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천문학

별빛과 시간 1

별빛과 시간 1 (Starlight and Time)


”풀리지 않는 수수께끼” 풀기

내가 최근 창조에 대해 긍정적인 물리적 증거물들을 제시할 때마다 많은 사람들이 흔히 묻는 질문은 이런 것이다. ”만일 우주가 그렇게 젊다면, 어떻게 해서 우리들이 1만 광년 보다 더 먼 곳으로부터 오는 별빛을 볼 수 있게 되는 것인가?” (광년이란 빛이 일년간 달려간 거리로서 약 1013km이다.)

예를 들면, 밤하늘에 아주 잘 보이는 천체들은 사실 갤럭시(은하계)인데, 은하계는 별들의 집단으로서, 보통 1011개의 별들을 보유하고 있고, 그 지름은 약 십만 광년 정도이다. 우리가 속해있는 은하계는 밤하늘에 은하수로 보이며, 매우 전형적인 은하계 중의 하나이다.

우리 은하계와 가까운 은하계로 안드로메다 M31이 있는데, 그곳에서 오는 별빛만 해도, 현재의 빛의 속도로, 우리에게 도달하는데 약 200만 년 정도가 걸릴 것으로 추측된다. 이러한 속도로 볼 때, 만일 우주가 6천 년이나 1만 년 정도 되었다면, 안드로메다 은하계로부터의 첫 번째 빛조차도 지구 쪽으로 단지 몇 퍼센트 정도밖에는 달려오지 못했을 것이다. 그런데도 지구의 북반구에서는 반짝이는 안드로메다를 볼 수 있다.

남반구에서는 가장 가까운 은하계로 마젤란 성운을 맨눈으로도 볼 수 있다. 그것도 십만 광년 이상의 거리에 있는 것으로 생각된다. 또한 멀리서 오는 별빛은 1.2×1010 광년 거리의 것도 관측된다. 만일 사람들이 말하는 대로 우주가 젊다면, 어떻게 해서 우리들이 그토록 먼 곳으로부터 오는 별빛을 볼 수 있게 되는 것일까?

그렇다면 혹시라도 천문학자들이 거리계산을 잘못했단 말인가? 나는 그렇게 생각하지 않는다. 천문학자들은 몇 십 가지의 거리측정 방법들을 가지고 있고, 그 방법들은 대체로 비슷한 결론을 보여준다. 대부분의 방법들, 특히 안드로메다 은하계처럼 가까이 있는 것들에 대해서 그 크기나 밝기 등을 밝혀내는 방법들은 매우 합리적인 가정 하에 이루어진다.

이러한 이유로 해서 나는 매우 먼 거리가 일반적으로는 옳다고 확신하고 있다. 확실히, 이런 방법들에서 커다란 차이점들을 해결할 기미를 찾기는 정말 어려운 일이다. 말하자면, 몇 백만 광년을 고작 1만 광년 이내로 해석해내는 일 말이다.

성경이 말하는 내용과 최근 창조의 증거물 찾기에 있어서, 젊은 지구 창조론자들은 어떻게 하면 먼 거리의 은하계로부터 오는 별빛을 1만 년 이내로 해석해 낼까를 두고 여러 가지 이론들을 내세우느라 힘들어하고 있다. 이 이론들은 그렇게 성공적이지는 않다. 1985년 이래로 나는 이 문제와 다른 거시적 우주현상들 예를 들면 먼 은하계에서 방출되는 적색편이 현상과 우주배경복사 등에 대해 해결할 새로운 이론을 연구하고 있다.

이러한 새로운 젊은 지구창조론 진영의 우주론에 대한 나의 두 개의 논문(빅뱅 이론을 대체할만한)이 세 번째 국제창조학술회의(ICC : International Conference on Creationism)에서 긍정적으로 평가되었다. 그리고 이 회의에서 보다 자세한 전문지식을 알고자하는 이를 위해 부록 B와 C가 책으로 만들어졌다. 우주론은 매우 복잡하고도 미묘한 분야이지만, 나는 여기에서 그 분명한 본질을 파헤쳐 보고자 한다.

