태초에 하나님이 천지를 창조하시니라 (창세기 1:1)

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천문학

물리학에 나타난 창조의 증거들

물리학에 나타난 창조의 증거들


      우리 우주에는 수많은 하나님의 창조하심의 증거들이 존재한다. 사실 모든 만상이 하나님께서 우주를 고안하시고 창조하셨음을 증거한다. 조그만 미생물에서부터 우주전체에 이르기까지 하나님의 창조를 증거하지 않은 곳은 없다. 그 수많은 영역들 중 우주를 구성하고 있는 가장 근원적인 부분들 가운데 생명이 존재할 수 있도록 제공된 특별한 환경들과 고안되어짐(design)의 증거들을 살펴봄으로써 창조의 손길을 함께 느껴 보도록 하자. 

고안된 특별한 환경들 


우리 우주에는 4가지 근원적인 힘들이 있다. 중력, 강한 상호작용, 약한 상호작용, 전자기적 상호작용이 바로 그 근원적인 힘들이다. 이 힘들의 세기를 결정하는 상수들은 근원적인 상수들이다 (근원적이란 의미는 이 상수들은 다른 값들로부터 유도되지 않으며, 이 상수들에 의해 다른 모든 값들을 유도해 낼 수 있음을 말함).  또한 양성자의 질량, 전자의 질량, 전하 등도 근원적인 상수들이다. 이 상수들은 각각 특별한 성격들을 지니고 있다. 


중력상수

중력은 우리 우주의 기본적인 구조를 이루게 하는 작용을 한다. 이 힘의 정도를 나타내는 것이 중력상수이다. 이 중력상수의 미세한 변화는 우리 우주의 엄청난 변화를 야기시킨다. 가장 쉬운 예들중 하나를 들어보자. 만일 중력상수가 현재의 값보다 조금 더 커지면, 태양에 의한 중력 때문에 지구는 지금보다 더 가까운 궤도를 돌아야하고, 지구는 그 결과 생명이 살 수 없을 정도의 뜨거운 상태가 될 것이다 (이 외에도 여러 많은 다른 효과들 때문에 지구에 생명체가 살 수 없게 된다).

반대로 중력상수가 지금보다 약해진다면, 역으로 지구는 태양으로부터 멀어져 생명이 살 수 없는 추운 상태가 될 것이다.(이전과 마찬가지로 다른 많은 요인들이 작용하여 지구에 생명체가 살 수 없게 된다). 


강한 상호작용 상수

강력은 원자의 핵안에 있는 입자들을 묶어두는 작용을 한다. 이 힘의 정도를 나타나는 양이 강한 상호작용 상수이다. 만일 이 강한 상호작용 상수가 지금의 값보다 약간만 작아도 여러 개의 양성자를 갖는 핵들은 존재할 수 없다. 따라서 수소 원자만이 유일하게 존재한다. 반대로 이 강한 상호작용 상수다 조금만 커도(약 2~3%정도) 양성자들조차 퀴크로부터 존재할 수 없다.

또한 강한 상호작용 상수의 값이 현재의 값보다 조금만 달라도 이중수소 (Deuterium)는 생성되지 못한다. 이 이중수소는 태양과 다른 별들의 에너지의 근원(source)으로서 매우 중요한 역할을 한다. 태양은 두 양성자가 융합하여 이중 수소와 양전자, 그리고 전자중성미자를 형성하는 과정을 시작으로 하는 일련의 핵반응에 의해 타고 있다.

이 이중수소는 양성자와 결합하여 3He를 만들고, 이 두 3He들은 4He와 두개의 양성자를 형성한다. 이러한 핵융합 과정으로 태양은 에너지를 방출한다. 하지만 이중수소 없이 위의 일련의 과정들이 진행될지는 매우 회의적이다. 


약한 상호작용 상수

약한 상호작용은 핵들을 붕괴시키는 힘이다. 이 힘의 대표적인 예는 핵반응에서 나타나는 중성자가 양성자와 전자, 전자중성미자로 붕괴하는 베타붕괴 과정이다. 이 약한 상호작용이 어떤 세기를 갖느냐는 별이 에너지원을 얻는 핵융합 과정에서 매우 중요한 역할을 한다. 


