동심원뿐만 아니라, 이전 지도보다 우리 은하 가까이에 중심을 둔 원형 구조들을 보여준다. 우리는 '우주 거미줄(cosmic web)'이라고 불리는, 일련의 연결된 필라멘트(filament)들과 텅 빈 공간(void, 보이드)을 보았을 뿐만 아니라, 중심에서 등거리에 놓여 있는 경향의, 은하들의 일반적인 동심원 구조를 볼 수 있었다. 특히 그림 2의 좌측에서 그러한 동심원의 구조는 사람의 눈으로도 명백하게 볼 수 있다.
이 결과는 샘플링에 의한 인위적 산물 이상이다. 왜냐하면 은하들의 밀도 분포는 빅뱅 우주에서 거리가 멀어질수록(과거로 돌아갈수록) 증가할 것으로 예상되기 때문이다. 은하들이 너무 희미해져서 관측할 수 없음으로 인해 그 수가 줄어들 때까지 말이다.
이 지도에서, 은하 밀도는 거리에 따라서, 진동하고(주기적으로 감소했다 증가했다 하고) 있으며, 원형 구조(circular structures)를 가지고 있는 것처럼 보인다. 이러한 간격을 가지는 은하 밀도의 편차는 은하들이 어떤 분명한 특정 거리에서 발견되기 때문일 수 있다.
상세한 분석
이제 전문적으로 상세히 살펴보자. 2008년 3월에 내가 동료와 함께 발표했던 논문에서, 나는 SDSS와 2dF GRS에서 계산된 은하들의 적색편이 N(z)에 대한 푸리에 분석(Fourier analysis)으로부터, 은하가 주기적인((periodic) 적색편이 값을 가지고 있다는 것을 보여주었다. 많은 사람들이 적색편이가 선호되는 값을 가질 수 없을 것이라고 생각하고 있기 때문에, 그러한 값을 가진다는 것에 대해서 약간의 편견을 가지고 있다.
그림 3 : 모든 SDSS 은하 데이터 DR5 z ≤ 0.35의 N(z) 도수분포표(검정색 곡선). Nz 도수분포도는 일반적으로 δz = 0.001이 사용된 적색편이 z의 함수로서, z - δz/2와 z + δz/2 사이에서 관측된 은하들의 조사된 적색편이를 그룹화(binning, 계수)하여 계산되었다. 점선으로 표시된 (빨간색) 곡선은 서베이의 함수에서 사용된 다항식 맞춤(polynomial fit)이다.
우리는 조사한 은하들 모두를 취해서, 그것들의 적색편이 값(z)을 그룹화 또는 등급을 매겼고, 각 적색편이 값들에 해당하는 은하들이 얼마나 되는지 그 수 N(z)를 계산했다. 이것은 도수분포도라고 불려진다. 이러한 SDSS 데이터에 대한 적색편이 량의 도수분포도는 그림 3에서 검정색 실선으로 표시됐다.
빨간색 점선은 서베이의 함수를 나타낸다. 이것은 은하들이 매끄럽고 균일하게 분포되었을 때 예상되는 것이다. 분명히 관측치는 이러한 예상과 달랐으며, 서베이의 함수 선에서 벗어난 변화는 관련 적색편이(z)에서 은하 밀도의 변화를 나타낸다.
그런 다음 이들 도수분포도 N(z)에 적용된 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transform, DFT)을 사용하여 주기적 구조(periodic structure)를 찾았다. 비수학적 또는 비공학적 독자들을 위해서 설명하자면, 이 변환 기법이 적절히 적용되면, 눈으로는 노이즈(noise)처럼 보이는 주기적 구조조차도 감지해낼 수 있다.
SDSS 5차 데이터 릴리즈(DR5)로부터 427,513 개 은하들의 적색편이 값에 대한 데이터를 얻었는데, 이 데이터는 주로 천구 적도에서 약 -10 ~ 70도 경사(Declination, DEC) 이내에서 샘플링 된 것이었다. 또한 2dF GRS로부터 21,414 개의 은하들에 대한 적색편이 데이터들이 얻어졌으며, 데이터들은 북반구와 남반구 사이에서 안정된 2도 경사(DEC) 이내로만 제한되었다. 그 좌표들은 하늘에 대한 우리의 좌표를 알려주는데, 대게 우리 은하로부터 밤하늘의 전망이 방해받지 않는 방향으로 결정되었다.
우리의 푸리에 변환 분석은 SDSS 데이터에서, Δz = 0.0102, 0.0246, 0.0448의 주요한 주기적인 적색편이 값의 간격들을 발견했으며, 최소 4σ (4 표준편차)의 수준에서 유의성이 있었고, 2dF GRS 데이터에 대한 동일한 분석도 매우 강하게 일치했다.
그림 4 : 평균 μ의 양쪽에 3σ(표준편차)를 보여주는 정규분포. (적색편이 값의 주기성에 관한) 4σ의 관측은 평균보다 훨씬 큰 유의수준에 해당한다. (Source: Wikimedia Commons/Mwtoews)
4σ의 관측은 무엇을 의미하는가? 즉, 그것이 실제일 가능성이 99.994%이라는 것이다.
일반적으로 과학에서 σ(시그마)가 높을수록 좋다. 대부분은 발견을 위한 임계점으로 5 시그마(또는 99.99994%의 확률)를 요구하지만, 일부 발견들은 3 시그마 이하의 레벨에서 이루어진다.[4] (그림 4를 보라).
차가운 암흑물질 탐색(Cryogenic Dark Matter Search) 연구자들은, 그들의 데이터에서 약간의 돌출(bumps)은 3 시그마 수준에서 약하게 상호작용하는 거대 입자(WIMP)의 신호일 수 있다고 주장했었다. 그러나 그것은 탐지된 것이 아니었다. 그리고 빛보다 빠른 중성미자(faster-than-light neutrinos)의 주장은 6 시그마의 결과라 할지라도 틀린 것이다.
우리의 결과는 더 많은 조사가 필요하다는 것을 말해준다. 이것은 단지 예비적인 결과이다. 이 연구는 창조과학연구소(ICR)의 도움을 받아 진행되고 있으며, 우리는 추후에 그것에 대해 더 보고하기를 희망하고 있다. 그러나 이제 우리는 이것이 매우 중요하다는 느낌을 갖게 되었다. 이 일은 계속될 것이다.
실제-우주 구조, 또는 적색편이-우주 구조?
허블법칙을 적용하면[5], 즉 어떠한 우주론도 가정하지 않고 허블법칙이 상대적으로 낮은 적색편이 은하들(z < 0.35)에 적용된다고 가정하는 경우에, 은하들은 주기적인 실제 간격 Δr을 갖는 동심원의 껍질들(concentric shells)에 우선적으로 위치하는 경향이 있다는 결론이 나온다.
이들은 적색편이 z를 적색편이 구간 Δz로 대체하여 결정될 수 있는데, 규칙적인 실제-우주 반경 거리 간격 Δr을 얻는다. 두 서베이 조사(SDSS와 2dF GRS)의 결과를 결합하여, 우리는 다음과 같은 것을 얻게 되었다 :
Δr = 31.7±1.8 Mpc/h, 73.4±5.8 Mpc/h, 127±21 Mpc/h
여기에서 (표준 우주론에서 사용되고 있는 것처럼) 허블상수 H0 = 100km/s/Mpc, 그리고 h = H0/100 이다. c는 진공상태에서 빛의 속도이다. 흔히 사용되고 있는 허블상수 값 70 km/s/Mpc의 허블상수 값 h = 0.7을 사용하면, 이들 간격을 메가파섹 단위의 거리 간격으로 변환할 수 있다.
표준 우주론의 통상적인 분석에서, 공간적 두 점의 상관 함수는 무작위적 분포에서 예상되는 것과 비교하여, 주어진 분리(separation)에서 은하 쌍들을 찾는, 과도 확률을 정의하는데 사용된다. 이것은 우주론적 원리(Cosmological Principle)의 가정을 포함한다.[6] 이것은 우주에 특별한 장소가 없으며, 중심도 없고, 모든 점(은하)들이 동등한 거리에 있다는 것을 가정하고 있다. 결과적으로, 파워스펙트럼 P(k)는 두 점의 상관 함수로부터 도출된다.[7] 파워스펙트럼은 우주에서 거대 구조의 형성 이론에 의해서 예측되고, 사용 가능한 데이터로부터 측정된 또는 더 정확하게 계산된 것과 비교된다.
파워스펙트럼 P(k)는 우주 시간에 걸쳐 다양한 스케일에서 질량 밀도의 요동(fluctuations)을 찾는데 사용되고 있다. 적색편이 우주를 되돌아보는 것은 우주론적 시간을 되돌아보고 있는 것이며, 우주론 원칙에 비추어 볼 때, 어떤 밀도의 요동은 단순히 어떤 과거시대(z)에서의 군집 규모의 증거일 뿐이라고 가정한다. 왜냐하면 우주에서 특별한 또는 선호되는 틀은 없는 것으로 여기고 있기 때문이다. P(k)를 유도할 때, 창함수(windowing function, 일반적으로 가우스)는 k 또는 1/Δz의 함수로서, 밀도 요동에서 보여지는 노이즈를 줄이기 위해서 적용된다. 이는 유한 데이터 집합의 모서리에서 발생하는, P(k) 결과의 인위성을 줄이기 위한 것이다. (k는 일종의 공간 주파수이고, 더 정확하게는 위상 공간이다.) 창함수를 적용할 때, 작은 적색편이 간격, 또는 높은 1/Δz 주파수에서의 ‘피크(peaks)’들에 포함된 것으로 보이는 '신호(signal)'들을 매끄럽게 하는 효과가 있으므로 주의해야 한다. 우리는 가우시안 창함수 없이 이 방법을 적용했고, 또 다시 양측(SDSS와 2dF GRS) 데이터로부터 주요한 적색편이 값들의 간격 주기성(실제로 k-간격), 즉 앞에서 언급했던 것과 일치하는 Δz = 0.0102 및 0.0246에서 적색편이 값의 간격을 발견했다.
그러나 매끄럽지 않은 N(z) 데이터의 이산 푸리에 변환(DFT)은 (더 높은 푸리에 1/Δz 주파수를 의미하기 때문에) 더 작은 Δz 값에서도 적색편이의 간격 주기성을 찾는데 훨씬 더 민감하다. 그리고 이산 푸리에 변환에서 보여진 세 번째 중요한 적색편이 주기인 Δr =127±21 Mpc/h는 브로드허스트(Broadhurst) 등(1990)이 낱은하(field galaxies)들에 대한 펜슬 빔(pencil-beam) 서베이에서 발견했던 것과 동일한 결과였다.[8]
후자는 일반적으로 우주에서 은하 집단의 규모로 해석된다. 이것은 표준모델에서 중입자 음향진동(baryon acoustic oscillation, BAO) 크기로 언급되고 있고, 그 크기는 Δr = 110.4±1.4 Mpc/h 이다. 중입자 음향진동(BAO)의 크기는 주장되는 분리 시기(decoupling epoch)에 음향 지평선(sound horizon)에 의해 고정되어있다.[9] 그것은 분리 이전에 빅뱅 우주에서 팽창하던 음향 껍질(acoustic shells)이 이동할 수 있었던 거리였다고 가정되고 있다. 이 값은 우주배경복사(CMB)에서 온도 비등방성(temperature anisotropies) 연구를 통해 결정되었다. 이것은 또한 대형 은하 서베이 데이터의 두 점 상관함수( two-point correlation function) 분석에 의해서도 측정되었다.
또한 우리는 직선 쌍 계수(straight pair counting)를 적용했다. 은하들이 주기적인 적색편이 간격으로 분리되어 있는지를 결정하는 또 다른 방법은, 적색편이 간격에서 동일한 분리(Δz)를 갖는 은하 쌍(Npairs)의 수를 그룹화 하여 도수분포표를 작성한 다음, 은하 쌍 도수분포표에서 과도하게 많은 피크를 찾는 것이다. 적색편이는 분포의 중심에서 관측자로부터 방사상으로 측정되기 때문에, 이 방법은 그 대칭에 대한 적색편이 간격 분리를 탐지한다. 그 결과 그것은 그렇게 민감하지는 않았지만, 앞에서 제시됐던 처음 두 가지 간격, 즉 Δz = 0.0102와 0.0246을 또한 보여주었다.
그림 5 : 그림 2와 같은 것이지만, 우리 은하가 있는 중심으로부터 적색편이 값 0.0246의 간격을 갖는 동심원의 껍질을 그려 놓았다. 중심은 지구가 아니라, 우리 은하이다.
마지막으로 우리는 두 서베이(SDSS와 2dF GRS) 사이의 상관관계(correlation) 분석을 실시했다. 우리는 한 서베이에서 i 번째 그룹의 적색편이(zi - δz/2와 zi + δz/2 사이에서 결정된) 이동과, 각 단계에서 상관함수 R2를 재계산함으로서, N(z)를 각각 비교했다. 자세한 내용은 참고문헌 3을 참조하라. SDSS와 중첩되는 2dF GRS의 중요한 간격 영역이 존재하므로, 우리는 편이 되지 않은 그룹에서 R2가 중요한 상관관계를 나타낼 것으로 예상했다. 우리가 발견한 것은 흥미로웠다. 우리는 Δz ≈ 0.027의 주기를 가지고 R2 상관관계 함수에서 주기성(periodicity)을 발견했던 것이다. 이것은 다시 한번 눈으로도 볼 수 있는 주요한 적색편이의 주기성이었다.
이 결과를 해석하는 두 가지 방법
이제 이 결과는 우주론적으로 우리 은하(Milky Way)가 우주의 중심 근처에 있다는, 실제 우주 구조에 대한 증거로 해석될 수 있거나, 또는 과거의 시기 동안 우주가 팽창 속도의 진동을 겪은 곳에서 적색편이의 간격 효과가 나타났다고 해석될 수 있겠다. 후자는 히라노(Hirano) 등이(2008) 옹호했던 것으로[10], 참고문헌 3에서 그것을 언급했다.
그림 5에서 지구상의 관측자를 중심으로, Δz = 0.0246의 적색편이 값의 간격을 가지는 일련의 원들을 그릴 수 있다. 우리는 이 증거를 어떻게 해석해야 하는가?
이러한 영향은 전적으로 우주의 팽창에(적색편이는 1차원이기 때문에 단지 적색편이의 영향) 기인했든지, 아니면 실제로 우주의 공간 구조가 이렇기 때문일 것이다. 단지 적색편이의 방사형 구성요소만을 샘플링 할 수 있었기 때문에, 은하가 우리에게서 멀어지는 것으로 가정한다면, 과거에 우주의 팽창 속도가 진동했다는(즉 팽창속도가 주기적으로 증가했다가 느려졌다는) 사실에 기인하여, 은하들이 고리(또는 3차원 우주에서 껍질들)에 배열되어 있는 것으로 나타날 수 있다. 이것이 사실이라면, 모든 은하들은 중심에서 멀어지는 것처럼 보일 것이다. 그리고 이러한 고리들은 정확히 중심에 관측자를 위치시키는 것이다. 관찰자가 중심을 벗어난다면, 심지어 약간이라도 벗어난다면, 이러한 현상은 관측되지 않을 것이다.[11]
여기에서 중요한 것은, 거대 스케일의 우주에서 은하들의 분포는 단지 우주 필라멘트들과 보이드(voids, 텅빈 공간)만을 가지고 있는, 본질적으로 무작위적으로 분포할 것이라고 암묵적으로 가정되고 있다는 것이다. 이것은 우주론적 원리(Cosmological Principle)로부터의 가정이다. 그러므로 여기에서 보여지는 은하들의 구조는 실제 구조가 아닌, 다른 효과에 기인해야만 한다.
”정말로 나를 흥미롭게 만드는 것은, 하나님이 이 세계의 창조에서 어떤 선택의 여지가 있었는지 여부이다.” - 알버트 아인슈타인(Albert Einstein)[12]
이 효과가 실제로 우주 공간의 구조 때문이라면, 그것은 은하들이 동심원의 껍질들에 물리적으로 위치하고 있다는 것을 의미한다. 이것은 팽창하고 있는 우주에서 중심에 있는 우리로부터 멀어지고 있다는 것을 의미한다. 또한 이 해석은 최소한 우리가 보고 있는 주변의 지역적 우주는 하나의 특별한 장소, 중심을 가지고 있으며, 우리는 그곳에 있거나, 가까이에 있음을 가리키는 것이다. 이러한 생각은 우주에는 창조주가 없으며, 설계도 없고, 목적도 없다는, 자연주의적 개념에 기원을 두고 있는 우주론적 원리와는 상반된다. 그러므로 우리가 우주의 중심, 또는 그 근처에 위치하고 있다는 생각은 무신론자들이나, 비성경적 세계관을 지닌 사람들에게는 재앙과 같은 혐오스러운 생각인 것이다.
우주의 실제 공간 구조를 결정하는 것은 그리 쉽지 않다. 왜냐하면 우주에서 독립적인 거리 측정법을 갖고 있지 않기 때문이다. 그래서 천문학자들이 은하 지도를 볼 때, 그들은 사실 빛이 왔던 방향의 하늘에 대한 적색편이 지도를 보고 있을 뿐이다. 그리고 은하들의 거리를 얻기 위해서는 허블의 법칙을 가정해야만 한다.
그러나 이 두 가능성을 구별할 수 있는 방법이 있을 수 있다. 내가 언급했던 것처럼, 주변 은하들의 대규모 구조의 중심이 우리 은하와 일치하는 것이, 실제 우주 구조를 나타내는 것이 아니라, 순전히 적색편이 값의 간격 효과라면, 그것을 입증하는 것은 아직까지 불가능하다. 왜냐하면 거리를 측정하는 독립적인 방법을 갖고 있지 못하기 때문이다. 그러나 은하들의 동심원 껍질의 중심이, 우리에서 멀리 있는 우주의 어떤 다른 지점에서도 일치한다면, 그것은 단지 적색편이 간격 효과가 아니라, 실제 우주의 공간 구조를 가리킬 것이다.
실제 은하들의 중심 근처
나는 두 번째 논문에서[13], 은하들이(수백만 개의 은하들이 포함되는) 여기로부터 약 26.86 Mpc/h의 위치에 있는, 주기적인 간격을 가지는 동심원의 껍질들 위에 선호적으로 놓여있는, 실제 간격의 슈퍼구조를 이루고 있다는 사실을 발견했다. 확실히, 지금까지 이것은 배제(기각)되지 않았다. 나는 은하들의 적색편이로 은하들의 공간적 분포를 보고 있다고 가정하는 것이 유효하다고 가정했다.
그런 다음 나는 실제 우주의 중심을 인위적으로 이동시키는 알고리즘을 실행하고, 새로운 중심점에서 관찰되는 모든 적색편이들이 어떻게 될지 N(z)를 재결정하였고, 새로운 N(z)로부터 DFT를 재계산하였다. 그런 다음 진정한 물리적 중심이 있어야하는 위치를 결정하기 위해서, 두 번째 푸리에 피크(지배적인 적색편이 공간 간격)의 크기를 비교했다. 이것은 푸리에 피크 진폭이 최대화되는 지점이다. 나는 Δz ≈ 0.0246인 동심원 껍질의 중심이 우주에서 우리 은하의 위치와 일치하지 않음을 발견했다. 그러나 그 중심은 여기로부터 약 26.86 Mpc/h 또는 약 1억3500만 광년 (h = 0.7로 가정했을 때) 떨어져 있는 곳임을 알게 되었다. 그러나 그것도 백억 광년이 넘는 우주의 초거대 규모에서는 여전히 비교적 작은 거리이다. 그래서 우주론적으로 우리는 이 거대한 우주 구조의 중심 근처에 위치한다고 말할 수 있다.
결론
이러한 증거는 이 현상이 실제 우주 구조에 기인함을 지지한다. 왜냐하면 주기적 적색편이의 구형 껍질들은 우리 은하가 정확하게 중심이 아니기 때문이다. 만약 그것이 관측자의 편견에 기인한 시스템적인 효과였다면, 껍질들의 중심은 관측자와 일치할 것이 예상된다. 아직 결론을 내릴 수는 없지만, 그리고 더 많은 분석이 필요하겠지만, 우리는 수백만 개의 은하들이 포함되어있는 초거대 실제 간격 구조에서, 우리 은하(Milky Way)가 중심부 근처에는 있지만, 정확하게 중심은 아닌, 위치에 존재한다는 증거를 가지고 있다.
결국 우리는 한 특별한 장소에 있는 것이다. 물리적으로 관측되는 은하들의 가장 큰 초거대 구조의 중심 근처에, 그리고 아마도 영적으로 하나님이 관심을 기울이시는 중심에 있는 것이다. 우리는 무작위적인 과정으로, 우연히 어쩌다 여기에 있는 것이 아니다. 왜냐하면 하나님께서 우리들이 거주할 수 있도록 땅을 창조하셨고, 우리가 그분의 영광을 나타내기를 원하셨기 때문이다.
”창세로부터 그의 보이지 아니하는 것들 곧 그의 영원하신 능력과 신성이 그가 만드신 만물에 분명히 보여 알려졌나니 그러므로 그들이 핑계하지 못할지니라” (롬 1:20).
그렇다. 그들은 핑계할 수 없을 것이다.
References
1. http://www.aao.gov.au/2df.
2. http://www.sdss.org.
3. Hartnett, J.G. and Hirano, K., Galaxy redshift abundance periodicity from Fourier analysis of number counts N(z) using SDSS and 2dF GRS galaxy surveys, Astrophysics and Space Science 318(1, 2):13–24, 2008; preprint available at: arxiv.org/abs/0711.4885.
4. A 2.5 Sigma Higgs Signal From The Tevatron! http://www.science20.com/quantum_diaries_survivor/25_sigma_higgs_signal_tevatron-91654
5. Hubble Law: v = H0 r, where v is the velocity of the expansion of the universe, as determined by the redshift of the galaxies in it. Here redshift z = v/c for small redshifts, where c is the speed of light in vacuum. The distance to the galaxy is represented by r, and H0 is the Hubble constant, which has been very difficult to determine but nowadays lies somewhere between 65 and 75 km/s/Mpc.
6. It essentially assumes that the galaxies in the universe are uniformly yet randomly distributed throughout the cosmos on some very large scale. Therefore all observers at all locations in the universe at the same epoch should see the same distribution of galaxies. There are no favoured places. Richard Feynman succinctly describes the problem of the Cosmological Principle: '… I suspect that the assumption of uniformity of the universe reflects a prejudice born of a sequence of overthrows of geocentric ideas … It would be embarrassing to find, after stating that we live in an ordinary planet about an ordinary star in an ordinary galaxy, that our place in the universe is extraordinary … To avoid embarrassment we cling to the hypothesis of uniformity.” Feynman, R.P., Morinigo, F.B. and Wagner, W.G., Feynman lectures on gravitation, Penguin Books, London, p. 166, 1999.