 

중력이 시간을 비튼다.

먼저 내가 생각하고 있는 전체 윤곽을 설명하고자 한다. 아인슈타인의 일반상대성이론은 오늘날 우리가 가지고 있는 중력에 관한 가장 유용한 이론이다. 일반상대성이론(이하 GR이라 하자)은 현재 잘 확립되어 있다. 경험적으로도 그리고 현재의 모든 우주론에 있어서의 물리적 기반으로서도 말이다. GR에 따르면, 중력은 시간에 영향을 준다. 저위도에 있는 시계는 고위도에 있는 시계보다도 느리게 움직인다. 그리고 이러한 현상을 중력시간확장 (gravitational time dilation, 중력에 의한 시간의 느려짐) 이라 한다. (이것을 우리에게 더 잘 알려진 아인슈타인의 특수상대성이론에서의 속도시간확장(velocity time dilation)과 혼동하지 않기를 바란다.)

예를 들면, 영국 그리니치 천문대에서의 전자시계가 콜로라도 불도의 NBS(the National Bureau of Standards)에서보다 1년에 5마이크로 초 정도 늦어지는데, 두 시계가 모두 1년에 1마이크로 초 정도 이내의 정확도를 가지고 있다. 고도 1마일의 차이에도 이러한 차이가 나도록, 일반상대성원리에 따른 영향이 미치고 있음을 정확하게 보여준다 (그림1).

그림1 : 중력이 시간에 영향을 미치다.


다른 장소에서 가지고 있는 시계들 중에서, 어느 것이 ”정확한 시간”을 보여주는가 (혹은 정확한 시간의 흐름인가)? 이제 더 이상 시간의 흐름에 있어서, 중력장 아래 놓여있는 이상은 그 어떤 존재도 ”정확한”이라는 말을 사용할 수가 없게 된 것이다. 더욱 정확해야 할 실험들의 커다란 차이점들은 1퍼센트 이내의 정확도를 기하기 위해서 중력시간확장으로 감안해야 하게 되었다. 그리고 실제로 그렇다! 이 영향은 모든 물리적 측정, 곧 우리의 발아래에서 돌고 있는 지구가 우리의 뼈 속의 원자핵의 붕괴에 미치는 영향, 또한 우리를 얼마나 빨리 늙게 하며, 우리 손목에 있는 시계에, 우리의 뇌로 가는 신경신호의 속도 등에 일정한 비율로 반영된다. 측정하는 것이 무엇이건 고도는 영향을 끼치고 있고, 모든 것이 중력의 작용에 의해 느려진다. 여러분은 각각 다른 고도에서 다른 결과를 보게 될 것이다.

 

지구 날의 6일의 실상

이러한 새로운 우주론이 보여주는 것은 초기 우주에서의 중력의 작용에 의한 시간 비틀어짐이 수백만 년의 별빛의 이동이 일어난 것처럼 보이도록 지구상에서 처음 며칠동안 일어났을 수 있다는 것이다. 이것은 여전히 하나님께서 불과 몇 천년 전에 단 6일 동안 천지(온 우주)를 창조했다는 것을 여전히 보여준다. 그러나 일반상대성이론(GR)에 의해 보여지는 실제와 같이, 우리가 지금 말하는 시계로 측정되는 6일인가? 어떤 시계가 기준이 되는가? 이 새로운 이론에서 수학적 계산은 하나님이 지구시간으로(‘지구기준 시간’이라 하면 여러분이 만족하실지) 우주를 6일 만에 창조하셨고, 빛은 우주시간으로 장구한 시간을 통해, 충분히 먼 거리에 도달해 있다는 것을 보여준다.

이러한 기준시간의 어떤 것도 창조주이시며, 시간을 초월해 계셔서 처음으로부터 끝까지 보시는(이사야 46:10, 레위기 22:13, 요한복음 8:58, 등등) 하나님의 '시간”이라고 말할 수 없다. 시간은 물질이나 공간처럼 하나님이 우주를 창조하시는 데 있어서의 한 요소일 뿐이다. 여기서 알게 되는 또 한가지 흥미로운 것은 GR 방정식이 시간 자체도 시작이 있었다는 것은 보여준다는 것이다.