전자기 상호작용 결합 상수

전자기 상호작용은 전하를 가지는 물체들 사이에 작용하는 힘이다. 이 상호작용은 원자들에서 양성자들과 전자들을 묶어두는 역할을 한다(양성자는 +전하를 지니고 있고, 전자는 -전하를 지니고 있기 때문에). 따라서 원자주위를 도는 전자들의 궤도 특성은 원자들의 분자성형 정도를 결정한다. 만일 전자기적 상호작용 상수값이 지금보다 약간 작아진다면, 원자 주위 궤도에는 전자들이 거의 없을 것이다. 반대로 전자기적 상호작용 상수값이 지금보다 약간만 크다면 다른 원자들과 전자 궤도를 공유하는 것이 불가능해진다. 어느 쪽이건 생명 존재에 필수적인 분자들이 존재할 수 없다. 


양성자와 중성자의 질량차이

양성자와 중성자의 질량차이는 양성자 질량의 약 0.001 정도이다. 이 질량 차이가 현 값의 1/3정도라면 전자를 생성할 만한 질량을 갖지 못하므로 자유 중성자는 양성자로 붕괴하지 못한다. 그러면 태양이 에너지를 얻는 일련의 모든 핵반응들은 일어날 수 없게 되어, 생명체가 살아가는 데 필요한 에너지들을 얻는 것이 불가능해진다. 역으로, 중성자의 질량이 현재의 중성자 질량의 0.998배 정도라면(업쿼크가 다운쿼크보다 약간 더 무겁다면), 양성자는 바로 중성자로 붕괴해 버려 원자들은 전혀 존재할 수 없게 된다. 


빛의 속도

빛의 속도는 물리학에서 앞에서 언급한 가장 근본적인 활동 중 어떤 하나의 힘이나 미세 구조상수로서 표현될 수 있다. 이러한 빛의 속도에서의 변화는 이 모두를 변화시키게 된다. 따라서 빛의 속도에서의 조그만 변화들은 생명의 존재에 대한 직접적 영향을 미치게 된다. 

 

설계 (Design)


우리 우주에는 설계됨을 증거하는 수많은 증거들이 있다. 그중 몇 가지를 살펴본다. 


대칭성(Symmetries)들

자연계에 존재하는 가장 기본적인 네 가지 상호작용들, 즉 강한 상호작용, 약한 상호작용, 전자기적 상호작용, 중력 등은 각각에 해당하는 특별한 대칭성들을 지니고 있다. 이러한 대칭성들은 우연히 생겨난 게 아니다. 


시간의 특이성

우리 우주는 4차원의 시공구조를 갖고 있다. 즉 3차원은 공간구조를 나머지 1차원은 시간 축으로 구성되어 있다. 그러면 공간과 시간의 차이점은 무엇일까? 공간은 어느 쪽으로나 이동이 가능한데 반해 시간은 그렇지 못하다. 다시 말하면 공간은 상하좌우, 앞뒤로 이동이 가능하지만 시간은 오직 한 방향의 이동만 허용된다. 이것을 시간축의 방향성이라 한다. 즉 공간에서는 어느 방향으로도 움직일 수 있지만, 시간 축에서는 오직 한 방향 앞으로의 이동만이 가능하다는 뜻이다. 이것을 엔트로피의 개념을 사용하여 이해하면 우리 우주에는 시작과 끝이 있음을 알 수 있다. 우리 우주는 엔트로피가 영인 상태, 즉 완벽한 질서의 상태에서 엔트로피가 무한대인 상태, 즉 더 이상 무질서해질 수 없는 상태로 이동해가고 있는 것이다. 그렇다면 완벽한 질서의 상태에서 어떻게 우리 우주가 시작했을까? 


물의 물리학

대부분의 물질들은 가열하면 팽창한다. 하지만 물은 그 예외이다. 0℃와 4℃ 사이에서 물은 특이한 현상을 나타낸다. 4℃에서 그 체적이 최소가 되며 밀도는 극대가 된다. 그러므로 4℃이하에서 물을 가열하면 체적은 점점 줄어들고 밀도는 점점 커진다. 이 특별한 성질이 어떤 중요한 결과를 미치는지 살펴본다. 호수의 물은 4℃이하의 온도에서는 냉각함에 따라 밀도는 작아진다. 따라서 4℃ 이하의 물은 다른 물(4℃ 정도의 물)보다 밀도가 낮으므로 물 표면에 머무르게 된다. 그러므로 얼음은 물보다 밀도가 낮아 표면에 머무르게 되고 밑에 있는 물을 보호하는, 밖의 온도에 대한 절연체의 역할을 하게 된다. 하지만 만일 대부분의 물질과 같이 물이 얼었을 때에 그 밀도가 높아진다면 얼음은 바닥으로 가라앉고 밑의 새로운 물이 표면으로 올라가 다시 얼음이 되고 그 얼음은 다시 바닥으로 내려가 호수는 바닥으로부터 꽁꽁 얼게 되어 호수 안의 모든 생명체들이 살 수 없게 될 것이다.