7. The power spectrum is essentially the square of the Fourier frequencies in k-space but calculated with a windowing function. Here k =1/Δz is the inverse of the redshift interval.
8. Broadhurst, T.J., Ellis, R.S., Koo, D.C. and Szalay, A.S., Large-scale distribution of galaxies at the Galactic poles, Nature 343:726, 1990.
9. Komatsu, E. et al. 2009, Astrophysical Journal Suppl., 180, 330
10. Hirano, K., Kawabata, K. and Komiya, Z., Spatial periodicity of galaxy number counts, CMB anisotropy, and SNIa Hubble diagram based on the universe accompanied by a non-minimally coupled scalar field, Astrophys. Space Sci. 315:53, 2008.
11. This situation would also be indistinguishable from real space structure exactly centred on our galaxy.
12. Einstein made this remark to Ernst Straus, his assistant from about 1950–1953 at the Institute for Advanced Study at Princeton (Holton, G., Einstein’s third paradise, Daedalus, Fall 2003, pp. 26–34; p. 30, accessed 7 May 2010).
13. Hartnett, J.G., Fourier analysis of the large scale spatial distribution of galaxies in the universe; in: Proceedings of the 2nd Crisis in Cosmology Conference, Potter, F. (Ed.), Port Angeles, WA, ASP Conference Series 413:77–97, 2009.
번역 - 미디어위원회
출처 - Bible Science Forum
행성 형성 이론은 혼돈에 빠져있다.
: 자연적 과정으로 다양한 행성들이 만들어졌다?
(Planetary formation theory in chaos)
Alexander Williams
천체물리학자들은 외계행성을 발견한 케플러(Kepler) 우주망원경의 결과로 곤혹스러워 하고 있었다. 거의 1천 개의 새로운 '외계 행성(exo-planets)'들이 확인되었고, 또 다른 4천 개의 후보들이 평가를 기다리고 있다.
무슨 문제가 있는 것인가? 기존의 행성 형성(planet formation) 이론은 당시에 사람들이 알고 있었던 유일한 행성계, 즉 우리의 행성들을 설명하기 위해서 만들어졌었다. 태양계 너머의 다른 행성들이 발견되었을 때, 천문학자들은 적어도 우리의 것과 같을 것이라고 예상했었다. 그러나 그 희망은 산산이 부서졌다. 더 많은 행성계가 발견될수록, 우리의 행성들은 매우 예외적인 것들임이 밝혀지고 있는 것이다. 자연주의(naturalism)는 참신함(novelty)과는 거리가 먼 것이다. 자연주의는 한 이론만으로 모든 것을 설명하려고 한다. 기괴하게 보이는 세계들은 기괴한 설명을 필요로 한다. 기괴하고 독특한 천체들이 더 많이 발견될수록, 기존의 자연주의적 설명은 설득력을 잃어버리는 것이다. 이제 그들은 이러한 이국적이고, 괴이한 모습의 외계행성들이 어떻게 자연적 과정으로 모두 형성될 수 있었는지를 설명해야 하는 부담을 갖게 되었다.[1]
.항성 HR8799에서 알려진 3개의 행성 (항성으로부터의 빛은 제거되었다). NASA/JPL-Caltech/Palomar Observatory.
이제 그들은 이러한 이국적이고 괴이한 모습의 외계행성들이 어떻게 자연적 과정으로 모두 형성될 수 있었는지를 설명해야 하는 부담을 갖게 되었다
지금까지 케플러의 결과는 발견된 외계행성들이 세 가지의 주요 카테고리로 분류된다는 것을 보여주었다 : (i)뜨거운 목성형 행성, (ii)기괴한 공전궤도를 가진 거대 행성, (iii)슈퍼 지구 행성. 슈퍼 지구(super-Earths) 행성들은 일반적으로 2~4개의 행성들이 조밀하게 모여서(compact systems) 발견되며, 그들 중 일부는 '불가능한' 가까운 거리에서 항성을 공전하고 있었으며, 연간 공전주기는 100일 이상에서부터 불과 몇 시간에 이르는 것도 있었다. 슈퍼 지구형 행성은 근처의 태양과 비슷한 별들 중에서 40% 이상을 차지하는 것으로 보여, 가장 흔한 유형의 외계행성으로 보인다. 장주기의 편심성 거대 행성들은 약 10%를 차지하고 있으며, 뜨거운 목성형 '괴짜'들은 1% 미만이다. 이것은 태양과 같은 항성의 약 50%가 행성들을 가지고 있음을 의미한다. 미래에 우주기술이 향상될 것이고, 아마도 모든 항성들 주변에서 행성들이 발견될지 누가 알겠는가?
이 모든 것이 의미하는 것에 대해서 많은 논란이 예상된다. 그러나 한 가지 분명한 문제는 행성 형성에 대한 최초의 이론이다. 기존의 행성 이론에 의하면, 새로운 항성 주위를 돌고 있던 먼지 입자들의 느린 부착(accretion, 강착)에 의해서 행성들이 형성됐다는 것이었다. 그러나 이것은 분명히 잘못되었다. 정직한 전문가라면, '강착(accretion)' 이론에는 실행 가능한 메커니즘이 없다는 것을 인정할 것이다. 그리고 이것은 많은 사람들에게도 잘 알려져 있다. 자연주의적 시나리오에서, 암석질의 행성(수성, 금성, 지구, 화성)을 형성했다고 말해지는 먼지 입자들은 극히 작으며, 중력이 서로를 붙잡을 수 있는 킬로미터 크기의 '미행성체(planetesimals)'로 성장할 때까지, 어떤 방식으로든 붙어있어서 점점 커져야만 하지만, 이것은 불가능하며, 알려진 어떠한 메커니즘도 없다.
이 새로운 발견으로 인해 '혼돈'에 빠져있는 유일한 것은 자연주의이다.
2006년에 이 주제에 관한 워크샵에서 말해졌던 것은 다음과 같다. ”지구형 행성과 가스 거대 행성의 암석질 핵의 형성은 천체물리학에서 주요한 질문 중 하나이다. 이 과정의 첫 번째 단계는 먼지의 응축이다. 즉 마이크로 크기의 먼지 입자들이 서로 부착되어, 수 km 크기의 '미행성체'를 형성하는 과정이다. 일단 미행성체가 형성되면, 중력적 인력 작용이 다른 힘들보다 우위를 점하게 되고, 궁극적으로 암석질 행성의 형성으로 이어진다. 워크샵은 첫 번째 단계(먼지가 미행성체로 자라나는 과정)에 중점을 두고 있었다. 이 단계는 여전히 미해결의 많은 미스터리들을 가지고 있다... 그 중에는 입자들이 미터 크기로 커진다는 것은 넘을 수 없는 장벽인 것처럼 보인다.”[2] 그리고 2010년 워크샵이 끝나고 요약문은 ”알 수 없는 강착(Accretion Unknowns)” ”어떻게 미행성체는 형성되었는가?”였다.[3]
이 정도면 충분하다. 원래의 이론은 잘못된 것이다. 더 많은 외계행성들이 목록에 추가될 때, 상황이 나아질 것으로 기대할 이유가 전혀 없다. 이 새로운 발견들로 인해 '혼돈'에 빠져있는 유일한 것은 자연주의(naturalism)이다.
이제 진실이 밝혀지고 있다.
”하늘이 하나님의 영광을 선포하고 궁창이 그의 손으로 하신 일을 나타내는도다” (시편 19:1)
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Further Reading
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References and notes
1. Finkbeiner, A., Astronomy: Planets in chaos, Nature 511:22–24, 2014.
2. From Dust to Planetesimals, Workshop at Ringberg Castle, Germany, 2006. 8 July 2014.
3. Ormel, C.W., Overview of Planetesimal Accretion, German-Japanese Workshop, Jena, 2010.
4. http://www.astro.uni-jena.de/~theory/DIPS/talks/ormel.pdf 8 July 2014.
번역 - 미디어위원회
링크 - http://creation.com/planet-formation-chaos-theory
출처 - CMI, 19 July 2014 (GMT+10)
양자화 된 적색편이 값은
우리 은하가 우주의 중심부에 위치함을 가리킨다. 2
(Our galaxy is the centre of the universe, ‘quantized’ redshifts show)
by Russell Humphreys, Ph.D.
7. 우주는 중심을 가지고 있다.
이 개념에 대한 명칭을 정하기 위해서, 앞의 섹션 4에서 사용됐던 '은하 중심성(galactocentric)'이라는 단어를 격상시킬 필요가 있다. 이제 그 단어는 우주 자체를 설명하기 위한 단어로 사용해야할 것이다. 즉, 우리 은하는 우주의 중심에 놓여있다는 것이다. 우주는 우리의 은하인 은하수(Milky Way) 바로 가까이에 독특한 기하학적 중심을 가지고 있다는 것이다.
섹션4의 말미에서 언급했듯이, 우주배경복사(CMB) 데이터는 우리 은하가 우주의 중심과 관련하여 움직이고 있음을 시사한다.[34] 우리 은하는 본질적으로 우주의 중심에 있지만, 그곳에 정지되어 있지 않다. 이것은 지구중심설(geocentrism, 천동설)과 다르다. 그것은 지구가 정확히 중심에 있으며, 움직임이 없다고 생각하는 개념이다.[35, 36] 몇몇 창조론자들은 우리 은하가 우주의 중심 근처에 있다는, 은하 중심성 우주론을 제안해왔다.[37]
천문학 논문들은 적색편이 양자화에 대한 가능한 설명으로서, 은하 중심성 우주(galactocentric cosmos)를 거의 완전히 무시하고 있다.[38] 대신 세속적 천문학자들은 빛 자체에 영향을 미치는 아직까지 설명할 수 없는 미묘한 현상으로 여기고 있는 것처럼 보인다. 티프트도 그와 같은 설명을 적극적으로 장려했다. 티프트는 새로운 개념인 '3차원 시간'을 불러냈다. 그는 말했다 :
”적색편이는 미세 양자 물리학에서 비롯된 것으로 보이지만, 우주론적 경계를 넘나들며 이 흔적을 남겨놓고 있다.”[39]
따라서 세속적 천문학자들은 이에 대한 간단한 설명을 회피해왔으며, 가능성을 언급하지 않고 있다. 대신, 그들은 미스터리한 미지의 물리학을 불러냄으로써, 정상적이라면 폐기될 지푸라기 이론을 붙잡고 있는 것이다. 나는 은하중심성(galactocentricity)이 그들이 갖고 있는 세계관에 심각한 의문을 제기하는 것이기 때문에, 회피하고 있다고 생각한다. 이 문제는 빅뱅 이론의 핵심인, 자연주의적 진화론자들의 전제를 완전히 파괴하고 있다.
8. 빅뱅 이론은 우주의 중심을 견딜 수 없다.
이러한 개념이 빅뱅 우주론(big bang cosmology)과 얼마나 다른지를 깨닫는 사람은 많지 않다. 그 이론에 대한 대중적인 이름으로 인해, 사람들은 비어있는 3차원적인 우주 공간에서 바깥쪽으로 폭발하는 작은 3차원적인 공(중심과 가장자리를 갖는)의 개념으로 생각하는 경향이 많다. 장구한 시간이 흐른 후에, 물질은 별들과 은하들로 뭉쳐졌고, 수천억 개의 전체 은하들이 빈 우주 공간의 '바다'에 떠있는 '섬'(또는 군도)을 형성했다는 것이다. 일반 대중들이 생각하는 3차원의 초기 공(three-dimensional initial ball)에서 그러한 섬들은 하나의 독특한 기하학적 중심을 가질 수도 있을 것이다. '중심(centre)'이란 추상적인 것이 아니라, 사전적 정의와 같이 단순한 의미를 가지는 것이다 :
”중심 : 어떤 것의 측면이나 바깥 경계에 있는 모든 점들로부터 등거리 또는 평균 거리에 있는 점.”[40]
많은 과학자들, 심지어 많은 천문학자들을 포함하여, 대부분의 사람들은 빅뱅을 이런 식으로 생각하고 있다. 그러나 전문적 우주론자들은 빅뱅이론을 완전히 다르게 묘사한다! 그들은 3 차원의 초기 공과 '섬' 우주를 거부한다. '닫힌' 빅뱅(‘closed’ big bang, 가장 선호되는 버전)에서, 그들은 우리가 보고 있는 3 차원 공간은, 4 공간 차원(four spatial dimensions, 시간은 없음)의 초공간(hyperspace) 안에서 밖으로 팽창하는, 4차원 '풍선'의 표면에 존재하는 것을 보고있는 것이라고 상상한다.[41] 그림 9를 보라.
그림 9. 우주론자들은 팽창하는 풍선에 비유하여 빅뱅 이론을 상상한다. 이 비유는 우리가 볼 수 있는 3차원 공간을 4차원 풍선의 3차원 표면으로만 국한시킨다. 은하들은 팽창과 함께 펴지고 있는 풍선 표면의 먼지와 같다는 것이다. 이 틀에서는 어떠한 은하도 독특한 중심이 된다고 주장될 수 없다. 팽창의 진정한 중심은 풍선 안에 있는 지역, 즉 표면에 있는 거주자들이 인지할 수 없는 지역에 있게 되는 것이다.
그들은 은하들을 풍선의 표면 전체에 흩어져 있는 먼지들과 같은 것으로 설명한다. (풍선 안쪽에는 어떠한 은하도 없다). 팽창이 진행됨에 따라, 고무(공간 자체의 '천'을 나타내는)는 바깥쪽으로 늘어나면서 확장된다. 이렇게 되면서 먼지(은하)들은 분산된다. 각 먼지 알갱이의 관점에서, 다른 먼지들은 그것으로부터 멀리로 이동하지만, 어떤 먼지도 그 팽창의 유일한 중심이라고 주장할 수는 없다. 풍선의 표면에는 중심이 없다. 팽창의 진정한 중심은 3차원적 표면에 갇혀있는 생물체의 지각으로는 알 수 없는, '초공간'의 지역인, 풍선 내부의 허공 속에 있는 것이다.
이 비유를 이해하는 데 어려움이 있다면, ‘별빛과 시간(Starlight and Time)’의 영상물 버전을 보라.[42] 컴퓨터로 제작된 애니메이션 그래픽은 많은 사람들이 그 비유를 이해할 수 있도록, 단계적으로 설명해주고 있다. (아래 youtube 동영상 참조)
.러셀 험프리(Russell Humphreys) 박사의 책 '별빛과 시간(Starlight and Time)'
전문적 우주론자들의 개념을 살펴볼 수 있는 또 다른 방법이 있다. 우리가 한 방향으로 무한히 빠른 속도로 우주를 여행한다 하더라도, 은하들이 없는 텅 빈 공간을 결코 만나지 못한다는 것이다. 즉 은하들 주변의 가장자리나 경계를 정의할 수 없을 것이라고 주장한다. 따라서 우주에 기하학적 중심도 정의할 수 없다. 한 우주론자는 인기 있는 '섬 우주(island universe)'에 관한 오해에 대해 이렇게 말했다 :
”이것은 틀렸다 ... [빅뱅 우주론은] 중심과 가장자리가 없다.”[[43]
따라서 빅뱅 이론에는 중심이 없다. 우리가 볼 수 있는 3차원의 어느 곳에서도 독특한 중심이 존재하지는 않는다. 이것이 빅뱅 지지자들이 중심을 필요로 하는 적색편이 양자화에 대한 해석을 거부하는 이유이다. 나는 다음 섹션에서 중심이 없다(acentricity)는 그들의 주장이, 관측에 의한 것이 아니라, 임의적인 전제(arbitrary presupposition)에 기인하고 있다는 것을 보여줄 것이다.
9. 빅뱅 이론의 전제
매우 전문적이면서도 영향력이 있는 책, ‘시공간의 거대 구조(The Large Scale Structure of Space-Time)’에서 스티븐 호킹( Stephen Hawking)과 조지 엘리스(George Ellis)는 빅뱅 우주론에 대한 섹션을 다음과 같은 글로 시작하고 있었다 :
”그러나 우리는 이데올로기의 혼합(admixture of ideology) 없이 우주론 모델을 만들 수 없다. 가장 초기 우주론에서, 사람은 우주 중심에서 명령하는 위치로 자신을 배치했다. 코페르니쿠스 시대 이후에, 우리는 은하 집단 중 단지 한 은하인, 보통의 은하 가장자리에 있는, 중간 크기의 별을 돌고 있는, 중간 크기의 행성으로 꾸준히 강등되어갔다. 그래서 이제 우리는 민주적으로, 우주에서 우리의 위치가 어떤 식으로든 구별된 특별한 위치에 있다고 주장할 수 없게 되었다. 우리는 본디(Bondi, 1960)에 뒤이어 이 가정(assumption)을 ‘코페르니쿠스의 원리(Copernican principle)’라고 부른다.”[45]
이 개념은 '우주론적 원리(Cosmological principle)로 불려지고 있다. 호킹과 엘리스가 관측에 의한 것이 아닌, 전제된 개념을 '가정'과 '이데올로기의 혼합'이라고 부르고 있는 것을 주의 깊게 보아야 한다. 그들이 말한 ”우주에서 우리의 위치가 어떤 식으로든 구별된 특별한 위치에 있다고 주장할 수 없게 되었다'라는 말은 사실 독단적인 주장이다. 그들은 계속해서 이렇게 말했다 :
”다소 모호한 이 원리에 대한 합리적인 해석은, 적당한 스케일로 보았을 때, 우주가 대략 공간적으로 균질(spatially homogenous)하다는 것을 의미하는 것으로 이해하는 것이다.”[48]
”공간적으로 균질”이란 ”모든 가용 공간에 균등하게 퍼져 있음”을 의미한다. 호킹과 엘리스는 어떤 시기에 우주는 물질–에너지로 완전히 채워져 있었다고 주장한다. 거기에는 어떤 거대한 빈 공간이 없었으며, 결코 존재하지 않을 것이라고, 그들은 말한다.
관측에 의하면, 우리 우주는 등방성(isotropic), 또는 구형의 대칭(spherically symmetric)이라는 것을 보여주고 있기 때문에, 즉, 우리의 위치에서 우주는 모든 방향으로 동일하게 보이기 때문에, 그들은 믿음의 도약을 필요로 한다. 정상적인 경우라면, 호킹과 엘리스는 ”우리는 매우 특별한 지점 근처에[49], 즉 우주의 중심 근처에 위치한다”라고 말했어야 한다. 그러나 이것은 지구가 특별한 위치에 있지 않기를 바라는, 자신들이 원하는 이데올로기와 상충되기 때문에, 문제점들이 있음에도 그들의 우주론을 추구하고 있는 것이다 :
”... 우주는 시공간적으로 모든 지점으로 등방성을 띤다. 따라서 우리는 코페르니쿠스의 원리를 우주가 모든 지점들에서 대략적으로 구면 대칭을 나타내는 것으로 해석할 것이다. (왜냐하면 우주는 우리 주변에서 대략 구형의 대칭이기 때문이다.)”[49]
그들이 보여준 것처럼, 이러한 기괴한 가정을 일반상대성 이론의 수학에 적용한다면, 다양한 형태의 빅뱅 이론들이 탄생하게 될 것이다.
10. 빅뱅 이론의 심장은 무신론이다.
전제(presupposition)에 대한 동기를 탐구해보자. 왜 빅뱅 이론가들은 지구가 특별한 장소에 있지 않는 우주론을 고안하기 위해서, 이 모든 고난을 겪고 있는 것인가? 천체물리학자인 리처드 고트(Richard Gott)는 코페르니쿠스의 원리(Copernican principle)에 대한 한 특별한 글의 서론에서, 그 이유를 밝히고 있었다 :
”코페르니쿠스 혁명은 충분한 이유 없이, 우리가 우주에서 특별한 위치를 차지할 것이라는 가정이 실수였음을 가르쳐주었다. 다윈은 종의 기원에서 우리가 다른 생물 종보다 특별한 것이 없음을 보여주었다. 평범한 초은하단의 한 보통의 은하에서, 보통의 별 주변에 있는 우리의 위치는 점점 더 특별하게 보이지 않는다. 우리가 특별한 공간적 위치에 있지 않다는 생각은, 우주론에서 결정적이었으며, 직접적으로 빅뱅 이론으로 이어졌다. 왜냐하면 코페르니쿠스의 원리가 작동되는 천문학에서는, 지적 관측자가 있는 곳을 포함하여, 모든 곳에서 특별한 장소는 없을 것이며, 수많은 특별하지 않은 장소들이 있을 것이기 때문이다. 그래서 당신은 특별하지 않은 장소에 있을 것이다.”[50]
위의 글에서 ”~을 것이다”라는 단어가 많이 등장한다. 리처드 고트는 우리가 우연히 이곳에 존재하게 되었다고 확실히 믿고 있었다! 지적설계자이신, 창조주 하나님이 우리를 우주의 특별한 위치에 의도적으로 위치시키셨을 것이라는 생각은 그의 머리에 조금도 들어있지 않았다. 따라서 코페르니쿠스의 원리 뒤에 있는 궁극적 동기는 무신론적 자연주의(atheistic naturalism)인 것이다. 그러한 사상은 진화론의 기초가 되고 있기 때문에 고트의 다윈에 대한 언급은 당연해 보인다. 빅뱅이론과 진화론은 기원에 대한 무신론의 두 기둥으로서, 세속적인 천체물리학과 진화생물학의 기초 이론이 되고 있는 것이다.
따라서 빅뱅이론을 지지하는 기독교인들은, 무의식적으로 창조주 하나님을 부정하고, 무신론적 세계관과 타협하고 있다는 것을 깨달아야 한다.
11. 우주의 중심이 있다는 사실의 과학적 함의 : 창조주간의 지구 시간은 우주 시간에 비해 극히 느리게 흘러갔을 것이다!
하나님께서 창조주간 넷째 날에 별들과 은하들을 펼치시는 과정으로 창조하셨다면, 우리 은하 주변에서 구형의 대칭을 보여주는 적색편이 양자화 현상은 그 증거가 될 수 있다. 예를 들어, ‘별빛과 시간’ 책에서 개괄했던 가설적 우주론에서와 같이, 팽창하는 공의 중심부와 가장자리 사이에서, 가스 또는 플라즈마에 의한 앞뒤로 튀는 구형의 충격파(spherical shock waves)를 상상할 수 있다.[51]
반사파(reverberating waves)는 일부 반경에서는 서로 간섭하고, 다른 반경에서는 서로를 강화시켜, 고밀도 가스의 동심원 껍질인, '정재파(standing waves, 정지한 채 진동만 하는 파)'의 패턴을 만든다. 하나님께서는 별들과 은하들 안으로 가스를 모으셨을 것이다. 그 결과 생성된 동심원의 은하 패턴은, 여러 다른 반향 모드에 해당하는, 많은 간격들을 가지면서 복잡해졌을 것이다. 아마도 우리가 관측한 주요 껍질 간격 δr = 310만 광년은 은하들 사이의 평균 거리 1200만 광년처럼, 동일한 차수(order)일 수 있다.[52]
정재파는 물질이 충격파가 다시 튀어나오기 위한 바깥쪽 가장자리를 가짐을 의미한다. 그것은 기하학적 중심을 질량의 중심이 되도록 만들 것이다. 아인슈타인의 일반상대성 이론 방정식에 그 경계 조건(가장자리와 중심)을 넣는다면, 내가 ‘별빛과 시간’ 책에서 제시한 우주론을 얻게 된다. 질량 중심은 중력의 중심이 되고, 범위는 우주적이다. 그런 다음 확장(팽창)되는 특정 단계에서, (우주적으로 집중된) 중력은 중심부에 엄청난 시간 팽창(time dilation, 시간의 느려짐) 효과를 일으켰을 것이다. (창조주간의 지구 시간은 우주 시간에 비해 극히 느리게 흘러갔을 것이다).
따라서 양자화 된 적색편이는 나의 우주론에 대한 관측적 증거이며, 1994년에 예비적 주장을 내놓았었다 :
”특별히 여러 천문학자들이 관측한 은하들의 양자화된 적색편이 분포는[3, 22] 코페르니쿠스의 원리와, 빅뱅이론을 포함하여 그 이론을 기반으로 하고 있는 모든 우주론에 반대되는 것으로 보인다. 그러나 그 효과는 나의 새로운, 비-코페르니쿠스 '화이트 홀' 우주론에서는 설명될 수 있는 것처럼 보인다.”[53]
12. 우주의 중심이 있다는 사실의 영적 함의
크리스천들에게 있어서, 우리가 우주의 중심 부근에 위치한다는 생각은 이상할 것이 전혀 없다. 그러나 이 사실은 세속주의자들에게는 심히 혼란스러운 일이다. 수세기 동안 그들은 코페르니쿠스 혁명을 추진해왔지만, 중심을 벗어나기 위한 노력이 더욱 필요해 보인다. 칼 세이건(Carl Sagan)은 그의 책 전체에서 지구의 위치와 우리를 얕보고 폄하하고 있었다 :
”지구는 광대한 우주의 무대에서 아주 작은 무대이다... 우리의 자세, 상상하고 있는 자아 존중, 우리가 우주에서 특별한 위치에 있다는 망상은, 이 창백한 푸른 점(보이저 1호가 보내온 지구의 사진)으로 인해 도전 받는다. 우리 행성은 우주를 덮고 있는 거대한 어둠 속에서 하나의 외로운 반점(a lonely speck)인 것이다. 이 모든 광대함에서 우리의 보잘 것 없음을 볼 때, 다른 곳에서 우리를 구하기 위한 도움이 올 것이라는 어떠한 암시도 없다.”[55]
우주의 중심 부근에 인류가 위치한다는 사실은 너무도 중요한 발견일 수 있다. 하나님과 성경을 공격하는 자들에게 이러한 발견은 재앙이 될 수 있다. 그 이유를 좀더 자세히 살펴보겠다.
첫째, 성경은 우리의 고향인 지구 행성의 독특함과 중심성을 선언하고 있다. 창세기 1장에서 창조의 첫째 날에 지구가 제일 먼저 언급되고 있다. 태양, 달, 별들은 12절이나 뒤에서, 넷째 날에 등장한다. 창세기 1:6~10절은 내가 ‘별빛과 시간’에서 설명했듯이, 우주의 모든 물체들의 한 가운데에 지구를 위치시킨다.[56] 창세기 1:14~15절에서 하나님은 지구의 유익을 위해 하늘에 광명체들이 존재하라고 말씀하신다. 그러므로 사람이 우주의 중심에서 명령을 하는 위치에 있다는 것은 아니지만[57], 우리가 거기 있다고 하나님은 말씀하시는 것이다. 성경이 말씀하고 있는 것을 뒷받침하는 증거들을 발견하는 것은, 가슴이 벅차오르는 일이다.
'오케이‘ 그렇다면 당신은 ”하나님께서는 왜 우리를 은하의 정확한 중심에, 중심성이 더욱 분명한 곳에 두지 않으셨을까?”라고 물을 수도 있을 것이다. 글쎄, 그것은 그렇게 하지 않아야만 더 좋을 수 있기 때문인 것처럼 보인다. 첫째, 우리 은하 내에서 태양의 위치는 이상적인 환경을 만들어주는 가장 적절한 위치에 있다.[58, 59] 은하 안쪽은 매우 활동적이며, 많은 초신성들과 거대한 블랙홀이 있어서, 강렬한 방사선이 방출된다.[60] 대신에, 태양은 위험한 중앙 부분으로부터 꽤 떨어져 있으며, 상당히 원형 궤도에서 지구를 유지시키고 있다. 사실, 태양은 동자전 반경(co-rotation radius)이라고 불리는, 은하 중심으로부터 최적의 거리에 떨어져 있다. 오직 이곳에서만 항성의 궤도 속도가 나선팔의 속도와 일치한다. 그렇지 않다면, 태양은 너무 자주 나선팔을 가로지르게 되어, 다른 초신성에 노출되게 된다. 또 다른 설계적 특성은 태양의 궤도가 은하면(galactic plane)과 거의 평행하다는 것이다. 그렇지 않다면, 이 은하면을 가로지르는 것은 파괴적일 수 있다.
둘째, 미학적(aesthetic)이며, 영적인(spiritual) 이유가 있다. 하나님께서 은하수의 중심에 태양을 놓으셨다면, 은하의 중심 근처에 있는 별, 먼지, 가스의 두꺼운 구름은 우리로 하여금 우주에 있는 많은 별들을 보지 못하게 방해했을 것이다. 대신에 하나님은 우리를 최적의 위치에, 가장 바깥쪽의 희미한 가장자리가 아닌 곳에, 하늘의 높이를 분명히 볼 수 있는 거리에 두셨다. 그것은 이사야 55장 9절이 지적한 것처럼, 우리가 하나님의 방법과 생각이 사람의 것보다 높고 위대하심을 인식하는데 도움이 된다.
무엇보다도, 하나님의 계획에 있어서, 사람이 그 중심에 있다는 증거를 보는 것은, 매우 큰 힘이 되며, 용기를 주는 것이다. 이 지구 행성의 죄로 인해 온 우주가 신음하고 고통을 당하는 것이다.(롬 8:22). 지구는 삼위일체의 두 번째 위격이신 예수님이 우리뿐만 아니라, 우주 전체를 구속하기 위해서, 사람의 몸으로 오셨던 행성인 것이다.(롬 8:21). 시편 8:3-4절에서 말한 것처럼, 하나님께서 이 광대한 우주에서 우리 인류를 구속하시기 위해서, 이 땅에 오시고, 십자가를 지셨다는 사실은 정말로 우리를 놀라게 만들고, 감격하게 만드는 일인 것이다.
”주님께서 손수 만드신 저 큰 하늘과 주님께서 친히 달아 놓으신 저 달과 별들을 내가 봅니다. 사람이 무엇이기에 주님께서 이렇게까지 생각하여 주시며, 사람의 아들이 무엇이기에 주님께서 이렇게까지 돌보아 주십니까?” (시편 8:3~4, 새번역)
Acknowledgements
Here I want to acknowledge the valuable comments of many creationists, including those of many creationist friends in New Mexico with whom I meet regularly.
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References
1. Scheiner, J., On the spectrum of the great nebula in Andromeda, Astrophysical J. 9:149–150, 1899.
2. Slipher, V., The radial velocity of the Andromeda nebula, Lowell Observatory Bulletin No. 58, 1914.
3. Stromberg, G., Analysis of radial velocities of globular clusters and non-galactic nebulae, Astrophysical J. 61(5):353–362, 1925.
4. Hubble, E., A relation between distance and radial velocity among extra-galactic nebulae, Proc. Nat. Acad. Sci. USA 15:168–173, 1929.
5. Rindler, W., Essential Relativity: Special, General, and Cosmological, Revised 2nd edition, Springer-Verlag, New York, p. 213, 1977.
6. Harrison, E.R., Cosmology: the Science of the Universe, Cambridge University Press, Cambridge, UK, p. 245, 1981. 7. Mould, J.R. et al., The velocity field of clusters of galaxies within 100 Megaparsecs. I. Southern clusters, Astrophysical J. 383:467–486, 1991. See their Fig. 8 on p. 480. For other data supporting the Hubble law, see Ref. 8, pp. 82–93.
8. Peebles, P.J.E., Principles of Physical Cosmology, Princeton University Press, Princeton, p. 25, 1993.
9. Zwicky, F., On the red shift of spectral lines through interstellar space, Proc. Nat. Acad. Sci. USA 15:773–779, 1929. This was the first ‘tired light’ theory, suggesting a way photons could lose energy (and therefore increase in wavelength) in their long journey through space. Neither this theory nor its many successors ever became sufficiently persuasive to prevail.
10. Norman, T. and Setterfield, B., The Atomic Constants, Light, and Time, SRI International Invited Research Report, Menlo Park, CA, 1986. This monograph proposed that a decreasing speed of light could cause the redshifts.
11. Humphreys, D.R., C decay and galactic red-shifts, Journal of Creation 6(1):74–79, 1992. I pointed out that if we apply Setterfield’s theory (Ref. 10) consistently, the atoms would emit light with a blue shift that would exactly cancel the redshift the light would suffer in transit. As far as I know, Setterfield never disagreed.
12. Arp, H., Seeing Red: Redshifts, Cosmology, and Academic Science, Apeiron Press, Montreal, 1998. Arp shows examples of high redshift objects, often quasars, which appear to be physically connected (therefore near) to medium redshift objects, often galaxies. He suggests that additional causes of redshift besides expansion give the quasars more total redshift than their galaxy neighbors. Thus, Arp’s observations are not evidence against the general redshift-distance trend due to expansion; see review in TJ 14(3):39–45, 46–50, 2000.
13. Gentry, R.V., Creation’s Tiny Mystery, 3rd edition [see also Fingerprints of Creation], Earth Science Associates, Knoxville, pp. 287–290, 1992. Gentry proposed that distant galaxies are in orbit around a centre near our galaxy. The orbital velocities would produce a ‘transverse’ Doppler shift, a redshift caused by relativistic velocity time dilation. One problem was the gravitational blue shift the light would suffer in falling toward us. He later introduced new physics to try to solve that problem in: Gentry, R.V., A new redshift interpretation,Modern Physics Letters A 12(37):2919–2925, 1997. Neither version explains how light from the galaxies could reach us within 6,000 years. However, it might be possible to modify the first version so that the gravitational time dilation that is already in it (causing the blue shifts) would become great enough to get the light to Earth in a hurry, as measured by clocks here. That would make it more interesting to creationists. Secularist astronomers reject Gentry’s theories because, like mine, they are galactocentric.
14. West, J.K., Polytropic model of the universe, CRSQ 31(2):78–88, 1994. West offers several specific examples of the first version of Gentry’s theory (Ref. 13) in which the orbital redshifts would overcome the gravitational blue shifts.
15. Humphreys, D.R., Starlight and Time, Master Books, Green Forest, p. 66, 1994. The Bible verses are: 2 Sam. 22:10, Job 9:8, 26:7, 37:18, Psalm 18:9, 104:2, 144:5, Isaiah 40:22, 42:5, 44:24, 45:12, 48:13, 51:13, Jer. 10:12, 51:15, Ezek. 1:22 and Zech. 12:1.
16. Humphreys, Ref. 15, p. 67.
17. Rindler, Ref. 5, pp. 212–214.
18. Such motions do not appear to have obliterated the shell structure I describe in sections 5 and 6. A galaxy moving 300 km/s (a typical ‘local’ velocity) would have to move in a straight line for a billion years to move 1 million light-years from its original location. The shell structure implies that the galaxies we see had not been moving more than a billion years, or that they had not moved in straight lines.
19. Tifft, W.G., Discrete states of redshift and galaxy dynamics. I. Internal motions in single galaxies, Astrophysical J. 206:38–56, 1976. This paper does not discuss the redshift quantization of groups of galaxies very clearly, referring that to an earlier paper of his in: Shakeshaft, J.R. (Ed.),IAU Symposium 58, The Formation and Dynamics of Galaxies , Reidel, Dordrecht, p. 243, 1974. In the following decade, Tifft began describing the phenomenon itself more clearly, though his theories about it remained difficult to understand.
20. Some of the peaks in the power spectra Tifft shows have widths smaller than just a few km/s.
21. Tifft, W.G. and Cocke, W.J., Global redshift quantization, Astrophysical J. 287:492–502, 1984.
22. Newman, W.I., Haynes, M.P. and Terzian, Y., Redshift data and statistical inference, Astrophysical J. 431(1/pt.1):147–155, 1994.
23. Cocke, W.J. and Tifft, W.G., Statistical procedure and the significance of periodicities in double-galaxy redshifts, Astrophysical J. 368(2):383–389, 1991.
24. Napier, W.M. and Guthrie, B.N.G., Quantized redshifts: a status report, J. Astrophysics and Astronomy 18(4):455–463, 1997.
25. Cohen et al., Redshift clustering in the Hubble deep field, Astrophysical J. 471:L5–L9, 1996.
26. Tifft, W.G., Evidence for quantized and variable redshifts in the cosmic background rest frame, Astrophysics and Space Science 244(1–2):29–56, 1996.
27. Tifft, W.G., Redshift quantization in the cosmic background rest frame, J. Astrophysics and Astronomy 18(4):415–433, 1997.
28. Scott et al.; in: Cox, A.N. (Ed.), Allen’s Astrophysical Quantities, 4th edition, Springer-Verlag, New York, pp. 658, 661, 2000. The Sun is moving 370.6 ± 0.4 km/s with respect to the cosmic microwave background (CMB), toward galactic longitude and latitude (264.°31 ± 0.°17, 48.°05 ± 0.°10), or a right ascension and declination of about (11h, 9°S). That direction is a little below the constellation Leo, in the lesser-known constellation Sextans. From data in the reference I calculate the following: (a) The Sun’s velocity with respect to our galaxy’s centre is 240 km/s toward galactic coordinates (88°, 2°), and (b) the velocity of the centre of our galaxy with respect to the CMB is 556 km/s toward galactic coordinates (266°, 29°). The latter corresponds to right ascension and declination (10h 30m, 24°S), below the constellation Hydra. The above speeds are much larger than the Earth’s average orbital velocity around the Sun, 29.79 km/s.
29. Bahcall, N.A., Ostriker, J.P., Permutter, S. and Steinhardt, P.J., The cosmic triangle: revealing the state of the universe, Science 284:1481–1488, 1999.
30. The shell structure would be on a much smaller scale than the large-scale ‘foam’ arrangement of galaxies observed in redshift surveys. That is, the shells (with million light-year spacings) would occur in the thick (scores of million light-years) ‘walls’ of galaxies between the large empty ‘bubbles’ containing no galaxies.
31. Taking θ to have a flat probability distribution, and regarding a cos θ in equation (11) as a random variable x varying from - a to + a, substitution in the integral giving the probability for a given θ shows that the probability distribution of x is (a2 – x2 )– 0.5. Integrating that distribution in the usual expression for the variance [Ref. 32, p. 57, bottom of page], and then taking the square root of the variance, gives the standard deviation given by my equation (13).
32. Bulmer, M.G., Principles of Statistics, Dover Publications, New York, p. 72, 1979.
33. The smallest δv reported by Tifft (though the data for it are less pronounced than for the larger spacings) is 2.6 km/s. Then δr shrinks to 0.12 million light-years, and P in equation (15) drops below 2.24 ´ 10-16 —less than one out of a quadrillion.
34. See Ref. 28 for various velocities in various reference frames.
35. Bouw, G.D., Geocentricity, Association for Biblical Astronomy, Cleveland, 1992. Bouw, advocating geocentrism, cites Psalm 93:1 as his foundational text. Notice in that verse that the Hebrew word translated ‘world,’ תבל tevel, can mean ‘continent(s)’, according to one lexicon: Holladay, W.L., A Concise Hebrew and Aramaic Lexicon of the Old Testament, Eerdmans, Grand Rapids, p. 386, 1971. Thus the verse could mean that, by the time the psalm was written (after the Flood), the continents would not move significantly with respect to the foundations of the Earth beneath them.
36. Faulkner, D.R., Geocentrism and Creation, TJ 15(2):110–121, 2001. This is a detailed critique of modern geocentrism.
37. Gentry, Ref. 13, and Humphreys, Ref. 15.
38. Varshni, Y.P., The red shift hypothesis for quasars: is the Earth the centre of the universe? Astrophysics and Space Science 43:3–8, 1976. Varshni shows that redshifts from 384 quasars (not galaxies) appear to be quantized into 57 groups, and that if the distance interpretation of redshifts is correct, then the ‘quasars are arranged on 57 spherical shells with Earth as the centre’. He then uses this ‘unaesthetic possibility’ to question the correctness of the redshift-distance interpretation for quasars. A brief article trying to rebut him complained that ‘the Earth would have to be in a strongly privileged position in the Universe’: Stephenson, C.B., Comment on Varshni’s recent paper on quasar red shifts,Astrophysics and Space Science 51:117–119, 1977. Varshni made a convincing rejoinder in: Varshni, Y.P., The red shift hypothesis for quasars: is the Earth the centre of the universe? II, Astrophysics and Space Science 51:121–124, 1977.
39. Even some creationists have favored non-galactocentric explanations. They do not seem to have understood why secularists resist galactocentricity, why it would be of advantage to Christians, or that it is strongly implied in Genesis 1:6. See Humphreys, Ref. 15, pp. 71– 72.
40. Soukhanov, A.H. (Ed.), Webster’s II New Riverside University Dictionary, Riverside Publishing Company, Boston, p. 242, 1984.
41. Rindler, Ref. 5, pp. 212–213.
42. DeSpain, M., Starlight and Time, Forever Productions, Albuquerque, 2001. Videotape (27 minutes) available through Answers in Genesis, the Creation Research Society, or the Institute for Creation Research.
43. Harrison, Ref. 6, p. 107.
44. Acentricity means ‘without a centre’. Big bang theorists claim that ‘Every point is a centre’, but that obscures the issue. The public and most scientists think of the word ‘centre’ as meaning the dictionary definition I gave in section 8, which implies an object can have only one centre. For the sake of clarity, big bang supporters should rephrase their claim to, ‘Every point is a point of spherical symmetry.’
45. Hawking, S.W. and Ellis, G.F.R., The Large Scale Structure of Space-Time, Cambridge University Press, Cambridge, p. 134, 1973. Their reference is to: Bondi, H., Cosmology, Cambridge University Press, Cambridge, 1960.
46. Robertson, H.P. and Noonan, T.W., Relativity and Cosmology, W.B. Saunders Company, Philadelphia, p. 336, 1969.
47. Rindler, Ref. 5, pp. 201–203.
48. Rindler, Ref. 5, p. 134.
49. Rindler, Ref. 5, p. 135.
50. Gott, J.R. III, Implications of the Copernican principle for our future prospects, Nature 363:315–319, 1993. It is ironic that the name ‘Gott’ is the German word for ‘God’.
51. Humphreys, Ref. 15, pp. 31–38, 74–79, 122–126.
52. Scott et al., Ref. 28, p. 660, with h = 0.75.
53. Humphreys, Ref. 15, p. 128. My Ref. [3] was: Anonymous, Quantized redshifts: what’s going on here? Sky and Telescope 84(2):28–29, August, 1992. My Ref. [22] was: Guthrie, B.N.G. and Napier, W.M., Evidence for redshift periodicity in nearby galaxies, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 253:533–544, 1991.
54. Copernicus, N., De Revolutionibus Orbium Caelestium, Johannes Petreius, Nuremberg, Book I, Chapter 10, 1543. ‘We therefore assert that the center of the Earth, carrying the Moon’s path, passes in a great circuit among the other planets in an annual revolution around the Sun; that near the Sun is the center of the Universe; and that whereas the Sun is at rest, any apparent motion of the Sun can be better explained by motion of the Earth.’ Translation from: Kuhn, T.S., The Copernican Revolution, Harvard University Press, Cambridge, Massachusetts, p. 179, 1957. I agree with Copernicus that the universe has a centre, and that the Earth is neither exactly at it nor motionless with respect to it. The CMB data (Ref. 28) disagree with his implication that the Sun is motionless with respect to the centre. Big bang supporters are ‘hyper-Copernican’, trying to eliminate a centre altogether.
55. Sagan, C., Pale Blue Dot: A Vision of the Human Future in Space, Ballantine Books, New York, p. 9, 1977. The alleged insignificance of Earth is a major theme of Sagan’s book. See also the quotes by Hawking and Ellis in section 9, and by Richard Gott in section 10.
56. Humphreys, Ref. 15, pp. 68–72.
57. Hawking and Ellis, Ref. 45, p. 134. See quote at the beginning of my section 9.
58. Sarfati, J., The Sun: our special star, Creation 22(1):27–30, 1999.
59. Chown, M., What a star! New Scientist 162(2192):17, 1999.
60. Morris, M., What’s happening at the centre of our galaxy? Physics World (October 1994) pp. 37–43, 1994.
* Amassing evidence suggests the universe may have a center: The most extensive observational evidence ever collected in the history of science is indicating that the universe may have a center. Yet intense philosophical bias, described as 'embarrassment' by Richard Feynman, makes it difficult for belief-driven theorists like Lawrence Krauss to objectively evaluate the evidence as presented by many secular and creationist astrophysicist and cosmologists who have documented the quantized redshift of one million galaxies suggesting that these exist in preferred distances and concentric shells out from the center of the universe. This data comes from many sources including the constantly updated:
- Sloan Digital Sky Survey maps (see image), and
- 1974, Proceedings of the 58th Int'l Astronomical Union Symposium, Fine Structure within the Redshift
- 1990, Nature, Large-scale distribution of galaxies at the Galactic poles
- 1996, Astronomy and Astrophysics, Redshift periodicity in the Local Supercluster
- 1997, Journal of Astrophysics and Astronomy, Quantized Redshifts: A Status Report
- 2002, Sandia Nat'l Labs physicist Russell Humphreys, wrote in the peer-reviewed Journal of Creation, '...redshift quantization is evidence (1) against the big bang theory, and (2) for a galactocentric cosmology...'