그렇다면 이러한 현상은 어떤 이유 때문일까? 그 근본적인 원인은 수소와 산소의 특성적인 원자구조에 기인하는 반데르발즈힘(Van Der Waals Force) 때문이다. 즉 수소와 산소가 이러한 특성적 구조를 가지고 있지 않다면 이러한 현상은 생기지 않았을 것이다. 또한 이러한 특성적 구조는 우연이 생겨지지 않는다. 


약한 상호작용 상수

약한 상호작용은 핵들을 붕괴시키는 힘이다. 이 힘의 대표적인 예는 핵반응에서 나타나는 중성자가 양성자와 전자, 전자 중성미자로 붕괴하는 베타 붕괴 과정이다. 이 약한 상호작용은 원자들에서 양성자들과 전자들을 묶어두는 역할을 한다(양성자는 +전하를 지니고 있고, 전자는 -전하를 지니고 있기 때문에).

따라서 원자주위를 도는 전자들의 궤도들은 이 상호작용에 의해 결정된다. 그런데 원자주위를 도는 전자들의 궤도특성은 원자들의 분자형성 정도를 결정한다. 만일 전자기적 상호작용 상수값이 지금보다 약간 작다면 원자 주위 궤도에는 전자들이 거의 없을 것이다. 반대로 전자기적 상호작용 상수값이 지금보다 약간만 크다면 다른 원자들과 전자궤도를 공유하는 것이 불가능해진다. 어느 쪽이건 생명존재에 필수적인 분자들이 존재할 수 없다. 


전자(Electron)의 질량

전자의 질량이 현재의 값보다 조금만 더 커지면 자유중성자는 양성자로 붕괴할 수 가 없게 된다. 그러면 앞에서 설명한 것과 같이 태양이 에너지를 얻는 일련의 모든 과정들은 일어나지 못하게 된다. 


양성자의 안전성

양성자는 우주에 존재하는 입자중 몇 안 되는 안정한 입자다. 양성자가 안정한 것이 왜 그렇게 중요할까? 쉬운 예를 들자. 사람을 구성하는 원소의 2/3 이상은 물(H2O)이다. 양성자가 안정하지 않다면, 이 물을 구성하고 있는 수소 원자핵들과 산소 원자핵들은 다른 것들로 바뀌어 버릴 것이다. 그렇게 되면 인간은 존재하지 못할 것이다.

양성자의 붕괴를 실험하기 위해 클리블랜드 가까이에 있는 해안에 길이 21m의 대형탱크에 정제한 물을 채워 양성자의 붕괴를 알아보았다. 1033보다 더 많은 양성자를 가지는 물 속에서 거의 3년 동안 조사하였는데, 하나도 붕괴하지 않는다는 사실이 밝혀졌다. 이로써 양성자의 평균수명은 1030보다 긴 것으로 측정되어 진다. 

위에서 우리는 우리 우주를 구성하고 있는 여러 성질들이 특별한 하나의 값에 특별한 성질들만을 가지고 있음을 보았다. 위의 특별한 값들과 특이한 성질들을 갖는 이유는 앞에서 설명한 이유 이외에도 다른 많은 이유들이 존재한다. 이러한 특별성이 왜 그렇게 중요할까?

양성자의 질량값을 생각해 보자. 양성자의 질량은 1.67×10-27Kg이다. 수많은 아니 무한의 수 가운데 어떻게 양성자의 질량은 이 값만을 가질까? 이 값을 선택할 확률은 물론 제로(0)이다 (1/무한). 

비단 양성자의 질량뿐인가? 위에서 살펴본 모든 값들이 다 이러한 특별성을 지니고 있다. 우리가 우주에 대한 지식이 늘어가면 늘어갈수록 우주에 만재되어 있는 창조의 증거들을 접하게 될 것이다. 위에서 열거한 내용들은 그 중 너무나도 작은 한 부분일 뿐이다.

 

*창조의 증거 : 우주의 미세조정 (Fine tuning of the universe) (동영상)
http://www.youtube.com/watch?v=FIzGdharx-A


*한국창조과학회 자료실/천문학/우주의 미세조율에 있는 자료들을 참조하세요

http://www.kacr.or.kr/library/listview.asp?category=E06



제 90호 [1994. 4~6]

번역 -

링크 - http://www.kacr.or.kr/databank/document/data/amazement/a3/a31/a31c3.htm

출처 - 창조지

구분 - 3

옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=42

참고 :



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