- 2004, The journal Spacetime & Substance at Cornell University's arxiv.org, Large Scale Periodicity in Redshift Distribution
- 2006, Physics of Particles and Nuclei Letters at Cornell's arxiv.org, On the investigations of galaxy redshift periodicity
- 2008, Astrophysics and Space Science journal, creationist John Hartnett and Koichi Hirano, Galaxy redshift abundance periodicity from Fourier analysis, 318(1, 2):13–24
- 2009, 2nd Crisis in Cosmology Conference, Astronomical Society of the Pacific, Fourier Analysis of the Large Scale Spatial Distribution of Galaxies in the Universe, Dr. John Hartnett
- 2010, University of Western Australia physics professor John Hartnett, Where are we in the universe? in Journal of Creation
- 2014, Our Galaxy near the centre of concentric spherical shells of galaxies?, Prof. John Hartnett (various secular physics and astrophysics journals have published Dr. Hartnett's work)
A creationist cosmology in a galactocentric universe
http://creationontheweb.com/images/pdfs/tj/j19_1/j19_1_73-81.pdf
Our galaxy is the centre of the universe, ‘quantized’ redshifts show
http://creationontheweb.com/content/view/1570
Dark matter and a cosmological constant in a creationist cosmology?
http://creation.com/dark-matter-and-a-cosmological-constant-in-a-creationist-cosmology
The Milky Way Galaxy: young at heart?
http://creationontheweb.com/images/pdfs/tj/j19_1/j19_1_97-106.pdf
Where are we in the universe?
http://creation.com/images/pdfs/tj/j24_2/j24_2_105-107.pdf
Is the ‘Fingers of God’ effect evidence for a galactocentric universe?
http://creation.com/images/pdfs/tj/j22_2/j22_2_75-78.pdf
Cosmological expansion in a creationist cosmology
http://creation.com/images/pdfs/tj/j19_3/j19_3_96-102.pdf
번역 - 미디어위원회
링크 - http://creation.com/our-galaxy-is-the-centre-of-the-universe-quantized-redshifts-show ,
출처 - Journal of Creation 16(2):95–104, August 2002.
양자화 된 적색편이 값은
우리 은하가 우주의 중심부에 위치함을 가리킨다. 1
(Our galaxy is the centre of the universe, ‘quantized’ redshifts show)
by Russell Humphreys, Ph.D.
지난 수십 년 동안, 사람이 살고 있는 위치가 하나님이 창조하신 우주의 중심부 근처임을 가리키는 놀라운 새로운 증거들이 발견되어 왔다. 천문학자들은 은하들의 적색편이 값이 '양자화(quantized, 정수배의 값으로 나뉘어져 있는)'되어 있어서, 은하들이 각 그룹으로 분류되는 경향이 있음을 확인해왔다. 허블의 법칙에 따르면, 적색편이(redshifts)는 은하들의 거리와 비례한다. 따라서 그것은 은하들이 떨어져있는 거리가 될 것이다. 적색편이의 양자화 현상은 은하들이 우리 은하(Milky Way) 주위의 동심원의 구형 껍집(spherical shells)들 위에 일정한 배율로 간격을 두고 그룹화 되어 있는 경향이 있음을 의미한다. 그 껍질은 백만 광년 단위의 스케일로 나타나고 있었다. 적색편이의 그룹화 경향은 우리의 시야 위치가 우주의 중심으로부터 1백만 광년 이내에 위치할 경우에만 서로 구별되어 나타난다. 지구의 위치가 우주에서 우연히 그러한 독특한 위치를 가질 확률은 1조 분의 1도 되지 않는다. 빅뱅 이론가들은 우주는 자연주의적 기원을 가지고 있으므로, 독특한 중심을 가질 수 없다는 것을 전제로 하고 있기 때문에, 지금까지 주목할 만한 성공 없이, 다른 설명들을 찾아왔다. 따라서 적색편이의 양자화 현상은 (1)빅뱅 이론에 반대되는 증거이며, (2)로버트 젠트리(Robert Gentry)나, 나의 책 ‘별빛과 시간(Starlight and Time)’에서 주장했던 것과 같이, 은하들은 중심을 가지고 있다는 우주론을 찬성하는 증거이다.
1. 서론
베스토 슬리퍼(Vesto Slipher)는 자신이 반-코페르니쿠스 혁명을 시작했다는 것을 알지 못했다. 거의 1세기 전에 로웰 관측소(Lowell observatory)에서 그는 밤하늘에 '백색 성운'(white nebulae, 라틴어로 '구름'이라는 뜻)이라는 희미한 타원형의 조각에서 빛의 파장을 조사하기 시작했다. 이제 우리는 그것을 '은하들(galaxies)'이라고 부른다. 그가 관측할 수 있었던 가장 크고 밝은 성운은 안드로메다(Andromeda) 자리에 위치한 'M31'이라고 불리는 성운이었다. 그림 1은 그것과 비슷한 은하계를 보여준다. 그 이전에 다른 천문학자들처럼[1], 슬리퍼는 M31의 파장 스펙트럼이 수소(그림 2), 칼슘 및 다른 원소들에 의해 생성된 스펙트럼 선의 특징적인 패턴을 포함하여, 별들의 스펙트럼과 유사하다는 것을 발견했다.
그림 1. NGC 4414는 전형적인 나선은하(spiral galaxy)이다. 그것은 약 6천만 광년 떨어져 있으며, 직경은 약 10만 광년이고, 우리 은하인 은하수(Milky Way)와 마찬가지로 수천억 개의 별들을 가지고 있다. 또한 북반구에서 가장 가까운 은하인 안드로메다의 M31(약 2백만 광년 떨어져 있음)과 매우 흡사하다.
슬리퍼는 이전에 가능했던 것보다, 더 선명한 스펙트럼 사진을 찍는 방법을 발견했다. 새로운 방법으로, 스펙트럼선의 파장을 보다 정확하게 측정할 수 있었다. 그는 M31의 파장이 모두 정상 값보다 0.1% 줄어들었다는 것을 발견했다.[2] 즉, 선의 패턴이 스펙트럼의 파란색 끝 쪽으로 약간 이동했다. 천문학자들은 다른 성운의 파장 이동을 측정했고, 1925년까지 45개를 측정했다.[3] 결과는 –0.1%에서 +0.6%의 범위를 가졌고, 평균은 +0.2%였다. 양의 값은 파장의 증가를 나타내며, 그림 2와 같이 스펙트럼이 빨간색 쪽으로 치우쳐 이동한 것을 뜻한다. 이것이 앞에서 언급한 적색편이(redshifts)이다. 적색편이는 이 논문 주제의 주요한 부분이다.
그림 2. 흡수된 빛의 수소 원자에 의해 만들어지는 전형적인 '흡수' 선(‘absorption’ lines, 무지개 색 배경에서 검은 선)을 보여주는 이상적인 은하 스펙트럼. 은하가 멀리 떨어져 있을수록 그 선은 스펙트럼의 붉은색 쪽으로 더 많이 치우쳐 이동된다. (로그 스케일).
2. 허블의 법칙
1924년에 이르러 대부분의 천문학자들은 '백색 성운'이 우리 은하 밖에 있다고 결정했다. 윌슨 산 천문대(Mount Wilson observatory)에서 에드윈 허블(Edwin Hubble)은 100인치 반사망원경을 사용하여, 보다 정확한 새로운 기술로 '은하 밖의 성운'까지의 거리를 계산하기 시작했다. 그는 그렇게 하면서, 멀리 있는 성운일수록 더 큰 적색편이를 갖는다는 일반적인 경향(trend)을 확인하기 시작했다. 1929년에 그는 그 결과를 발표했는데, 그림 3에 요약되었다. 그림에서 경향선(trend line)은 스펙트럼선의 파장 λ와 그 이동 δλ가 지구에서 각 성운까지의 거리 r과 관계되어 있다.
여기서 c는 빛의 속도(약 30만 km/s)이며, H는 우리가 오늘날 허블상수(Hubble constant)라고 부르는 숫자이다. 이것은 유명한 허블법칙(Hubble law)으로, 어떤 우주적 현상으로 인해서, 거리에 비례하여 적색편이가 증가하는 경향을 말한다.
허블의 거리 계산은 우주에 대한 우리의 생각에 혁명을 일으켰다. '백색 성운'은 우리 은하와 같은, 수천억 개의 별들로 이루어진 천체인 것으로 밝혀졌다. 각 성단(clusters)은 직경이 대략 10만 광년이었다. 천문학자들은 그것들을 은하라고 부르기 시작했다. 평균적으로, 각 은하는 가장 가까운 이웃으로부터 1천만 광년 정도 떨어져있다. 그의 이름이 붙여진 허블 우주망원경은 이제 150억 광년 떨어진 은하도 촬영할 수 있다. 그와 같은 거리 내에 수천억 개의 은하들이 있는 것이다.
3. 도플러 이동이 아닌, 확장(팽창)에 의한 적색편이
슬리퍼와 다른 연구자들의 뒤를 이어, 허블은 파장의 치우침이 도플러 이동(Doppler shifts)으로서, 지구에 대한 광원의 속도 v에 의해서 전적으로 만들어졌다고 해석했다. v가 c보다 훨씬 작을 경우에, 파장 이동은 대체로 일어날 것이다.
그러면 식 (1)에 따라, 그림 3의 경향선(trend line)은 거리 r에 비례하는 속도 v로서 우리에게서 멀어지는 은하에 해당한다.
그러나 다른 것들이 적색편이를 일으킬 수도 있다. 예를 들어, 아인슈타인의 일반상대성 이론에 따르면, 확장(expansion, 팽창)되는 공간에서 빛의 파동 길이는, 통과해야하는 매체(medium)의 늘어남과 함께 늘어날 것이다. 멀리 있는 천체에서 오는 빛은 가까운 천체에서 나오는 빛보다 더 많은 늘어남(stretching)을 경험했기 때문에, 이러한 적색편이는 거리에 따라 증가할 것이다.
그림 3. 1929년 허블의 논문[4] 표 1에서 가져온, 허블의 원래 데이터는 적색편이가 거리에 따라 증가하는 경향을 보여준다. 각 점은 은하의 적색편이와 떨어진 거리를 나타낸다. 나는 그 논문에서 사용됐던 단위를 이 글에서 사용하는 단위를 변환했다. 1929년 이래로, 천문학자들은 거리 스케일을 재조정했기 때문에, 현재 사용되는 거리는 이 거리에 비해 5~10배 정도 더 클 것이다.
그림 4. 최근 데이터는[7] 허블법칙을 더 먼 거리까지 지원한다. 수평 막대는 사용된 ‘툴리-피셔(Tully-Fisher)’ 거리 평가 방법의 오차를 나타낸다. 필자는 저자들이 '매우 매력적인 영역의 성단(clusters in the Great Attractor region)'이라고 이름 붙였던, 경향의 왼쪽에 있는 9개의 점들을 생략했다. 다시 말하지만, 본 글에서는 논문에서 사용됐던 단위를 이 글에서 사용하는 단위로 변환했다. 참고문헌 8의 84-91쪽은 허블법칙을 지지하는 다른 종류의 데이터들을 보여준다.
오늘날 대부분의 우주론자들은 그림 3과 그림 4의 경향선(trend line)이 도플러 이동에 기인한 것이 아니라, 확장(expansion)에 기인하여 발생한 적색편이를 나타내는 것이라고생각하고 있다.[5, 6] 그러나 천문학자들은 아직도 적색편이를 도플러 이동에 의해서 원인된 것처럼, 마치 '속도에 의해 기인한 것'으로 설명하는 것이 편리하다고 생각한다. 불행하게도, 그러한 관행은 대중, 언론매체, 심지어 천문학과 학생들에게까지, 적색편이가 주로 속도에 의해 야기된 것으로 생각하도록 혼란스럽게 만들어 놓았다.
그림 4는 최근 데이터들에 의한, 훨씬 더 먼 거리에 있는 은하들의 적색편이-거리 관계를 보여주고 있다.[7] 경향선의 좌우 편차는 도플러 효과와 같은 다른 현상에 기인할 수도 있다. 예를 들어, 단지 2백만 광년 떨어져 있는 안드로메다의 은하 M31은 우리 은하쪽으로 약 100km/s의 속도로 '국소적'으로 움직이고 있는 것으로 보이는데[8], 근처의 천체에서 예상되는 작은 팽창에 의한 적색편이보다, 도플러효과에 의한 청색편이(blue shift)가 더 클 경우에 만들어진다.
수십 년에 걸쳐, 이론가들은 우주론적 적색편이 경향에 대한 다른 설명들을 제시해왔다.[9~14] 나는 수십 년 동안 나 자신을 만족시키는 이론을 발견하지 못한 채, 그러한 이론들을 살펴보아왔었다. 그러나 나는 우주 공간이 확장되었음을 지지하는 것으로 보이는 성경 구절을 발견한 후에, 대안적인 적색편이 모델들에 관심을 갖지 않게 되었다. 이사야 40:22절이 한 예이다 :
”...그가 하늘을 차일 같이 펴셨으며 거주할 천막 같이 치셨고 (... stretcheth out the heavens as a curtain, and spreadeth them out as a tent to dwell in)”
그러한 구절이 구약성경에는 17 군데나 있는데[15], ”펼치셨다(stretching out or spreading out)”라는 뜻을 전달하는 히브리어 동사로 네 개가 사용되고 있었다. 내가 ‘별빛과 시간(Starlight and Time)’ 책에서 분명히 밝혔던 것처럼, 성경에서 '하늘(the heavens)'은 우주에 있는 천체(태양, 달, 별...)들 만이 아니라, 공간 자체를 가리키는 것처럼 보인다. 그래서 우리가 이 구절들을 기록된 그대로의 직설적인 뜻을 취하면, 하나님은 공간(우주) 자체의 '천(fabric)'을 펼치셨거나, 치셨다고 말씀하고 있는 것이다. 이것은 팽창하는 우주라는 일반적인 상대주의적 개념과 매우 가까운 것이다. 몇 가지 작은 논리적 단계를 거쳐, 교과서는 그러한 확장이 적색편이를 일으킨다는 것을 보여주고 있다.[17] 그래서 나는 확장(expansion, 팽창)이 적색편이의 주된 원인이라고 생각한다.
그러나 그 원인이 무엇인지와는 관계없이, 이 논문에서 중요한 점은 허블법칙이 방정식(1)에서 주장하는 것처럼, 은하들의 적색편이 값이 거리에 따라 대략적으로 비례한다는 것이다.
4. 티프트는 양자화 된 적색편이 값을 관측하다.
천문학자들은 적색편이의 값은 무차원적 수로서, 파장의 변화를 분수로 나타낸, z로서 표현한다.
은하들의 적색편이 z 값에 대한 원 데이터들에는 분명히 선호하는 값을 가질 수 없다. 그러나 1970년대 초 미국 아리조나 투손에 있는 스튜어드 천문대(Steward Observatory)의 윌리엄 티프트(William Tifft)는 적색편이 데이터들이 자주 다양한 간격들을 가지고 나타난다는 것을 발견했고, 그것을 보여주기 위해서 데이터를 '파워 스펙트럼'으로 변환하기 시작했다. 이 표준 통계 기법은 무작위적인 노이즈(noise) 이상으로 상승하는 피크와 같은, 그것을 사용하지 않는다면 보기 어려운 규칙성을 보여주었다. 이 경우에서, 그러한 노이즈의 한 근원은 은하들의 '국지적' 또는 '특이한' 움직임일 것이다.[18] 티프트는 놀랍게도 z 값이 약 0.00024 또는 0.024%라는 하나의 간격을 두고, 강한 피크가 발생함을 발견했다. 즉, 적색편이 z 값이 은하들 사이에 동일한 간격을 두고, 어떤 특정한 값을 가지고 있는 경향이 있다는 것을 발견했다.
0.00000, 0.00024, 0.00048, 0.00072, 0.00096, …
도플러 이동의 관점에서 볼 때, 일반적으로 그룹 사이의 간격 δz는 약 72km/s의 '상응하는 속도' 간격 δv에 해당한다.[19] 후에 티프트는 약 36km/s의 작은 간격으로 그룹화 되어 있는 또 다른 패턴을 발견했다. 더 많은 관측들과 논문들은 이 현상을 계속 지지했다. 1984년 티프트와 그의 동료 칵(W. J. Cocke)은 1981년 피셔-툴리의 적색편이(스펙트럼의 가시광선이 아닌 라디오파에서) 서베이를 조사했다. 그 서베이는 은하들의 수소로부터 유래한 현저한 21-㎝ 파장 선에서 적색편이를 나열해 놓았다. 티프트와 칵은 72.45km/s의 약수(1/3과 1/2)에서 날카로운 주기성을 발견했다.[20] 그들은 이렇게 말했다 :
”은하들의 적색편이가 72km/s 근처에서 1차적으로 간격을 가지며 양자화 되어 있는 매우 확고한 증거가 있다.”[21]
그러나 티프트가 그의 사례에서 단점을 보강하는 (동료 검토된) 논문들을 꾸준히 발표했음에도 불구하고, 그 결론에 대한 회의론은 그 후 10년 동안이나 계속되었다.[23] 그리고 1997년에 윌리엄 네피어(William Napier)와 브루스 구스리(Bruce Guthrie)는 250개 은하들의 적색편이 값에 대한 독립적인 연구를 실시했고, 티프트의 기본 관측을 확인해 주었다. 그들은 이렇게 말했다 :
”... 참고문헌의 은하 중심성 틀(galactocentric frame)로부터 은하들의 적색편이가 강하게 양자화 되어있다는 것이 발견되어 왔다. 이 현상은 눈으로 쉽게 볼 수 있으며, 통계적 오류, 선택 오류, 또는 기술적 결함에 기인한 것으로 볼 수 없다. 두 은하중심성 주기성(two galactocentric periodicities)이, 처녀자리 은하단(Virgo cluster)에서는 ~71.5km/s에서, 그리고 ~2600km/s(약 1억 광년) 이내에 다른 모든 나선은하들에서는 ~37.5km/s에서 발견되었다. 이 결과와 관련된 신뢰수준은 매우 높다.”[24]
'은하 중심성 틀'은 태양을 도는 지구의 운동과 은하 내를 이동하는 태양의 운동을 상쇄하는, 우리 은하의 중심과 관련된 정지상태에서의 틀을 의미한다. 그것은 양자화를 보다 명확하게 보여준다. 7번 섹션에서 'galactocentric(은하 중심성)'의 의미를 그 이상으로 확장할 것이다.
네피어와 구스리의 결과는 적어도 1억 광년 거리 이내의 중간 거리에서는, 은하들의 적색편이가 양자화 되어있다는 것을 보여주었다. 허블 우주망원경의 다른 관측 증거는 수십억 광년 거리에 있는 은하들의 적색편이 값도 비슷한 군집을 보여주고 있었다.[25]
그림 5. 허블법칙에 의해서, 적색편이 그룹을 거리 그룹으로 변환시켰다. 데이터는 그룹들 사이에 관측된 간격들 중 하나만 표시되었다.
1996년 티프트는 우주배경복사(CMB)에 대해 은하의 움직임을 설명함으로써, 은하 중심성 적색편이(galactocentric redshifts)를 보정하는 것이 중요하다는 것을 보여주었다.[26, 27] 마이크로파의 도플러 이동은 우리 은하가 바다뱀자리(constellation Hydra) 남쪽 방향으로 약 560km/s로 이동하고 있음을 가리킨다.[28] 그 움직임에 상응하여 은하 중심성 적색편이를 CMB와 관련하여 정지되어 있는 기준 틀로 전환시켰고, 따라서 전체 우주와 관련하여 정지된 상태로 가정하였다. 그 프레임에서, 적색편이 그룹들은 서로 더욱 뚜렷하게 구분되었다. 그리고 어떤 주기성, 가령 2.6, 9.15, 18.3 km/s와 같은 주기성은 덜 뚜렷함이 분명해졌다.
아마도 이러한 명확성 때문에, 그리고 다른 천문학자들의 연구에서도 확인되었기 때문에, 비판가들은 데이터의 유효성에 의문을 갖지 않는 것처럼 보인다. 적색편이 양자화 현상(이것을 설명하려는 이론이 아니라, 그 현상 자체)은 25년 동안의 동료 검토에서도 살아남았다.
5. 양자화에 대한 간단한 설명
이 섹션과 다음 섹션에서는 나는 다음과 같은 것을 보여주려고 한다. (a)은하들의 적색편이 그룹화는 거리 그룹화와 관련이 있고, (b)거리 그룹화는 은하들이 우리 은하 둘레의 동심원 껍질에 있음을 의미하며, (c)그러한 배열은 우연한 사건으로 발생하지 않는다는 것이다. 당신이 수학적 세부 사항을 건너뛰고 싶다면, 14번 공식 이후에 있는, 그림 5 ~ 8을 보고 그 결과에 대한 나의 의견을 읽어보라.
허블법칙에 따르면, 각 은하의 적색편이 z는 특정 거리 r에 비례한다. 그 거리에 대한 방정식 (1)을 풀면 다음과 같다 :
적색편이 그룹화에 대한 가장 간단한 설명은 그림 5와 같이, 해당 거리가 그룹화 된 것이다. 식 (5)를 미분하면, 적색편이 그룹 간의 간격 δz에 해당하는 거리 간격 δr이 구해진다.
적색편이 그룹 간의 '등가 속도(equivalent velocity)' 간격 δv의 관점에서, 거리 간격은 다음과 같다.
허블상수 H의 첫 번째 추정치는 약 500(km/s)/Megaparsec (1 파섹 = 3.2616 광년, 1 메가파섹은 326만 광년)이었지만, 천문학자가 거리 스케일을 재조정함에 따라, 그 수는 급격히 감소했다. 몇 십 년 전에 H 값은 Mpc(메가파섹) 당 50~100 km/s 사이에 있었다. 지난 10년간의 정확한 공간-기반 거리 측정으로, Mpc 당 약 70~80 km/s 사이로 좁혀진 것처럼 보인다.[29] 작업을 위해 다음의 값으로 추정하여 사용하면,
메가파섹 보다 친숙한 거리 단위로 변환하면, H는 백만 광년 당 약 23±1.5 km/s가 될 것이므로, 방정식 (7)은 다음과 같이 바꿀 수 있다.
그러면 네피어와 구스리가 보고한 두 개의 적색편이 간격인 37.5와 71.5 km/s은, 두 개의 거리 간격인 160만 광년과, 310만 광년에 해당된다.
그림 6. 은하계는 우리 은하 주변의 동심원의 구형 껍질로 그룹화 되는 경향이 있다. 껍질 사이의 거리 간격은 백만 광년 단위의 크기이지만, 몇 가지 다른 간격이 있기 때문에, 실제 그림은 여기에서 이상적으로 그려진 것보다 더 복잡하다.
그림 7. 섹션 6에서 사용된 좌표계. 거리 r'은 변위 축 주변의 먼 은하의 방위각 f와 독립적이다. 우리 은하가 우주의 중심에서 크게 벗어나 있다면, 우리가 보고 있는 적색편이 값의 거리 그룹화는 서로 겹쳐져서 구별할 수 없게 된다.
6. 거리 그룹화에 함축되어 있는 의미
은하수에 의해 가려진 방향을 제외하고, 은하들은 우리에게로부터 모든 방향으로 동등한 수로 있음을 천문학자들은 관측하고 있다. 한 특정한 적색편이 그룹은 우리 은하로부터 평균 거리 r1 의 거리에 떨어져서 주위를 둘러싸고 있는 은하 군을 나타낸다. 우리는 이들 은하들이 반지름 r1을 가지는 (개념적) 구형 외피에 우리 은하 주변에 대략 균등하게 분포되어 있음을 예상하는 것이다. 거리의 두 번째 그룹인 r2 = r1 + δr의 평균을 가지므로, 이 은하들은 첫 번째 껍질 바깥쪽으로 거리 δr 만큼 떨어져서, 두 번째 구형 껍질에 존재하는 경향을 가지는 은하들이다. 그림 6은 그러한 은하들 배열을 보여준다.[30]
이제 나는 우리의 위치가 중심으로부터 약 1백만 광년 정도 벗어나더라도, 그러한 패턴이 즉 거리에 따른 은하들의 그룹화 현상이 나타나는지를 보고 싶었다. 우리 은하가 중심으로부터 거리 a만큼 옮겨졌다고 상상해보자.(그림 7 참조). 코사인의 법칙에 따르면, 은하에서 다른 은하까지의 거리 r'은 다음과 같을 것이다 :
여기서 r은 중심에서 다른 은하의 거리이고, θ는 그것의 여위도(colatitude)로, 중심에서 보여지는 변위 축과의 각도이다. 거리 r'은 먼 은하계의 방위각 φ (0~2π 라디안 사이에서 변위 축을 중심으로 측정)과는 독립적이다. 따라서 세 번째 좌표가 없더라도, 이 분석은 3차원에서 유효하다. a가 r보다 훨씬 작으면, 식(10)은 간단한 근사치로 감소한다 :
한 은하에 대한 여위도 θ는 0~π 라디안까지 무작위로 변할 수 있기 때문에, 반경이 r인 어떤 주어진 껍질에 대한 r'의 값은 r-a와 r+a 사이에서 변할 것이다. a가 너무 크면, 적색편이 그룹이 희미해져서, 두 그룹의 구분이 흐려진다. r'의 분포의 각도 의존 부분에 대한 표준편차 σθ는 다음과 같음을 간단한 통계 분석은[31] 보여준다 :
어떤 주어진 껍질에 있는 한 은하의 반지름 r의 값은, 또한 각 껍질의 두께를 나타내는 표준편차 σr를 갖는 통계적 분포를 갖는다. 그런 다음, 통계에 따르면[32], r'의 분포에 대한 총 표준편차 σ는 다음과 같다 :
적색편이 그룹은 σ가 껍질 사이의 간격 δr보다 상당히 클 경우, 중첩되어 구별할 수 없게 된다. 만약 σθ이 σr보다 크다면, 그 그룹은 구별할 수 없다.
그림 8. 거리 간격을 두고 보여지는 은하 그룹들에 대한 컴퓨터 시뮬레이션. (a)우리에게 보여지는 은하 그룹들은 160만 광년(표준편차 10만 광년)의 간격을 두고 나타난다. (b)중심으로부터 200만 광년 벗어나 있는 곳에서 보여지는 동일한 은하 그룹들. (b)에서 최고치와 최저치는 그룹에서 통계적 변동으로 발생하는 은하들이다. 따라서 그곳에서는 간격을 노이즈와 구별할 수 없게 된다.
그림 8은 거리 그룹에 따른 컴퓨터 시뮬레이션을 보여주는데, 이 번짐 현상(smearing)을 보여준다. 좌측 그림은 처음에 정확한 중심에서 보여지는 것이고, 우측은 중심으로부터 200만 광년 떨어진 지점에서 보여지는 것이다. 나는 피크를 쉽게 볼 수 있도록 다소 작게 선택했다. 중심으로부터 벗어나면 피크들이 낮아지고, 간격 사이에서 피크들이 생겨난다. 이것은 통계적 변동과 구별하기 어렵게 된다.
이것은 적색편이 값들이 분명한 그룹들로 나뉘어져 관측된다는 것을 의미하며, 우리가 구형 껍질의 은하들 패턴의 중심부 근처에 있음에 틀림없다는 것을 의미한다. 방정식 (13)과 그 추론에 따르면, 우리가 중심에서 벗어나(떨어져)있는 거리인 변위 a는 관측된 가장 작은 δr 보다도 현저히 작음에 틀림없다 :
따라서 우리의 은하인 은하수는 섹션 5에서 인용한 간격 δr (즉 160만 광년) 보다 중심에 더 가까움에 틀림없다. 관측된 가장 작은 간격을 사용하면[33], 우리 은하의 직경인 약 10만 광년 이내로, 우리가 우주의 중심에 가깝게 위치하게 된다.
우리 은하가 우주에서 그러한 독특한 위치에 우연히 위치할 확률 P를 계산해 보면,
여기서 R은 관측에 의해 추정되는 우주의 최소 반경(약 200억 광년)이고, 거리 간격 δr을 160만 광년으로 사용하면, P는 5.12×10^-13 미만의 값을 얻는다. 즉, 우리 은하가 우연히 우주의 중심에 가깝게 위치할 확률은 1조 분의 1보다도 작다.
요약하면, 관측된 적색편이의 양자화(정수배의 간격을 가지고 나타나는 현상)은 우주가 하나의 중심을 가지고 있음을 강하게 암시하며, 우리 은하는 그 중심에서 매우 가깝게 위치하고 있다는 것이다!
<다음에 계속됩니다>
번역 - 미디어위원회
링크 - http://creation.com/our-galaxy-is-the-centre-of-the-universe-quantized-redshifts-show ,
출처 - Journal of Creation 16(2):95–104, August 2002.
청색별이 없는, 빠르게 회전하는 나선은하의 발견
(New, Distant 'Dead' Galaxy Perplexes)
by Brian Thomas, Ph.D.
새로 발견된 멀리 떨어진 은하의 주요한 특성은 자연적 과정의 기원만을 주장하는 사람들에게는 하나의 수수께끼가 되고 있었다.
NASA의 허블 우주망원경(Hubble Space Telescope)은 MACS2129-1로 이름 붙여진 이상한 은하의 사진을 촬영했다. 코펜하겐 대학 닐스보어 연구소(Niels Bohr Institute)의 수네 토프트(Sune Toft)가 이끄는 연구팀은 허블망원경을 사용하여, 이 엉뚱한 은하를 조사했다. 연구팀은 Nature 지에 그 은하에 대한 세부 사항을 발표했다.[2]
은하단의 내부와 은하단 사이에서의 중력은 MACS2129-1의 빛을 사실상 (4.6 배로) 확대시켰다. 이 자연적 배율은 예상치 못했던 특성들의 혼합을 드러내기에 충분할 정도로 은하의 사진을 왜곡시켰지만, 확대시켰다.
이 MACS2129-1 은하는 회전하고 있는 나선은하(spiral galaxy)이지만, 나선은하에 전형적으로 존재하고 있는 청색별(blue stars, 매우 빠르게 연료를 태우고 있는 별)이 거의 없었다. 세속적 물리학자들은 수십억 년의 우주를 가정하고 있기 때문에, 수명이 짧은 청색별은 최근에 자연적으로 형성된 것으로 간주하고 있다. 그러나 지금까지 별 형성을 실제로 관측한 사람은 없다. 대조적으로, 창세기 1장은 하나님이 4일째에 별들을 만드시고, 며칠 후에 이 세계의 창조를 마치셨다고 말씀한다.
나선은하의 팔에는 많은 청색별들이 있지만, 둥근 타원은하(elliptical galaxies)에는 청색별들이 거의 없다. 따라서 별들의 활발한 탄생을 믿고 있는 과학자들은, 비청색인 둥근 타원은하에서는 별들이 거의 탄생되지 않는다고 가정하고 있다. 닐스보어 연구소 뉴스에서 토프트는 말했다 : ”여기 나선은하의 별들은 모든 방향으로 움직이는 것처럼 보인다. 그리고 청색별들은 우리가 MACS2129-1을 자세히 관찰했을 때, 우리가 발견할 것으로 예상했던 것이다.” 그러나 대신 그들은 제일 먼저 발견한 것은 청색별이 거의 없는 나선은하, 즉 죽은 (나선)은하를 발견했던 것이다.
그리고 이 죽은 은하는 이상하게 빠르게 회전하고 있었다. 연구팀은 우리 은하계와 비교했을 때 질량이 3배, 크기는 절반이고, 초당 500km 이상의 속도로, 2배 이상 빠르게 회전한다는 증거를 보여주었다.[1]
어떻게 우주의 동일한 자연 환경이 근본적으로 다른 은하들을 만들어내고 있는 것일까? 닐스보어 연구소의 뉴스는 말하고 있었다 : ”이 발견은 놀라운 것이다. 죽은 은하에서 이러한 빠른 성간 회전 패턴은 137억 년 전 빅뱅 직후 타원은하의 형성에 관한 유행하는 천체물리학 이론과 강력하게 모순된다.”
천문학적 발견들은 얼마나 자주 유행하고 있는 천체물리학 이론과 심하게 모순되는가? ICR 기사에서 나열되고 있는 간단한 목록을 살펴보라. ”우주는 강력하게 창조되었다(The Universe Was Created Powerfully)” 글은 우주에서 세속적 이론과 모순되는 많은 관측들 중 일부를 보여주고 있다.[3]
세속적 과학자들은 천체들의 파괴적인 충돌이 행성과 위성들을 만들었다고(충돌가설로 알려져 있음) 주장한다. 보이지 않는 (오르트) 구름이 우리가 오늘날 보는 혜성들을 공급하고 있다고 주장한다. 가설적인 밀도파(density waves)가 나선은하의 팔을 형성했다고 주장한다. 관측되지 않은 다이나모(dynamos, 발전기)가 지구와 다른 행성의 자기장을 장구한 시간 동안 재생성시키고 있다고 주장한다. 관측되지 않은, 붕괴하는 가스구름이 태양계와 청색별을 형성했다고 주장하며, 우주는 무에서부터 나왔다고 주장한다. 그러나 주장되는 이 모든 진화론적 빅뱅 우주론은 새로운 많은 발견들과 충돌한다. MACS2129-1 은하는 하나님의 명백하고 기발하신 창조성을 보여주는 최신 발견들 중 하나인 것이다.
어떻게 멀리에, 빠르게 감겨지고 있는, 청색별이 없는, 나선은하가 존재하는 것일까? 어떻게 목적도 없고, 지성도 없고, 의도하지 않은, 무작위적인, 자연적 과정으로, 다양한 천체들로 가득한 우주가 생겨날 수 있었던 것일까? 어떻게 빅뱅으로 물리법칙들이 생겨날 수 있었던 것일까? 어떻게 우주의 모든 상수들은 극히 미세하게 조정되어 있는 것일까? 이것은 전능하신 창조주 하나님의 설계와 지혜를 나타내고 있는 것이 아닌가?
References
1. Larsen, H. Unexpected rotation in a stone-dead galaxy. Niels Bohr Institute News. Posted on nbi.ku.dk June 20, 2017, accessed June 26, 2017.
2. Toft, S., et al. 2017. A massive, dead disk galaxy in the early Universe. Nature. 546(7659): 510-513.
3. The Universe Was Created Powerfully. Posted on ICR.org, accessed June 26, 2017.
번역 - 미디어위원회
링크 - http://www.icr.org/article/10086
출처 - ICR News, 2017. 7. 10.
우주 모든 곳에 암흑물질을 가정하는 이유는?
(Why is Dark Matter everywhere in the cosmos?)
by John G. Hartnett Ph.D.
왜 우주에 암흑물질(dark matter)이 존재한다고 가정되고 있는 것일까? 언론매체에서 가끔씩 보도되고 있는 뉴스의 제목을 읽다보면, 당신은 암흑물질이 사실로 밝혀지고 있다고 생각할 것이다. 그리고 이제 이 알기 어려운 물질에 대해, 과학자들이 많은 지식을 축적했을 것이라고 생각할 것이다. 그러나 암흑물질은 40년 이상 여러 실험실 실험에서 연구되었지만, 결코 발견되지 않았다. 왜 천문학자들은 그것이 우주에 있다고 확신하는 것일까? 나는 그 이유를 이 글에서 살펴보려고 한다. 그리고 여러분도 그것에 대해 확실히 알기를 바란다.
솜브레로 은하(Sombrero Galaxy). NASA/ESA and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
두 가지 유형의 물리학
물리학 분야에는 두 가지 유형의 과학자들이 있다.
1. 실험실에서 실험을 수행하는 실험물리학자(experimental physicists)
2. 우주를 '실험실'로 이용하는 천체물리학자 또는 우주론자(astrophysicists or cosmologists).
두 그룹 모두 그들의 관측을 설명하기 위해서, 수학적 모델을 구축한다. 두 모델 모두 그들의 관측치를 가지고 그 모델을 테스트한다.
그러나 실험물리학자(유형 1)들은 천체물리학자들이 할 수 없는 방식으로, 그들의 실험과 상호 작용을 할 수 있다. 예를 들어, 그들은 가벼운 신호를 보내고, 시스템에서 반응을 측정할 수 있다. 즉, 무엇이 나오는 지를 보는 것이다. 그러나 천체물리학자(유형 2)들은 우주에서 관찰하고 있는 것과 상호 작용을 할 수 없다. 우주는 너무 커서 그렇게 할 수가 없는 것이다.
오늘날 과학자들은 태양계 내를 관측하기 위해서 관측위성(probes)을 내보낼 수 있게 되었다. 예를 들어, NASA의 딥 임팩트(Deep Impact) 탐측기는[1] 혜성에 370kg의 구리 탄환을 발사하고[2], 방출된 물질의 스펙트럼을 측정했다.[3] 그리고 ESA의 로제타(Rosetta) 우주선은 혜성에 로봇 착륙선인 필레(Philae)를 착륙시켰으며, 처음으로 혜성표면의 성분들을 직접 측정할 수 있었다. 이러한 유형의 측정은 실험자가 실험실에서 수행하는 것과 매우 유사하다고 말할 수 있다. 그러나 ESA 웹사이트에서 발췌한, 그 미션의 목표는 어떤 과학 유형인지를 알 수 있게 해준다 :
로제타의 주요 목적은 태양계의 기원과 진화를 이해하는 것이다. 혜성의 구성 성분은 46억 년 전 태양과 태양계 행성들이 형성됐던, 태양 이전의 가스구름의 구성을 반영하는 것이다. 그러므로 로제타와 그 착륙선에 의한, 혜성 67P/추류모프-게라시멘코 (comet 67P/Churyumov-Gerasimenko)에 대한 심층적인 분석은 태양계가 어떻게 형성되었는지를 이해하는데 필수적인 정보를 제공할 것이다.[5]
거기에는 기본적인 가정(assumptions)들이 깔려 있다. 위의 말은 그 미션을 수행하는 과학자들은 태양계는 46억 년 이상 전부터 있었던 가스구름으로부터 진화되었다고 믿고 있음을 분명히 나타내고 있는 것이다. 그것은 실험해볼 수 없는 기본 가정이다. 그들은 혜성의 표면을 파헤쳐 물질들을 측정하는 것이, 그들의 원래 가정인 태양계의 진화적 기원을 이해하는 데에 도움이 될 것이라고 믿고 있다.
아무리 많은 증거들이 축적된다 하더라도, 과거를 직접 관측할 수는 없다. 가정 없이 어떠한 것도 확실히 말할 수 없다. 그들은 그 혜성에서 파헤쳐서 분석한 물질적 증거에 대해, 항상 해석을 해야 하는 것이다.
천체물리학의 경우에서도, 당신은 천문학자들이 과거를 관측하고 있다고 생각할 수 있다. 왜냐하면 그의 망원경으로 들어오는 빛이 광대한 우주를 가로질러 지구로 오는 데에 수백만 년 또는 수십억 년이 걸렸다고 추정하고 있기 때문이다. 그러나 이것조차도 우리가 알 수 있는 것에 한계가 있다.
천문학자들은 지구상의 망원경으로 별빛을 볼 때, 빛이 지난 수백만 년 또는 수십억 년 동안 항상 일정한 속도(약 30만 km/s)로 지구로 이동하여 도달했다는 동일과정설적 가정을 해야만 한다. 상대론적인 시간 팽창(time dilation, 시간의 지연, 또는 시간의 느려짐) 효과는 없었다고 말이다. 그 가정을 한 후에야, 그는 그가 관측한 빛이 과거 수백만 년 또는 수십억 년 전의 빛이라고 추정할 수 있는 것이다. 그러나 어떻게 그 가정을 테스트해볼 수 있는가? 할 수 없다! 이러한 이유로, 천체물리학/우주론(astrophysics/cosmology)에서 사용되는 이러한 가정들은 경험적 실험에 의해 직접 증명될 수 없다.
태양계 밖의 모든 관측들에 대해서, 그 문제는 논의를 넘어서는, 가정에 기초한 추정인 것이다. 당신은 거기로 갈 수 없다. 은하계와 다른 우주 천체들의 크기, 거리, 나이 등은 너무 커서, 우리가 측정하는 것조차도 마치 하나의 스틸 사진을 찍는 정도인 것이다. 그것은 단지 잠시의 시간인 것이다.
천문학자들은 실험실의 실험물리학자가 할 수 있는 것처럼, 실험을 통해 상호 작용할 수 없는 사실들을 관측한다. 그리고 천체물리학자나 우주론자에게 문제를 더욱 어렵게 만드는 이유는 동일한 관측에 대해 가능한 많은 설명들이 있다는 것이다. 그러나 그들이 조사 중인 천체와 상호 작용을 할 수 없기 때문에, 그들의 과학은 정말로 매우 취약하다. 슬로안 디지털 스카이 서베이(Sloan Digital Sky Survey, SDSS)의 공동설립자인 제임스 건(James Gunn)은 바로 이 이유 때문에 다음과 같이 말했다 :
”우주론은 과학처럼 보일 수도 있지만, 과학이 아니다. ... 과학의 기본 교리는 반복적인 실험을 할 수 있어야 하는 것이다. 그러나 우주론에서는 그렇게 할 수 없다.”[6]
중력에 대해 우리가 알고 있는 것은?
이제 다음의 문장을 살펴보자.
”우주에 있는 어떤 두 물체 사이에 인력이 존재한다.”
이 말은 입증될 수 있는가? 그렇다. 입증될 수 있다. 국지적으로 중력을 시험해볼 수 있고, 작동한다. 실제로 매우 잘 작동되며, 심지어 1cm 이하의 거리에서도 실험적으로 증명되었다.[7] 과학자들은 실험실 실험에서도 강력한 증거를 찾아냈다. 사실, 새로운 물리학은 이 보다 작은 거리 규모에서도 찾고 있다. 왜냐하면 양자 이론(quantum theory)과 아인슈타인의 중력이론(gravitational theory)은 근본적으로 양립할 수 없기 때문에, 궁극적으로 중력법칙을 깨뜨려야한다고 믿어지고 있기 때문이다. 그러나 이러한 모든 조사들은 반복 가능한 실험물리학을 통해 수행된 것이다. 다른 이론들도 실험자들에 의해서 실험해볼 수 있고, 실험 중이다.
한 실험자가 실험실에서 실험한 중력에 대한 그의 결론을 우주 전체에 안전하게 외삽할 수 있을까?
중력의 법칙을 지지하는 증거들이 축적되어 왔다. 어쨌든 아인슈타인의 공식은 반복적으로 실험되었고, 모순은 발견되지 않았다. 이것이 이제 법칙이라고 불리는 이유이다. 그 법칙은 흔히 만유인력의 법칙이라고 불린다.
한 실험자가 실험실에서 실험한 중력에 대한 그의 결론을 우주 전체에 안전하게 외삽할 수 있을까? 아니다. 그것은 어떤 가정(assumptions)들을 하지 않고는 외삽할 수 없다. 거기에 문제가 있는 것이다.
다음으로, 우리는 '증거'가 의미하는 바를 결정해야한다. 일반적으로 증거는 수집된 데이터이다. 그러나 그 데이터들은 반드시 해석되어야만 한다. 그리고 예측을 할 수 있도록 모델이 구축된다. 실험실에서 실험자들은 그러한 예측을 실험해볼 수 있다. 그러나 우주에서 이것은 가능하기는 하지만, 어렵다. 모델은 특정 행동의 존재를 예측할 수 있으며, 천체물리학자는 이것을 찾는다. 그러나 그것은 실험실 과학보다 '우표 수집'에 가깝다. 그는 실험을 할 수 없기 때문에, 가급적 많은 관측들을 축적하고, 그 결과들을 분류하려고 한다. 그는 그가 관측한 천체들을 그룹으로 나누고, 그룹 내의 공통적 특성을 가진 계열들을 확인한다. 그러한 많은 데이터들을 축적함으로써, 그는 자신의 모델에 대해 주장할 수 있다. 그러나 그는 경험적 실험을 통해 결론을 내릴 수 없기 때문에, 필연적으로 언제나 취약하다.
자, 당신이 ”우리 은하 내부의 암흑물질에 대한 증거”라는 제목의 기사를 읽었다면[8], 어떻겠는가? 이것과 관련된 무슨 증거가 나왔다는 것인가? 그리고 암흑물질이 존재한다는 것을 어떻게 알았다는 것일까? 그러한 제목을 가진 2015년 기사는 다음과 같이 말했다 :
”우리 은하(Milky Way) 바깥 부분에 암흑물질의 존재는 잘 확립되어 있다. 그러나 태양계가 있는 가장 깊은 지역에 암흑물질의 존재를 확인하는 것은 지금까지 매우 어렵다는 것이 입증되었다. 이것은 은하계 내의 우리의 위치에서 가스와 별의 회전을 필요한 정밀도로 측정하는 것이 어렵기 때문이다.”
”우리는 새로운 연구에서, 우리 은하의 가장 안쪽 부분에 있는 암흑물질의 존재에 대한 직접적인 관측 증거를 처음으로 얻었다. 우리 은하에서 가스와 별의 움직임에 대한 발표된 측정치들 중 가장 완벽한 수집을 했고, 측정된 회전속도를 은하계에서 단지 빛을 내는 물질만이 존재한다는 가정 하에 예상되는 회전속도와 비교했다. 관측된 회전속도는 많은 양의 암흑물질이 우리 주위에 존재하지 않는다면, 그리고 우리와 은하계 사이에 존재하지 않는다면 설명될 수 없다”라고 스톡홀름 대학 물리학과의 미구엘 파토(Miguel Pato)는 말한다.[9]
중력에 대한 물리학을 상세하게 언급하지 않고, 항성(별)과 같은 천체들이 왜 은하계의 중심을 돌고 있는 이유는 무엇일까? 이러한 의문에 대한 비판적 검토는 많은 것을 학습할 수 있게 해준다.
암흑물질 입자는 40년 이상의 탐색에도 불구하고, 실험실 실험에서 관찰된 적이 없다.
암흑물질(dark matter)은 그것을 볼 수 없기 때문에, 암흑이라고 불린다. 암흑물질 입자는 40년 이상의 탐색에도 불구하고 실험실 실험에서 관찰된 적이 없다. 나 자신도 심지어 몇 년 동안 WISPs로 분류되는, 추정되는 암흑 영역의 입자인 ‘paraphotons’를 찾기 위한 시간을 보냈었다.
소위 암흑물질 입자가 빛, 또는 X-선, 또는 다른 전자기파에 의해 관측될 수 있다면, 그 식별은 쉬울 것이다. 그러나 위 기사의 저자는 어떻게 ”직접적인 관측 증거”라고 주장할 수 있는 것일까? 어떻게 ”은하 바깥 부분에 암흑물질의 존재는 잘 확립되어 있다”고 주장할 수 있는 것일까? 그들은 암흑물질을 관측하지 못했으며, 어떤 방사선을 가스구름으로 내보내고, 그 반응을 되돌려 받는 것과 같은 실험을 하지 않았다.
실험자는 다른 방법으로는 볼 수 없는 입자를 탐지하는 것과 같은, 어떤 실험을 해야만 할 것이다. 그래서 어떤 방사선에 대한 반응이 나타난다면, 그것은 존재한다는 것을 의미한다. 그것은 사람이 자신의 눈으로 볼 수 있어야만 한다는 것을 의미하지는 않는다. 예를 들어 전자가 존재한다는 것을 알 수 있다. 그것은 논란이 되지 않으며, 많은 실험들에 의해서 그 존재가 반복적으로 확인되었다. (흥미롭게도, 우리는 그들이 얼마나 작은지 알지 못한다. 그것은 여전히 공개된 질문이다.)
보이지 않는 다량의 암흑물질을 가정하지 않는다면, 은하계에서 일어나는 관측은 설명될 수 없다는 주장을 어떻게 할 수 있는 것일까? 그러한 주장을 하기 위해서는, 다른 모든 가능성들을 조사해보고, 배제시켰다는 것인데, 그것을 어떻게 보장한단 말인가? 이 경우 실험실 실험이 아니라는 것을 기억해야 한다. 그러한 주장을 하기 위해서는, 모든 것을 아는 신이 되어야 한다.
은하계의 가스와 별들로부터 오는 빛은 망원경으로 관측되지만, 더 구체적으로 관측되는 것은 그 광원들로부터 오는 빛의 스펙트럼 선(spectral lines)들이다. 그리고 그들은 적색편이(red-shifted), 또는 청색편이(blue-shifted) 된 것으로 보여진다.(스펙트럼 선이 실험실에서 동일한 유형의 가스 시료와 비교하여 적색 끝 또는 청색 끝으로 이동된다.) 이들 효과는 잘 확립된 도플러 효과(Doppler Effect)에 의해서 발생하는 것으로 해석된다. 가스 입자(또는 별)의 움직임이 빛에서 이 도플러 효과를 일으키는 것이다. 그리고 그것은 가스와 별이 은하 중심부 주변을 특정 속도(일반적으로 100~300km/s)로 움직이는 것을 의미한다고 해석된다.
그 해석에도 몇 가지 가정(assumptions)이 필요하다. 그러나 한 가정만을 제외하고, 모든 것들은 합리적이고 알려진 실험물리학 내에 있다. 그 한 가정은 가스나 별들이 있는 은하에서도 중력의 법칙이 사실일 것이라는 가정이다. 즉, 태양계 내에서 매우 잘 확립된 중력의 법칙이, 은하계와 그 밖의 우주에서도 수정 없이 적용될 수 있을 것이라는 가정이다.
.이 사진은 남반구에서 볼 수 있는 우리 은하. 은하계 원반의 사진 위로 추적하는 가스나 별의 회전곡선을 나타내고 있다.[11] 추적자(tracer)는 태양에 대한 상대적 도플러운동에 따라 파란색 또는 빨간색으로 색상이 지정된다. 구형의 대칭적 푸른 후광은 분석에서 유추된 암흑물질 분포를 보여준다. (Serge Brunier/NASA fig1)
그러나 그 법칙이 우주 모든 곳에서 보편적인지는 알 수 없다. 그러나 그것이 보편적일 것으로 가정하고, 은하의 모델이 만들어지는 것이다. 관측된 속도(그리고 그 속도는 이곳에서 동의하고 있는 적색편이 및 청색편이의 의미로 해석되는)가 예상되는 경향을 따른다면, 우리는 모든 것이 좋고, 뉴턴의 법칙(중력)은 잘 작동된다고 말할 수 있다. 그러나 문제는 그것들은 예상과 다르다는 것이다. 별과 가스는 뉴턴의 법칙이 예상하는 것과 다르게, 은하 주변을 너무 빨리 움직인다는 것이다. 그 상황이 수억 년 동안 계속되었다면, 은하계의 원반 영역에 있는(우리 태양계가 위치한) 별들은 멀리 날아가 버렸을 것이고, 장구한 시간이 흘렀다면 은하계는 분해되었어야 하는 것이다. 그러나 은하계가 안정되어 있고, 100억 년 이상의 나이로 추정되고 있기 때문에, 그 예상은 맞지 않는다는 것이다.
따라서 결론은 중력의 법칙이 잘못되었거나, 은하에는 우리가 볼 수 없는 더 많은 물질이 있다는 것이다. 그래서 거의 항상 은하에는 은하 질량의 80-90%를 차지하는 숨어있는 암흑물질이 있다고 가정되는 것이다.[12] 과거에 천문학자들은 내태양계에서 수성 궤도의 이상을 설명하기 위해서, 암흑 행성인 벌컨(Vulcan, 그 당시의 암흑물질)이 필요하다고 생각했었다.[13] 그러나 뉴턴의 법칙을 개선하고 추가시킨 아인슈타인의 발견으로 그것은 필요하지 않았다. 따라서 알지 못하는 새로운 물질을 발명해내는 것보다, 뉴턴의 물리학을 개선했던 아인슈타인의 물리학처럼, 새로운 물리학을 생각하는 것이 오히려 합리적일 것이다. 그러나 오늘날의 뉴스 제목들은 마치 암흑물질을 직접 관측한 것처럼, 암흑물질을 발견했다고 과대 선전하는 경향이 있다.
따라서 알지 못하는 새로운 물질을 발명해내는 것보다, 뉴턴의 물리학을 개선했던 아인슈타인의 물리학처럼 새로운 물리학을 생각하는 것이 오히려 합리적일 것이다.
한 뉴스의 제목은 ”우리 은하의 중심부에서 암흑물질이 관측되었다”이었다.[14] 그리고 그 기사는 ”그러나 지금까지는 가장 안쪽 지역에 암흑물질의 존재를 확인하는 것이 매우 어렵다는 것이 입증되어왔다.”[15]라고 말한다. 당신은 그것이 모두 잘 확립된 과학이라는 인상을 받는다. 이것은 은하 중심핵의 양쪽에 나타난 적색편이 및 청색편이 별들을 가진 우리 은하를 보여주는 위의 그림에서 나타나있다.
또 다른 뉴스는 ”우리 은하는 이전에 생각했던 것보다 절반 양의 암흑물질을 가지고 있음이 새로운 측정으로 밝혀졌다”라는 제목을 갖고 있었다.[16] 이 이야기는 우리 은하 주위에 많은 왜소한 위성은하들이 있으며, 그 움직임에 따라 우리 은하의 질량이 결정될 수 있다는 것이다. 이것은 중요하다. 왜냐하면 표준 우주론에 따르면, 은하의 질량은 그것의 형성 과정에 의해서 결정되며, 그 형성 과정은 가정되고 있는 우주론으로부터 결정되기 때문이다.
이러한 이야기들에서, 소위 ‘측정’이 한 미스터리가 해결했다고 주장한다. 기억해야할 것은 빅뱅모델은 가정되고 있는 것이다. 그들의 주장은 ‘람다 차가운 암흑물질 이론(Lambda (Dark Energy) Cold Dark Matter theory)’이라고 불리는 것이다. 이것은 육안으로 볼 수 있는 우리 은하 주위에 몇 개의 큰 위성 은하가 있어야한다고 예측한다. 그러나 그것은 우리가 관측하는 것이 아니다. 그러나 새로운 측정은 그 문제를 해결했다고 추정하고 있었다 :
암흑물질의 질량에 대한 우리의 측정을 사용한다면, 이론은 단지 3개의 위성은하가 있어야만 하는 것을 예측한다. 이것은 정확하게 우리가 보고 있는 것이다. 즉 대마젤란운(Large Magellanic Cloud), 소마젤란운(Small Magellanic Cloud), 궁수자리 왜소은하(Sagittarius Dwarf Galaxy) 이다.
연구에 참여한 시드니 대학의 천체물리학자인 게레인 루이스(Geraint Lewis) 교수는 이 잃어버린 위성은하 문제(missing satellite problem)는 ”거의 15년 동안 우주론적 측면에서 가시”가 되어왔었다고 말했다.[17]
첫째, 이론을 공식화하기 전에, 알고 있는 어떤 것도 예측될 수 없다. 그것은 예측이 아니다. 둘째, 암흑물질은 관측될 수 없다. 암흑물질의 '양'은 왜소은하 및/또는 우리 은하의 별과 가스들의 움직임으로부터 추정되는 것이다. 그러나 비정상적 움직임의 원인이 '잃어버린 암흑물질' 때문이라고 가정되고 있었다.
뉴스 기사로부터, 당신은 암흑물질이 직접적으로 관측되었다고 생각할 것이다. 하지만 그렇지 않다. 그러나 그것이 왜 그렇게 중요한가? 로제타 우주 탐측기가 태양계의 기원에 대해 발견했다고 말하는 것처럼, '암흑물질 매핑(mapping)'은 은하계의 진화를 발견하는 것이라고 생각하고 있다.
”우리의 방법은 전례가 없는 정밀성으로, 우리 은하에서 암흑물질의 분포를 측정하기 위한, 미래의 천문 관측들을 허용할 것이다. 이것은 우리 은하의 구조와 진화에 대한 우리의 이해를 다듬을 수 있게 해줄 것이며, 암흑물질 입자를 찾고 있는 전 세계의 많은 실험들에 대해, 보다 견고한 예측을 촉발할 것이다. 그러므로 이 연구는 암흑물질의 본질에 대한 탐구에 앞서서, 하나의 기본적인 단계를 구축하는 것이다.”라고 미구엘 파토는 말한다.[18]
암흑물질은 실험실 실험에서 결코 확인되지 않았지만, 존재하는 것으로 이미 간주되고 있다. 동일한 유형의 분석이 은하, 위성은하, 은하단, 초은하단 뿐만 아니라, 우주 전체에 적용된다.
암흑물질은 결코 관측되지 않고 있다. 다만 만유인력 법칙의 가정 하에 '입자'들의 움직임으로 추론되고 있는 뿐이다.
또 다른 기사의 제목은 ”은하단(galaxy cluster)에는 너무 많은 암흑물질? ‘암흑코어'는 결국 그렇게 어둡지 않을 수도 있다”였다.[19] 은하단이 분석될 때, 암흑물질은 은하단이나 구성하는 은하들에 있는 기체의 '움직임' 또는 특성을 통해서, 그 존재가 가정된다. 암흑물질은 결코 관측되지 않았다. 단지 보편적인 중력의 법칙(만유인력 법칙)의 가정 하에, '입자'들의 움직임으로 인해 추론되고 있을 뿐이다.
중력을 포함하여 잘 정립된 법칙들을 적용하여, 은하단이 수십억 년의 나이에서도 안정적일 것이라는 가정에 기초하여, 예상했던 것보다 암흑물질이 부족한 것으로 결정하는 것이다. 이 모든 것은 이들 슈퍼 질량의 천체들에 대해서, 중력의 법칙을 적용하기 때문에, 그리고 동일과정설적 해석을 적용하기 때문에 발생하는 것이다. 이것들 중 어느 것도 입증될 수 없다.
”암흑물질은 보이지 않기 때문에, 그것의 존재와 분포는 중력효과를 통해서 간접적으로 발견된다. 암흑물질과 빛을 내는 정상물질의 중력은 거대한 돋보기처럼, 은하와 그 뒤에 있는 은하단으로부터의 빛을 굴절시키고 왜곡시키며, 공간을 뒤틀어 놓는다. 천문학자들은 거대한 은하단에서 암흑물질의 존재를 추론하기 위해서, 중력렌즈(gravitational lensing)라고 불리는 효과를 사용한다.”[20]
이 연구에서 Abell 520 은하단의 관측에, 아인슈타인의 개선된 중력이론에서 나온 어떤 것이 사용되었다. 이것은 뉴턴의 이론에서는 발견되지 않았었다. 그 이론에서 그것은 중력렌즈 효과(gravitational lensing)로서, 은하단의 물질들은 우주 공간을 통과하는 빛의 경로를 왜곡하는 거대한 렌즈라고 생각할 수 있다. 암흑물질을 사용하여 중력렌즈를 모델링함으로써, 그들은 이론을 관측과 일치시키려고 노력했고, 따라서 은하단에서 암흑물질의 존재를 추론하고 있었다. 그들은 암흑물질의 '직접적인' 영상이라고 주장하지 않는다.
이것은 본질적으로 순환논법(circular reasoning)이다. 그것은 이렇게 진행된다. 우주는 안정적이며, 은하들과 은하단을 만들면서, 100억 년 이상 동안 진화해왔다. 은하와 은하단을 '창조'했던 유일한 주체는 그 물질에 작용하는 중력의 법칙이었다. 그것은 가정되는 우주론의 배경에 깔려있는 기본적 가정이다. 이것은 또한 가장 기괴한 재료인 암흑에너지(Dark Energy)를 포함한다. 그런 다음 관측치를 이론 모델에 맞추기 위해서, 암흑물질을 포함시켜야하며, 그렇지 않으면 모델을 폐기해야한다. 따라서 암흑물질의 '존재'는 처음부터 전제되어 있는 동일과정설적 가정(uniformitarian assumption)의 생산품(product)인 것이다. 우주 스스로가 중력의 영향 하에서 오직 물질만으로 은하와 은하단들을 만들었기 때문에, 보이지 않는 엄청난 양의 암흑물질들이 있어야만 하는 것이다.
대안적으로, 만약 은하들이 수십억 년의 나이를 갖지 않는다면, 그리고/또는 은하들이 오랜 기간 동안 안정된 상태가 아니었다면, 암흑물질을 포함시킬 필요가 없는 것이다. 또는 은하들이 나선 구조를 갖은 채로 수억 년 동안 존재했다 할지라도(성경적 창조론자들은 시간 팽창(시간의 느려짐) 우주론에서 그것이 가능하다고 말한다. 즉 지구 시계에 비해 우주 시계가 매우 빠르게 흘러갔다면), 은하들이 안정되어 있었을 가능성이 있으며, 우주의 초거대 스케일에서 중력의 법칙을 확장하는 새로운 물리학이 적용되었을 다른 가능성이 있는 것이다.
이러한 개념은 우주가 대략 6000년 전에(지구 시계로 측정된 값) 창조되었다는 것을 분명히 밝히고 있는 창세기의 기록된 그대로의 해석과 일치할 수 있다. 왜 암흑물질에 호소해야 하는가? 그러한 주장은 궁극적으로 우주가 자연적 과정으로 저절로 만들어졌고, 창조주 하나님은 없다고 믿는, 진화론적 물질주의 때문이다.
암흑물질 영역에서의 빛
그러나 일부 과학자들이 우주에서 암흑물질 입자로부터 나오는 복사선(radiation)을 검출했다고 주장할 수도 있다. 나는 이전에 은하들 사이의 매질에서, 어떠한 근원도 밝혀지지 않은 곳에서, 너무 많은 빛이 나와, 어떤 가상의 암흑물질 입자가 붕괴된 결과로서 이론화하는 아이디어를 보고한 적이 있었다. 이것은 이론과 관측 사이의 불일치에 의한 것으로, 따라서 암흑물질이 해결책으로 제시됐었다.
이제 당신은 암흑물질 입자를 추정하는 것이 얼마나 편리하며, 실제로 암흑의 영역에서 나오는 어떠한 것도 쉽게 암흑물질 때문이라고 말해지는 것을 깨달았을 것이다. 기본으로 전제된 이론을 기각시킬 필요 없이, 그 이론과 틀린 관측이나 누락된 관측들을 쉽게 설명해버리는 것이다.
예를 들어, ”암흑물질 탐색을 위한 희미한 빛”[21] 또는 ”연구자들은 암흑물질의 가능한 신호를 탐지하다”[22] 라는 기사를 읽어보면, 천문학자들은 이렇게 주장하고 있었다 :
”... 은하단과 은하의 스펙트럼에서 암흑물질의 간접적인 신호를 발견했다... 그들은 동일한 결론을 내렸다. 페르세우스 은하단의 X-선 스펙트럼에 작은 스파이크가 숨겨져 있었다. 어떤 알려진 원자 변이로도 설명할 수 없는 빈도로 말이다.”[23]
분명히 두 그룹의 천문학자들은 다른 은하단에서 오는 일부 X-선들 중 한 신호를 발견했다. 알려진 물리학으로는 설명할 수 없기 때문에, 암흑물질로 결론짓는 것이다.
연구자들은 다른 알려진 중성미자(neutrinos)와 상호 작용이 없기 때문에, '비활성'이라고 불리는, 새로운 종류의 중성미자가 붕괴되는 것으로 보았다. 비활성 중성미자(sterile neutrino)는 질량을 가지고 있기 때문에, 잃어버린 암흑물질에 책임을 지울 수 있다.'[24]
나는 이전에 표준 빅뱅 우주론이 사실이라고 가정할 때, 입자물리학의 표준 모델을 구조하기 위해 제안된 암흑복사(Dark Radiation)라 불리는, 가설적인 비활성 중성미자에 대해 논의했었다. 그 문제는 본질적으로 오직 우주론과 천체물리학에서만 발생한다. 왜냐하면 반복적 실험을 통해 실험실에서 매우 잘 테스트된, 매우 성공적인 입자물리학 이론에서는, 또 다른 중성미자를 필요로 하지 않기 때문이다.
우주에서 암흑물질을 찾는 목표는 무엇인가? X-ray 연구에 참여했던 과학자 중 한 사람인 보야르스키(Boyarsky)는 다음과 같이 말했다 :
”우주에서 암흑의 구조들을 추적하기 위해서 어디를 봐야하는지 알게 될 것이며, 우주가 어떻게 형성되었는지를 재구축할 수 있을 것이다.”[25]
내가 더 말할 필요가 있겠는가? 그것은 철학에 의해서 추진되고 있는 것이다. 유물론적 자연주의(materialistic naturalism)는 모든 곳에서 기본적 철학이 되고 있으며, 암흑물질은 그러한 세계관을 유지하기 위해 사용되고 있는, 알지 못하는 간격의 ‘신’인 것이다.
은하 형성에 있어서 기본적 요인 암흑물질
암흑물질은 항성과 은하들의 형성(탄생)에 결정적 요인이다. 암흑물질이 없다면, 항성과 은하들은 자연적 과정으로는 결코 형성되지 않는다. 나는 별의 형성에 대해 다른 글에서 다룰 것이지만, 이것을 고려해 보라. 만약 별과 은하가 어떻게 형성됐는지 알지 못한다면, 관측하고 있는 우주가 어떻게 형성되었는지, 잘 알지 못할 것이다.
은하 형성은 빅뱅 우주론에서 심각한 문제이다.
자연적 과정에 의한 은하 형성(galaxy formation)은 빅뱅 우주론에서 심각하고 커다란 문제이다. 우주에서 거대한 규모의 구조물(초은하단, 은하필라멘트 등)에 대한 모델 컴퓨터 시뮬레이션에서, 암흑물질은 처음부터 가정되고 있다. 개별 은하의 수축에 있어서도 암흑물질은 가정된다. 암흑물질의 임계 밀도에서 시작하여, 모델은 중력 하에서 은하 형성(탄생)을 나타낼 수 있다. 거기에서 암흑물질은 은하를 형성하기 위해서, 중심 영역으로 정상물질들을 끌어당긴다.
암흑물질은 빛을 내는 정상물질의 얇은 원반을 가지는 나선은하의 주변에 구형 후광으로 존재해야만 한다. 이 상태는 나선은하의 원반에 있는 수천 개의 가스와 별들의 속도에 대한 연구에 의해서 결정되었다. 그러나 암흑물질 첨점 문제(dark matter cusp problem)라 불리는 문제가 여기에서도 존재한다. 이 문제는 보이지 않는 물질들이 중력 법칙의 영향 하에서 행동하는 물질에서 예측되는 것과 같이 행동하지 않기 때문이다.
암흑물질은 정상물질과 같이 중력의 영향을 받는 것이기 때문에, 그것은 은하의 중심 부근에 쌓여져 있어야만 한다. 암흑물질의 밀도는 중심부에서 최대가 되어야한다. 따라서 그곳에서 밀도 분포에 첨점(cusp) 또는 피크가 되어야만 한다. 그러나 별과 가스의 움직임을 정확하게 모델링하는 데에, 암흑물질은 중앙 코어에서 필요하지 않다. 단지 원반 영역에서만 필요하다. 이들 은하의 중심핵에 있는 눈에 보이는 물질들은 뉴턴의 중력 하나만으로도 쉽게 설명될 수 있다.
따라서 암흑물질의 존재를 추론하는 연구에서도 중력의 영향 하에 물질들이 행동하는 것과 모순된다.
왜소은하(Dwarf Galaxy). NASA, ESA, and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
왜소은하(dwarf galaxies)들에 관한 한 연구에서 이 문제가 강조되고 있었다 :
”우리의 측정은 왜소은하에서 차가운 암흑물질의 구조에 관한 기본적인 예측과 모순된다. 이론가가 그 예측을 수정할 수 없다면, 차가운 암흑물질은 관측 데이터들과 일치하지 않는다”고 워커(Walker)는 말했다.
”왜소은하는 별처럼 최대 99%의 암흑물질과 단 1%의 정상물질로 구성되어 있다. 이러한 불일치로 인해 왜소은하는 암흑물질을 이해하고자하는 천문학자에게 이상적인 표적이 되고 있다.”
”그들의 자료에 따르면.., 암흑물질은 수백 광년에 걸쳐 비교적 넓은 지역에 균일하게 분포되어 있다. 이것은 암흑물질의 밀도가 은하의 중심 쪽에서 급격하게 증가해야한다는 예측과 모순된다.”
”만약 왜소은하가 복숭아라면, 표준 우주론 모델은 중심부에서 암흑물질의 '커다란 씨(pit)'를 발견해야만 한다고 말한다. 대신, 우리가 연구한 처음 두 개의 왜소은하는 씨가 없는 복숭아와 같다”고 페나루비아(Peñarrubia)는 말했다.[26]
”씨 없는 복숭아”는 이들 은하의 중심부에 암흑물질이 없다는 것을 의미한다. 비록 이들 연구자들이 은하들의 물질 함량의 99%가 암흑물질이라고 암묵적으로 가정하고 있었지만, 그들 자신의 관측(별과 가스의 움직임에 대한 관측)은 암흑물질 패러다임과 적합하지 않았다. 내가 알고 있는 지식으로는, 이러한 연구가 행해지는 모든 은하들에서 그것은 사실이다.
결론
천체물리학과 우주론은 본질적으로 어떤 철학적 토대 위에 작동되는 것이다. 기초 모델을 구축함 없이 어떤 종류의 과학도 할 수 없다. 나는 이 철학을 세계관(worldviews)이라고 부를 것이다. 그리고 우리 모두는 세계관을 가지고 있다. 우리는 이 세계와 그것이 어떻게 시작되었는지에 관해, 우리가 믿고 있는 것을 토대로 세계관을 형성한다. 여기에서 차이점은 본인의 세계관은 창조주 하나님께서 대략 6000년 전에 우주를 창조하셨다는 성경적 진리에 근거하고 있다는 것이다. 그것은 어떤 종류의 사건, 빅뱅, 가짜 진공에서의 양자요동의 결과가 아니었다. 그렇다면 하나님은 성경에 그렇게 말씀하셨을 것이다.
현대 우주론과 우주의 기원에 있어서, 철학적 기초가 되고 있는 세계관은 무신론이다. 거기에 창조주를 위한 자리는 없고, 오직 인간이 자신들이 발견했던 것에만 의존한다. 결과적으로 인간은 자신들의 모델을 우주로부터 오는 증거인, 관측 데이터들에 맞추기 위해서, 모든 종류의 퍼지요인(fudge factors, 날조)들에 의존해야했다. 암흑물질이 이로부터 만들어졌다. 그러나 그러한 문제가 해결된다고 가정했을 때에도, 추정되는 암흑물질은 중력의 영향 하에서 정상물질처럼 행동하지 않는다. 그것은 소설보다 더 이상한 것이고, 벌거벗은 임금님이 입었던 새 옷보다 이상한 것이다.
*관련기사 : “암흑물질은 없다”…천체물리학계에 엄청난 파장 예측 (2021. 1. 15. ScienceTimes)
‘암흑에너지는 없다’, K-천문학이 쏘아올린 대논쟁 (2021. 6. 7. 한겨레)
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References and notes
1. NASA declares End of Deep Impact Comet Hunter Mission, spaceflight101.com, September 2013.
2. Comet Tempel 1.
3. What is spectroscopy?, solarsystem.nasa.gov, accessed February 2015.
4. Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko.
5. Rosetta’s frequently asked questions, esa.int, accessed February 2015.
6. Cho, A., A singular conundrum: How odd is our universe?, Science 317:1848–1850, 2007.
7. Long, J., Tests of Gravity at the 100 Micron Scale and Below, slac.stanford.edu.
8. Evidence for dark matter in the inner Milky Way, sciencedaily.com, February 2015.
9. Ref. 8.
10. Povey, R., Hartnett, J.G., Tobar, M.E., Microwave cavity light shining through a wall optimization and experiment, Phys. Rev. D 82:052003, 2010; Povey, R., Hartnett, J.G., Tobar, M.E., Microwave cavity hidden sector photon threshold crossing, Phys. Rev. D 84:055023, 2011; Parker, S.R. , Hartnett, J.G., Povey, R.G., and Tobar, M.E., Cryogenic resonant microwave cavity searches for hidden sector photons, Phys. Rev. D 88:112004, 2013.
11. Iocco, F., Pato, M., and Bertone, G., Evidence for dark matter in the inner Milky Way, Nature Physics, 2015; DOI: 10.1038/nphys3237. Return to text.
12. It is usually considered ‘alternative,’ sometimes even ‘crackpot’ when the law of gravitation is challenged.
13. Hartnett, J.G., Dark radiation in big bang cosmology, 11 November 2014; creation.com/dark-radiation.
14. Dark matter observed in the heart of our galaxy, sciencedaily.com, February 2015.
15. Ref. 14.
16. Milky Way has half the amount of dark matter as previously thought, new measurements reveal, sciencedaily.com, October 2014.
17. Ref. 16.
18. Ref. 8.
19. Too much dark matter in galaxy cluster? ‘Dark core’ may not be so dark after all, sciencedaily.com, November 2012.
20. Ref. 19.
21. Glimmer of light in the search for dark matter, sciencedaily.com, February 2014.
22. Researchers detect possible signal from dark matter, sciencedaily.com, December 2014.
23. Ref. 21.
24. Ref. 21.
25. Ref. 22.
26. Dark matter mystery deepens, sciencedaily.com, October 2011.
번역 - 미디어위원회
링크 - http://creation.com/why-dark-matter-everywhere
출처 - CMI, 31 March, 2015 (GMT+10)
별의 자연적 탄생은 암흑물질을 가정하지 않는다면 불가능하다.
(Stars just don’t form naturally ‘dark matter’
the ‘god of the gaps’ is needed)
by John G. Hartnett Ph.D.
'암흑물질(dark matter)'은 표준 물리학에서 자연적인 과정으로 별(항성)이 형성되는 데에 필수적 성분이다. '암흑물질'은 가상의 이질적 형태의 물질로서, 실험실 물리학으로는 알지 못하며, 어떤 방식으로든 빛과 상호작용하거나 빛을 방출하지 않으므로, 전파에서 감마선까지 전자기파 스펙트럼 내의 모든 형태의 탐지로부터 보이지 않는다. 따라서 '암흑물질' 자체는 표준 물리학의 범위를 벗어난 것이다. 그것은 하나의 특별한 속성을 부여하여 만들어낸 물질로서, 정상적 물질과는 다르게, 단지 중력의 원천이 되고 있는 물질이다.
암흑물질을 찾기 위한 시도.
그림 1. 발전된 방법을 사용하여 탐지된 암흑물질의 이미지.
그러나 직접적인 측정으로 암흑물질이 발견되었을까? 그것은 나선은하의 팔에 있는 별과 가스의 움직임이, 표준 뉴턴물리학이 예측하는 케플러의 법칙과 부합하는 곡선을 따르지 않는, 비정상적인 것에 기인하여, 그 존재를 추론하고 있는 물질이다. 암흑물질은 지난 40년 동안 실험실에서 탐색하여 왔지만 발견되지 않았다. 그러나 그것은 존재한다고 믿어지고 있다. 이것은 일종의 '간격의 신(틈새의 신, god of the gaps, 어떻게든 기적적으로 이루어졌을 것이라는 주장)'이 되고 있으며, 현대 우주론에서 필수적인 요소이다. 암흑물질을 도입하지 않는다면, 많은 천체물리학적 관측들은 물리학의 표준 법칙으로 예상되는 것들과 일치하지 않는다. (그림 1의 암흑물질 참조).
별들이 없다면, 우주는 없을 것이다.
이론물리학자인 모르데하이 밀그롬(Mordehai Milgrom)은 암흑물질의 대안으로서, 수정 뉴턴 역학(Modified Newtonian Dynamics, MOND)이라고 불리는 이론을 제안했다. 거기에서 그는 초거대 스케일의 은하에 대한 중력의 법칙을 약간 변화시켜, 더 큰 스케일에서 은하의 회전곡선과 은하들의 동력학적 문제를 해결했다. 2014년에, New Scientist 지의 글에서[1], 밀그롬은 기자 마커스 초운(Marcus Chown)의 질문을 받았다 :
”이제 암흑물질에 대한 대안을 진지하게 받아들여야할 시기가 되었다고 말하는 이유는 무엇입니까?”
그가 대답했다 :
”대형 강입자충돌기(Large Hadron Collider) 등의 많은 지하 실험들과 몇몇 우주 탐사를 포함하여, 암흑물질을 연구하는 많은 실험들은 설득력 있는 어떤 것도 찾지 못했습니다. 이것은 선도적인 암흑물질 모델이 실패했다는 것을 깨닫는 거의 종착역에 이른 것처럼 보입니다. 무엇보다도 실제로 관측되고 있는 것보다 훨씬 더 많은, 우리 은하수를 돌고 있는, 왜소은하(dwarf galaxies)들이 있어야만 하는 것이 예측됩니다.”
이 후자의 문제는 내가 ”왜 우주 도처에 암흑물질이 있어야하는 이유는?(Why is Dark Matter everywhere in the cosmos?)” 글에서 지적했었다. 이 글에서는 은하들의 형성이 아니라, 별들의 형성에 관한 문제에 (두 개가 서로 관련이 있지만) 초점을 맞출 것이다. 별들이 없다면, 은하들은 존재하지 않을 것이다. 그러나 그 문제를 다루기 전에, 짚고 넘어가야할 것들이 있다.
우주의 대규모 컴퓨터 시뮬레이션
BBC News의 한 기사의 제목은 ”우주 진화를 실험실에서 재현했다” 였다.[2] 이 이야기는 ”우주가 어떻게 진화했는지에 대한 가장 완벽한 시각적 시뮬레이션을 만든 연구자들”에 관한 이야기였다. 그들은 슈퍼컴퓨터를 사용하여...”주장되는 초기 우주에서 최초의 은하가 암흑물질이라고 불리는, 불가사의하고, 볼 수 없는 물질 덩어리 주위에서, 어떻게 형성되는지를 보여주었다”고 주장했다.[2] 그림 2는 실제 우주와 비교한 그들의 시뮬레이션 결과를 보여주고 있다. 결과는 매우 좋은 것처럼 보인다. 그렇지 않은가? 그들은 정말로 우주의 기원에 관한 문제를 해결했는가?
그들은 별 크기의 스케일에서가 아니라, 우주와 은하들 형성에 대해 거대 스케일로 연구를 수행했다. 그 기사는 말하고 있었다 :
”시뮬레이션은 태초에, 우주론자들이 '암흑물질'이라고 부르고 있는, 우주 나무의 가지들처럼 우주의 빈 공간을 가로 질러 넓게 펼쳐져있는 미스터리한 물질들의 가닥을 보여주고 있다. 수백만 년이 지남에 따라, 암흑물질은 첫 번째 은하를 위한 씨앗을 형성하도록 뭉쳐졌고, 집중되었다.”
그림 2. 왼쪽은 허블망원경으로 촬영한 실제 우주이다. 오른쪽은 시뮬레이션에서 출현한 것이다. (Credit Ref. 2.)
그들은 암흑물질을 '씨앗(seeds)'으로 사용해야만 했다. 그렇지 않다면, 은하들은 그들의 시뮬레이션에서 수축되지 않을 것이다. 카를로스 프랭크(Carlos Frenk, Durham University) 교수는 다음과 같이 말했다 :
”당신은 실제처럼 보이는 별과 은하들을 만들 수 있다. 그러나 그것은 격발시킨 총은 암흑물질이다.”
이 알지 못하는 '간격의 신(god of the gaps)'이 없다면, 그 시뮬레이션은 실제 우주처럼 보이는 어떠한 것도 만들 수 없다. 알려진 물리법칙들은 그것을 허용하지 않을 것이다. MIT의 보겔스버거(Vogelsberger) 박사는 다음과 같이 말했다 :
”(시뮬레이션에서) 암흑물질을 포함시키지 않는다면, 그것은 실제 우주처럼 보이지 않을 것이다.”
마지막으로 우주론자인 로빈 캐치폴(Robin Catchpole, 케임브리지의 천문학 연구소) 박사는 기자가 주의사항이라고 부른 내용을 추가하고 있었다 :
그는 그 시뮬레이션을 '장엄한' 것으로 찬사를 보냈지만, 다음과 같은 말을 덧붙였다. ”사람들은 단순히 그것의 시각적 아름다움에 취해서는 안 된다. 은하계가 어떻게 출현했는지에 대한 물리학과는 아무런 관련이 없는, 은하처럼 보이는 것들일 뿐이다.”
별의 탄생에 있어서 필수적 요소
위의 기사에서 카를로스 프랭크 교수가 지적했듯이[2], 암흑물질은 별(stars)들을 만드는데 필수적인 요소이다. 그리고 알려진 물리학적 법칙들이 적용된 자연적 과정만을 의미한다.
가시적 우주는 약 10^11 개의 은하들이 있고, 각 은하는 평균 약 10^11 개의 별들을 가지고 있어서, 대략 총 10^22 개의 별들이 있는 것으로 추산된다. 따라서 별들의 형성은 우주론에 있어서 기초인 것이다. 별들이 없다면 우주는 없을 것이다. 그러나 세속적인 관점에서 볼 때, 별의 형성에 대한 이론적 이해는 매우 부족하다. 이론가들은 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 연구를 통해, 초기 우주와 별들의 형성에 대한 과거사를 재구성해보려고 시도하고 있다.
주된 어려움은 중력, 높은 난류성 기체역학, 자기장, 복사선, 분자화학, 분진화학 등을 포함하는 물리적 형성 과정을 모델링하는데 있다. 별의 형성은 엄청난 범위의 크기와 시간뿐만 아니라, 오직 자연적 과정만을 가정하기 때문에, 슈퍼컴퓨터라도 시뮬레이션을 어렵게 만들고 있다.
오늘날 암흑물질은 별이 형성되는 모든 모의실험에서 필수적 요소로 추가되고 있다. 왜냐하면 어떤 가정된 수소 가스구름이 수력학적 평형에 도달하는 특정 크기로 수축되어야 하기 때문이다. 즉, 가스구름의 압축으로 발생된 열에 기인한 축적된 압력으로 인해, 구름을 바깥쪽으로 밀어내는 힘과, 구름 내의 모든 물질들에 작용하는 중력적 인력으로 인해, 구름을 안쪽으로 잡아당기는 힘이 동일하게 작동된다. 어떤 시점에서 이 한계를 극복하기 위해 다른 것을 도입하지 않는다면, 더 이상의 수축은 발생할 수 없다.
당신은 'virialized system(상호작용하는 입자들이 중력적으로 안정된 시스템)’이라는 표현을 들어보았을지 모르겠다. 그러한 상태에서 구름의 운동에너지와 중력적 위치에너지 사이에 균형이 형성된다. 일단 이것에 도달하면, 에너지가 구름을 통해 방출되어 냉각되는 경우가 아니라면, 더 이상의 변화는 발생할 수 없다. 이것은 무기한의 시간 동안 지속될 수 있으며, 물질의 밀도가 일정 값 이하이면 냉각은 불가능하다. 그러나 정상물질보다 암흑물질이 훨씬 더 많은 상태에서 시작한다면, 이 균형 상태는 극복될 수 있다. 이것은 나선은하가 85%의 암흑물질로 구성되어 있다는 주장에 의해서 정당화된다.
대부분 수소로 구성된, 어떤 원시 가스구름이 우주 기원의 뜨거운 빅뱅 시에 생성됐을 것으로 가정된다.[3] 그래서 단지 수소, 헬륨, 약간의 리튬만이 핵융합을 통해 형성됐을 것으로 추정되고 있다.[3] 그 이야기에 따르면, 3분에서 20분 후에 빅뱅 불덩어리는 냉각되어 더 이상의 핵융합이 일어날 수 없는 온도로 내려갔다.
초기에 원소(H, He)들은 고온 플라즈마(hot plasma)의 형태였지만, 약 38만 년 후에 플라즈마가 충분히 냉각되어, 양성자 및 다른 핵과 재결합한 전자들은 기초적인 수소와 헬륨 가스를 형성했다. 그 가스로부터 약 10억 년 후에, 주거나 받아서(그 모델은 유연하다), 첫 번째 별이 형성됐던 것으로 추정한다.[4] 그러나 이것은 커다란 문제를 갖고 있는데, 주장되는 원초적인 가스구름으로부터 첫 번째 별이 형성되도록 하는, 알려진 자연법칙(물리학)은 없다.
그림 3. 별의 형성에 관한 이야기.(Source: Spitzer Science Center. See Ref. 3.)
그림 3은 믿어지고 있는 한 별의 형성 과정을 보여준다. 그러나 그림 3a의 시뮬레이션은 밀도가 높은 코어(dence core)로부터 시작하고 있으며, 그림 3b에서 중력적 붕괴(gravitational collapse)가 일어나고 있다. 처음에 '암흑물질'과 같은 어떤 것이 추가되지 않는다면, 아무 일도 일어나지 않을 것이다.
극복할 수 없는 한계
구름의 압축 또는 냉각으로는 이 한계를 극복할 수 없고, 그것은 기본 물리학을 위반하는 것이다. 따라서 '어떤 것(something)'이 필요한 것이다. 그러나 일단 이 한계가 극복되면, 중력이 대신할 수 있다.(그림 3b). 그리고 원시별이 형성되기 위해서는, 구름은 더 압축되어야 하는데(그림 3c). 이러한 자연적 과정의 한계를 극복할 수 있는 메커니즘이 없다면, 압축되는 구름은 자연적으로 열이 발생될 것이고, 이 열은 추가적 압축을 방해할 것이며, 평형상태가 되게 할 것이다.
별의 형성에 관한 컴퓨터 시뮬레이션에서, 컴퓨터 프로그램은 이미 한계 질량에 도달한, 과도한 밀도에서 대게 시작한다. 따라서 이미 도달한 한계 질량은 문제가 되지 않는다. 왜냐하면 그림 3a, 3b에서 볼 수 있는 것처럼, 시뮬레이션은 그 지점을 지나서 시작되기 때문이다. 한계 질량 = Kρ^–1/2 T^3/2 으로, 여기서 K는 상수, ρ는 가스구름의 밀도, T는 절대온도이다.
별이 없는 우주, 즉 단지 수소와, 약간의 헬륨 가스와, 알려진 물리법칙만을 갖고 있는 우주는 우리가 살고 있는 우주가 아니다. 자연적으로 이 문제를 극복하기위한, 즉 별의 자연적 과정에 의한 형성 문제를 극복하기 위한, 3가지의 가능성이 제시되고 있다.
1. 구름을 냉각시켜 계속 압축되게 하여, 밀도(ρ)를 증가시킨다. 결국 냉각이 발생하기위한 충분한 시간이 주어질 경우, 넘지 못할 한계가 극복되기를 기대한다.
2. 구름의 압축 한계를 극복하기 위해서, 뜨거운 플라즈마, 또는 초신성(supernova) 폭발과 같은 어떤 외부 힘을 사용하거나, 토카막(tokamak, 제어열 핵융합반응 실험장치)에 있는 것과 같은 자기장을 적용한다.
3. 정상물질과는 상호작용하지 않는, 정상적인 열역학적 고려 사항에 영향을 받지 않는, 새로운 이질적 (암흑의) 물질을 도입한다. 따라서 구름에 열을 발생시키지 않고, 중력적 힘이 가해졌다고 가정한다. 따라서 그것은 가스 구름이 도달한 평형상태의 문제를 극복할 수 있게 해주고, 더 이상 붕괴하지 않도록 해서, 별이 형성될 수 있도록 했다고 추정한다.
근처의 폭발하는 별(초신성)이 가스구름을 압축할 수 있었다고 제안되어 왔고, 우리 은하계 근처에 있는 거대한 적색거성의 초신성 폭발 이후에, 우리의 태양이 형성되었다고 가정되고 있다. 충격파(shock waves)는 바깥쪽으로 진행하는 폭풍파에 의해서 생성된다. 그림 4에서, 중심 폭발 근원으로부터 바깥쪽으로 이동하고 있는 고온의 플라즈마('우주의 진주'로 알려짐)를 볼 수 있다. 그러나 가스구름의 압축 문제를 해결하기 위해서 초신성 폭발의 충격파를 도입하는 아이디어는 ”닭이 먼저인가, 달걀이 먼저인가?” 문제를 야기시킨다. 왜냐하면 주장되는 빅뱅 직후의 첫 번째 별의 기원을 설명하기 위해서, 항성 종족 III(population III stars)의 별들의 폭발을 사용하는 것은 매우 부적절해 보인다.
그림 4. 우주의 진주로 불리는 초신성 SN1987A. (Credit: P. Challis, R. Kirshner (CfA), and B. Sugerman (STScI), NASA)
또한 가스구름의 자기장(magnetic fields)도 조사 중이다. 구름이 구름을 운반하는 이온을 멀리 확산시키는 자기장을 제거할 수 없다면, 자기장은 붕괴의 장애물이 된다. 별 형성의 주된 희망은 수소 분자로부터의 적외선 복사를 통한, 냉각 채널을 통한 것이지만, 그것은 오랜 기간이 소요되므로, 시뮬레이션은 암흑물질과 수소(정상물질)의 혼합으로부터 시작한다. 가정되고 있는 암흑물질의 도움 없이는, 수억 년의 오랜 기간이 흐른다 하더라도, 항성은 만들어질 희망이 없다. 물리학은 여전히 문제인 것이다.
다음은 Scientific American 지의 ”우주 최초의 별”이라는 제목의 기사에서[7], 그 과정을 설명하고 있다 :
이러한 냉각은 원시 시스템에 있는 보통물질을 암흑물질로부터 분리시키는 데 필수적인 역할을 한다. 냉각되는 수소는 덩어리져 있고, 필라멘트 형이며, 원반처럼 보일 수 있는, 납작한 회전하는 형태로 정착된다. 그러나 암흑물질 입자는 복사선을 방출하거나, 에너지를 잃지 않기 때문에, 원시 구름에서 흩어져 남아있게 된다. 따라서 별의 형성 시스템은 보통물질의 원반과 암흑물질의 후광과 함께, 소형 은하를 닮게 될 것이다. 원반 내부에서, 가스의 밀도가 가장 높은 덩어리는 계속 수축할 것이고, 결국 그들 중 일부는 급격히 붕괴(runaway collapse)를 진행하여 별이 되었다.
다음은 최초의 별과 은하의 형성을 설명하는 일련의 그림에서 머리글로 쓰여졌다.
첫 번째 별을 만드는 과정이었던 원시의 동요는 오늘날의 별 형성과는 매우 달랐다. 그러나 이들 몇몇 별들의 맹렬한 죽음은 오늘날 우리가 보고 있는 우주의 출현을 위한 길을 열었다.
그림 5는 암흑물질과 보통물질(수소 가스)의 혼합물로 구성된, 원시 은하(protogalaxy)를 보여주고 있다.
그림 5. Ref 7의 8쪽. 최초의 별 형성 시스템인 작은 원시 은하는 암흑물질(적색으로 표시)으로 알려진 기본 입자들로 대부분 구성되었다. 보통물질인 수소 가스(청색)는 초기에 암흑물질과 섞여 있었다고 가정한다.
기본적 물리학은 자연적 과정으로 가스 구름이 붕괴되어 별이 형성될 수 없다. 따라서 여기에서 암흑물질은 이러한 커다란 장벽을 극복하는데 사용되는 '간격의 신'인 것이다. 사실, 최초 원시 은하의 대부분은 암흑물질(알지 못하는 종류의 기본 입자)로 이루어져 있었다고 가정한다.[9] 암흑물질은 원하는 결과를 얻기 위해 필요한 특수한 특성을 부여받았다. 암흑물질은 복사선(radiation)을 방출하지 않는다. 이것은 일반적인 전자기 탐측 방법으로는 볼 수 없다는 것을 의미한다. 그것은 다른 정상물질 입자와 상호작용을 하지 않기 때문에, 에너지를 잃어버리지 않는다. 암흑물질은 구름 내의 뜨거운 가스 압력의 저항을 극복할 만큼 강한 중력을 만들어내는, 그래서 정상물질인 수소가 별로 수축되도록 하는, 일종의 '신'인 것이다. 이것은 억지로 꿰어 맞춘, 공상과학 이야기요, 소설인 것이다.
더 나아가 오늘날에도 근처 초신성 폭발의 충격파와 같은 외부적 힘이 미치지 않는 곳에서도, 별의 탄생을 관측할 수 있다고 주장된다. 대부분의 별 형성은 나선은하 팔의 '밀도파(density waves)'에서 발생된다고 주장되고 있다. 밀도파는 은하의 중력 포텐셜 우물(gravitational potential well) 주위를 돌고 있는 별들, 가스, 먼지들의 무수히 많은 상호작용으로부터 발생하는 중력효과이다. 그림 6을 보라.
이것을 자세히 살펴보자. 첫째, 은하의 나선 팔에 존재하는 물질이 가스 구름이 별로 붕괴되는 데에 필요한 중력적 힘을 제공했다는 것이 사실이라 할지라도, 이것은 최초 별의 형성 문제를 해결하지 못한다. 둘째로, 여기에 사용된 주장인 '밀도파'는 나선은하 팔 구조의 발달을 지지하는 한 이론이다. 그 이론은 대부분의 천체물리학과 동일한 문제를 가지고 있는데, 이것도 암흑물질을 필요로 한다는 것이다. 원반 지역에서 별들과 가스의 비정상적인 회전 곡선 때문에, 은하 주위에 후광으로 암흑물질이 존재한다고 가정하고 있는 것이다. 그것이 어디에서나 특히 가장 많이 코어 부근에서 발견될 것으로 가정하고 있다. 그러나 그것은 거기에서 필요하지 않다. 기억하라. 암흑물질은 관측되고 있지 않지만, 단지 별의 움직임에 대한 문제를 해결하기 위해서, 그 존재를 추측하고 있는 것이다.
별이 자연적 과정으로 형성되려면, 알려지지 않은 것들을 발명해내야만 한다.
'밀도파' 이론은 100억 년 된 은하가 어떻게 단지 한 두 번의 감겨짐(회전)만을 갖는 나선 팔을 갖고 있는지에 대한 문제를 해결하기 위해서 사용되고 있다. 한 번의 회전 기간이 2억 년 이라면, 그 은하는 50번의 감겨짐을 갖는 나선 구조를 갖고 있어야만 한다. 천문학자들은 이 문제를 나선 팔의 '감겨짐 문제(wind-up problem)'라고 부르고 있다. 문제는 은하 원반의 안쪽 부분이 바깥쪽 부분보다 빠르게 회전하기 때문에 발생한다. 은하는 단단한 고체 덩어리가 아니며, 회전할 때 은하의 나선 구조는 주장되는 100억 년의 나이에서는 완전히 파괴되어야만 한다. 이 후자의 관측 사실은 성경적 창조론자들이 오랫동안 젊은 우주를 지지하는 증거로서 사용해왔던 것이다. 사실 은하들은 관측되고 있는 모습과 거의 같은 모습으로 창조되었기 때문에, 거기에서 감겨짐 문제는 없다.
그림 6. 수소 가스의 구름(분홍색)으로부터 강한 방출을 보여주고 있는 보데은하(Bode’s galaxy). 나선 팔에서 이들 영역은 활발하게 별들이 형성되고 있는 영역이라고 주장된다.
그래서 이것도 소설의 일부인 것이다. 별의 형성 과정에 있는 가스구름이 은하에서 실제로 관측되고 있는가? 아니다! 천문학자들에게 강렬한 방출 신호가 새로운 젊은 별들의 활발한 활동을 가리키고, 따라서 그것들은 별의 형성 영역이라고 주장되고 있다. 그러나 뜨거운 수소 가스로부터 나오는 매우 밝은 빛의 방출은 그 별이 어떻게 형성되었는지를 알려주지 않는다. 성경적 창조론자들은 은하에서 형성된 별뿐만 아니라, 최초의 별도 설명할 수 있다. 창세기의 기록에 따르면, 별들은 창조주간 4일째에 만들어졌기 때문에, 우리는 최초의 별도 초자연적으로 넷째 날에 하나님에 의해서 형성되었다는 것을 알 수 있다. 그리고 이러한 넘을 수 없는 한계 때문에, 그날 이후로 많은 별들이 형성되지는 않았을 것이다.
결론
별이 자연적 과정으로 형성되려면, 특별한 속성을 제공한, 알지 못하는 '간격의 신'인 암흑물질이 있어야만 한다. 그것 없이는, 가스 구름에서 별들의 탄생은 일어날 수 없다!
그러나 왜 이 알지 못하는 암흑의 것들을 발명해내는가? 천체물리학과 우주론에서는 암흑물질을 사용하여 다양한 문제들을 해결하고 있다. 그러나 물리학의 법칙들로는 불가능한 별들의 자연적 형성을 설명하기 위해서, 물리학의 법칙들을 넘어서는, 알지 못하는 ‘신’까지 동원하며 주장하고 있는 것일까? 그것은 자신들이 믿고 있는 물질주의가 실패했음과, 이 우주에는 수소, 헬륨, 중원소, 자기장, 방사선, 물리법칙을 초월하는 무언가가 계심을 인정해야하기 때문이 아닐까?
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References and notes
1. Chown, M., Forget dark matter—embrace my MOND theory instead, New Scientist 222(2967):26–27, 3 May 2014.
2. Ghosh, P., Universe evolution recreated in lab, bbc.com, 7 May 2014.
3. The physics of the universe, physicsoftheuniverse.com, accessed 2 July 2015.
4. These are called population III stars, called metal poor (where metal means any element of an atomic number greater than helium). Their lack of detection has been a big big bang problem for a long time. The first population III stars are predicted to have formed at redshifts of about z = 10-30. The James Webb Space Telescope, tentatively scheduled for launch in 2018, is hoped to be able to detect some of the first galaxies, but it is doubted that it will be able to detect the first stars, the population III stars. The reality is that all stars ever observed, even in the Hubble Ultra-Deep Field, are not population III stars.
5. Jeans instability, wikipedia.org, accessed 2 July 2015.
6. Tokamak, wikipedia.org, accessed 01 July 2015.
7. Larson, R.B., and Bromm, V., The First Stars in the Universe, Special Edition, 'The Secret Life of Stars”, Scientific American 14(4):7-9, 2004.
8. Ref. 7, p. 8.
9. Hartnett, J.G., Dark Matter and the Standard Model of particle physics—a search in the ‘Dark’, September 2014; creation.com/dark-search.
번역 - 미디어위원회
링크 - http://creation.com/stars-dont-form-naturally
출처 - CMI, 2015. 9. 1. (GMT+10)
물질주의적 빅뱅 우주론이 필연적으로 이끄는 곳은?
암흑물질, 암흑에너지, 암흑행성, 암흑항성, 암흑은하, 암흑우주..
(Where materialism logically leads)
by John G. Hartnett Ph.D.
처음에 암흑물질(dark matter)이 도입됐고, 그 다음 암흑에너지(dark energy), 그 다음에 암흑광자(dark photons), 그리고 이제 우리 은하 내에 암흑은하(dark galaxy), 암흑항성, 암흑행성, 심지어 암흑생명체까지 말해지고 있다.
그러한 주장을 다루고 있는 한 기사에는[1], 반 고흐의 그림 '별이 빛나는 밤(Starry night)'이 등장하고 있었다. 그 그림의 해설에서, ”아마도 그는 우리가 이해하기 시작한 우주의 본질에 대해 뭔가를 알고 있었을지 모른다”라고 쓰여 있었다. 나는 빈센트 반 고흐(Vincent van Gogh)의 그림을 좋아하지만, 그의 그림에 묘사되어 있는 소용돌이로 인해(그림 1), 그가 우리 은하 내에 있는 보이지 않는 암흑물질이나, 암흑은하와 같은 어떤 것을 알았거나 상상했다고 생각하지 않는다. 고흐가 그것을 상상했다고 제안하는 것은 농담임에 틀림없다. 왜냐하면 오늘날의 물리학자들도 소위 암흑물질과 암흑에너지에 대해 아무것도 알지 못하고 있기 때문이다. 그들이 암흑(dark)이라고 부르는 것은, 그것에 대해 전혀 모르기 때문이 아니라, 그것에 대해 어느 정도 알기 때문이다.
그림 1. 반 고흐의 그림 '별이 빛나는 밤(Starry night)'. 그림은 별이 빛나는 한 다른 세계의 우주를 현실과 조화시켜놓고 있었다. (Photo: Museum of Modern Art, made available by Wikimedia Commons).
그러한 제안은 심지어 암흑항성과 암흑행성들로 구성된 암흑은하와 암흑행성에서 진화한 암흑생명체까지 제안하고 있었다.
이러한 우스꽝스러운 상황은 물질주의(materialism, 유물론)라는 기본 가정과 그것이 우주의 기원과 구조에 엄격히 적용되어야한다는 교리적 주장으로 인해, 천체물리학(astrophysics)에서 발생해왔다. 물리학자들은 우리 은하뿐만 아니라 수천 개의 다른 나선은하들에서 별들의 회전 속도를 관측한 결과, 나선 원반에 있는 별들은 너무도 빨리 움직이고 있다는 것을 발견했다. 그것들은 너무도 빨리 움직여서, 100억 년 정도의 추정되는 은하의 수명 동안, 은하들은 유지될 수 없었을 것이다. 왜냐하면 은하의 별들은 은하로부터 멀리 벗어났을 것이고, 그들을 붙잡을 수 없었을 것이기 때문이다.
이 문제를 해결하기 위한 표준적 시도로서, 매 은하 주변에, 구형의 암흑물질 후광(spherical halo of dark matter)이 존재하는 것으로 가정하는 것이었다.(그림 2를 보라). 수수께끼를 해결하기위해서 도입된 그 암흑물질은 정확한 밀도, 분포, 중력적 특성을 갖고 있지만, 상호작용에 의한 어떠한 전자기적 방사선도 방출하지 않는다는 것이다. 천체 물리학자들은 그러한 높은 회전 속도는 표준적 시험을 거친 뉴턴물리학(Newtonian physics)으로는 설명할 수 없기 때문에, 그들은 은하계가 80~90%의 암흑물질(모든 곳에 있지만, 우리가 볼 수도 없고, 어떠한 방법으로도 탐지가 안 되는 물질)로 구성되어 있다는 개념을 만들어냈다.[2] 그 기사는 오늘날의 물리학자들 대다수가 이 개념을 믿고 있다고 전하고 있었다. 그럴 수도 있을 것이다. 그러나 나는 물리학자로서 그러한 개념을 받아들이지 않으며, 그러한 개념은 확실히 잘못됐다고 생각한다.[3] 어떤 사건에 있어서 대다수 사람들의 의견이 반드시 진실은 아니다.[4]
약 200년 전부터 과학자들은 우주의 창조와 같은 문제에 있어서, 권위 있는 하나님의 말씀을 포기하기 시작했다. 그들은 물질주의라 불리는 것을 믿고 따르기 시작했다. 즉, 그들은 창조주는 없으며, 이 우주는 무에서부터 저절로 생겨났다고 주장했다.[5, 6] 이러한 물질주의자들의 주장을 받아들이기 위해서는, 새로운 물리학(적어도 은하 스케일에서)에 대한 가설을 세우는 것이 필요했다. 왜냐하면 이전의 개념은 이 우주는 그렇게 오래(138억 년)되지 않았고, 창조주에 의해서 단지 1만 년 이내에 창조되었다고 생각했기 때문이었다.[9] 그러한 개념 하에서는, 나선은하에서 관측되는 별들의 빠른 움직임도, 멀리 달아날 충분한 시간을 갖지 못했기 때문에, 문제될 것이 없는 것이었다.
그림 2 : 전형적인 나선은하 주변의 주장되는 암흑물질의 구형 후광.
물질주의의 평행 우주
물질주의적인 빅뱅이론에서 점점 더 많이 생겨나는 결점들을 해결하기 위해서, 이제는 우리의 가시적 우주 안에 평행우주(parallel universe)가 존재할 수도 있다고[10], 더 정확하게는 보이지 않는 거울우주(mirror universe)가 존재할 수도 있다고 제안되고 있다. 그 기사는 말하고 있었다[1] :
”이제 물리학자들은 암흑물질이 우주의 가시적 물질만큼 복잡해서, 가시적 물질이 핵력과 전자기의 영향을 받는 것과 같이, 알려지지 않은 힘에 의해 영향을 받는 암흑원자와 암흑분자들을 형성할 수 있는지 궁금해 하고 있다.”
심지어 암흑항성과 암흑행성의 암흑은하들로 구성된 암흑우주, 더 나아가 암흑행성에서 진화된 암흑생명체까지 제안되고 있다.
”이것이 사실이라면, 우리는 별과 행성, 그리고 지적생명체도 있는, 우리의 우주와 동일한 일종의 거울우주를 상상할 수 있다”라고 오슬로 대학(University of Oslo) 물리학과의 아레 라클레브(Are Raklev) 교수는 말했다.[1]
”그러한 우주는 핵력과 전자기력과 같은, 우리가 알고 있는 것과 비슷한 힘을 가지고 있을 수도 있다. 암흑항성은 어떤 형태로든 우리가 보거나 측정할 수 없는 빛, 또는 암흑 빛(dark light)과 같은 형태를 방출할 수도 있다.”[1]
암흑 빛? 이러한 단어는 완전히 자가 모순이다. 그것은 기본적으로 실험 가능한 물리학의 개념을 부정하는 것이다. 우리는 모든 전자기파(electromagnetic radiation, 전자기복사)를 '빛(light)'이라고 말한다. 그것이 초저주파, 라디오파, 초단파, 적외선, 가시광선, 자외선, X-선, 감마선 등 무엇이든지 간에, 어떤 수단을 통해서 탐지될 수 있음을 의미한다. 여기에서는 우리가 친근한 전자기파를 사용하여 탐지할 수 없는, (암흑) 물질과 (암흑) 에너지를 가진, 완전히 새로운 암흑우주가 존재한다는 것을 제안하고 있다. 이 물질들은 전자기파 스펙트럼으로는 검출할 수 없는 암흑의 빛을 방출하고 있다는 것이다. 이러한 이야기는 과학이 아니라, 소설처럼 들린다.
그러나 거기에서 약간의 절제도 보여주고 있었다.
”그러나 이 암흑의 평행 세계에 대해 너무 멀리 나가면 안 될 것이라고, 그 교수는 말했다.”[1]
멀리 나간다는 것이 무슨 의미일까? 단어의 정의에 의하면, 암흑은하, 또는 암흑항성을 관측하는 것은 불가능하다. 그렇다면 상상력 하나만 남게 되는 것이다.
막대한 연구자금이 들어가고 있다.
그 기사는 스위스에 있는 유럽 입자물리연구소(CERN)의 대형 강입자충돌기(LHC) 실험이 '향후 10년 내에' 암흑물질 입자의 성질에 관한 많은 질문들에 대한 답을 줄 수 있을 것이라고 믿고 있는, 같은 교수의 의견으로 마무리를 하고 있었다. 그러나 그것은 우주의 본성뿐만 아니라, 생명체에 대한 모든 해답을 물질주의 내에서만 찾으려고 하는, 그들의 맹목적인 믿음인 것이다. 그 기사는 우스꽝스러운 말로 끝을 맺고 있었다[1] :
”지금은 암흑물질을 연구하는 흥분되는 시기이다.”
암흑물질이 탐지될 수 없는 것이라면, 그리고 40년 동안의 노력에도 발견되지 않았다면, 그것을 연구하는 것이 흥분되는 일이라고 말할 수 있을까?
과학은 어떤 것이 진실이라는 것을 입증할 수는 없다. 단지 어떤 가설이 거짓이라는 것을 입증할 뿐이다.
몇 년 전에, 나는 암흑물질 입자라고 여길 수도 있는 것, 즉 WIMP(weakly interacting massive particles, 약하게 상호작용하는 무거운 입자)가 아니라, WISP(weakly interacting ‘slim’ particles, 약하게 상호 작용하는 '날씬한' 입자)를 3년간 연구하기 위한 자금을 지원 받았었다. 그것들은 암흑의 영역에 존재할 것으로 상상하는 가설적 입자였고, ‘날씬한(slim)’ 입자라고 불렸다. 왜냐하면 그것들은 암흑물질이 되기에는 충분히 무겁지 않다는 것이 이론화되었기 때문이었다. 즉, 그 입자들이 탐지된다 하더라도, 암흑물질의 위기를 해결하지 못할 것이다. 그럼에도 불구하고, 수십만 달러의 연구자금을 사용할 수 있었고, 우리는 아무것도 발견하지 못했다. 우리는 그 실험에서 벽의 다른 면을 비추고 있는, 정상적인 마이크로파 광자로 다시 붕괴되도록 이론화된, 근본적으로 벽을 통과하는 밝은 빛인[12, 13], 추정적인 WISPs의 생성물을 찾고 있었다.
그러나 이것에 비해 CERN의 대형 강입자충돌기(LHC)에 들어가는 연구자금은 막대하다. 그 장비는 주장되는 우주 초기의 빅뱅(big bang)과 유사한 조건을 구축하고자하는 욕구에서 부분적으로 유래된 것이다. 다시 한번 말하지만, 이러한 실험을 추진하는 세계관은 완전히 물질주의이다. 이 과학은 적어도 암흑 영역의 입자를 찾아내기 위해서 추진되고 있는 것이다.[14, 15] 물론 빅뱅의 시점에 존재했다고 여겨지던 조건과 유사한 조건을 구축한다고 해서, 빅뱅이 실제로 일어났는지는 증명할 수 없다. 과학은 어떤 것이 진실이라는 것을 입증할 수는 없다. 단지 어떤 가설이 거짓이라는 것을 입증할 뿐이다.[16] 뿐만 아니라, 이러한 조건을 구축하고서 빅뱅이 결과적으로 사실일 것이라고 주장하는 것은 논리적 오류이다.
결론
암흑물질, 암흑에너지, 암흑빛, 암흑행성, 암흑항성, 암흑은하, 암흑우주 등과 같은, 모든 ‘불합리한 구조', '입증되지 않은 추정 이야기', 또는 '반직관적인', '미스터리한' ’설명들‘은 물질주의에 대한 그들의 믿음 때문에 생겨난 것들이다. 리처드 르원틴(Richard Lewontin)은 과학에서 데이터를 해석할 때, 물질주의로 인해 생겨나는 부담을 지적하고 있었다.[17] 빅뱅이론을 신봉하는 진화론자들에게 암흑물질은 ‘알지 못하는 신(unknown god)’이며, '간격의 신(god of the gaps, 틈새의 신)'인 것이다.[18] 그들은 과학을 정의하면서 창조주를 포함시키는 것은 과학이 아니라고 말한다. 대신에 그들은 암흑우주, 암흑항성, 암흑행성, 심지어 암흑생명체를 창조했을지도 모르는 암흑의 신에게 그들의 믿음을 두고 있는 것이다. 나에게 그러한 개념은 악마와 어둠의 영들과 매우 닮아 보인다. 에베소서 6장에는 어둠의 세상 주관자들과 하늘에 있는 악의 영들에 대해서 기록하고 있다. 이것은 물질주의의 궁극적인 결과인 것이다.
”우리의 씨름은 혈과 육을 상대하는 것이 아니요 통치자들과 권세들과 이 어둠의 세상 주관자들과 하늘에 있는 악의 영들을 상대함이라” (에베소서 6:12)
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FReferences and notes
1. Bazilchuk, N., Dark matter: how can we know if it exists?, ScienceNordic.com, April 2016.
2. Hartnett, J.G., Why is dark matter everywhere in the cosmos?, creation.com, March 2015.
3. Hartnett, J.G., Who says biblical creationists aren’t real scientists?,biblescienceforum.com, May 2015.
4. Howard, G., Can all those scientists be wrong?, Creation 36(1):20–22, January 2014.
5. Hartnett, J.G., Development of an 'old” universe in science, biblescienceforum.com, July 2015.
6. Hartnett, J.G., On the origin of universes by means of natural selection—or, blinded by big bang blackness, creation.com, October 2014.
7. Hartnett, J.G., My cosmology from my book 'Starlight, Time and the New Physics”, biblescienceforum.com, July 2014.
8. Hartnett, J.G., Starlight Time and the New Physics, Creation Book Publishers, 2nd Ed., pp.21–27, 2010.
9. Hartnett, J.G., A biblical creationist cosmogony, Answers Research Journal 8:13–20, 2015. PDF available here.
10. Hartnett, J.G., Have scientists found evidence of a parallel universe?, creation.com, December 2015.
11. Hartnett, J.G., Is the LHC opening a door to Hell? I am not conCERNed!, biblescienceforum.com, October 2015.
12. Povey, R.G., Hartnett, J.G., and Tobar, M.E., Microwave cavity light shining through a wall optimization and experiment, Phys. Rev. D 82(5):052003, September 2010 | http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevD.82.052003.
13. Parker, S.R., Hartnett, J.G., Povey, R.G., and Tobar, M.E., Cryogenic resonant microwave cavity searches for hidden sector photons, Phys. Rev. D 88(11):112004, December 2013 | doi:10.1103/PhysRevD.88.112004.
14. Hartnett, J.G., Dark radiation in big bang cosmology, creation.com, November 2014.
15. Hartnett, J.G., Dark Matter and the Standard Model of particle physics—a search in the ‘Dark’, creation.com, September 2014.
16. C.L. Bennett, Science Title Misstep, (PDF available at www.psych.nyu.edu), 'THE TITLE OF THE 6 MAY NEWS OF THE WEEK story ‘At long last, Gravity Probe B satellite proves Einstein right’ (p. 649) made me cringe. I find myself frequently repeating to students and the public that science doesn’t ‘prove’ theories. Scientific measurements can only disprove theories or be consistent with them. Any theory that is consistent with measurements could be disproved by a future measurement. I wouldn’t have expected Science magazine, of all places, to say a theory was ‘proved.’” CHARLES L. BENNETT, Department of Physics and Astronomy, Johns Hopkins University, Baltimore, MD 21218, USA. E-mail: cbennett@jhu.edu. This is followed by Colin Norman, Science News Editor’s response: ‘Bennett is completely correct. It’s an important conceptual point, and we blew it.’
17. Lewontin, R., Billions and billions of demons (review of The Demon-Haunted World: Science as a Candle in the Dark by Carl Sagan, 1997), The New York Review, p. 31, 9 January 1997.
18. Hartnett, J.G., Stars just don’t form naturally—‘dark matter’ the god of the gaps is needed, creation.com, September 2015.
번역 - 미디어위원회
링크 - http://creation.com/where-materialism-logically-leads
출처 - CMI, 31 May 2016 (GMT+10)