이러한 놀라운 결과는 어떤 적당하고 창조적인 조종이 필요하다는 것을 생각하게 해 주지만, 흥미롭게도, 오히려 빅뱅이론에서 사용됨으로써 오히려 GR 방정식의 '결과물(falls out)”(같은 공식을 사용한 기계가 빅뱅이론에서도 사용되고 있다는)이 일어나게 되었다는 것이다. 같은 수학적 계산으로부터 나온 그러한 다른 우주론은, 우리가 아는 대로 두 개의 확연히 다른(그러나 완전히 제멋대로인) 가정(최초의 가설들)이 이용되고 있다. 우리는 창조론자의 양자택일의 입장을 보다 잘 이해할 수 있기 위해서 빅뱅이론에 대해 더 자세히 알 필요가 있다.

 

빅뱅이론이 우리에게 말해주는 것이 어디가 잘못되었나?

그림2a. 일반 대중의 빅뱅에 대한 오해 : 1)끝과 중심이 있다. 2)이미 있는 3차원 공간으로 확장된다.  그림2b. 전문가들의 빅뱅에 대한 이해 : 1)끝도 중심도 없다. 2)공간이 물질과 함께 확장된다.


대부분의 비전문가(사실, 대부분의 과학자들조차도 우주론에 대해 익숙하지 않다)들은 빅뱅이론가들에 의해 제시된 대로 우주가 한계도, 끝도, 중심도 없다고 하는 것에 대해 이해하지 못한다. 대부분의 사람들은 빅뱅이 그림2a 에 보이는 것처럼, 우주공간으로 공이 커지는 것으로 본다. 그러나 그것에는 우주의 경계선이 드러나 보여지고 있고, 이것은 전문가들이 우주를 보는 방식이 아니다. 전문가들은 그림2b처럼 우리가 살고 있는 혹은 물질이 들어 있는 삼차원 공간의 끝(변두리)이 없다는 가정을 더 선호한다. (예를 위해서, 유명한 천문학자인 Edward R. Harrison의 우주론에 관한 책 ‘우주과학(Cosmology)’이라는 대학교재를 보라.)

빅뱅이론에는 기본적으로 두 가지가 있다. 가장 유명한 한 가지는 유한체(finite form) 이론인데, 만일 우리가 충분히 먼 거리까지 우주여행을 한다고 해도 우리는 우주의 끝(아무것도 없는)에 다다를 수는 없다는 것이고, 우리는 (만일 우리가 충분히 빠르게 여행할 수 있다면) 그저 처음 여행지로 바로 돌아오게 된다는 것이다. 개미가 풍선 위를 기고 있는 모습을 상상해 보라-개미는 2차원적 풍선 표면 위에서 결코 끝에 이를 수 없을 것이고-그 바깥에는 아무것도 없는 것이다! 그렇지만 이 풍선은 무한히 큰 것이 아니고, 개미가 똑바로 여행해 간다면 다시 처음 장소로 되돌아오게 될 것이다.

그림3. 우리의 우주가 풍선의 표면에 있는 것처럼 상상하고 있다.

이제 풍선의 표면에 일정한 크기로 동전모양의 점을 찍었다고 생각해 보라(예를 들면 은하계의 모습처럼). 풍선이 삼차원적으로 커져감에 따라 이 이차원적 동전들은 풍선 표면 위에서 늘어나게 될 것이고, 서로 다른 동전들에게서 더욱 멀어져 갈 것이다. 자 이제는 우리 머리를 단단히 붙들어야 될 것이다. 왜냐하면 실제로 4차원의 공간을 상상해낸다는 것은 누구에게도 불가능하기 때문이다. 그러나 GR방정식은 우주공간이 다른 차원을 필요로 한다는 것을 보여준다 (길이, 너비 그리고 높이 보다 한 차원 더 - 그리고 나는 이 다른 차원을 시간으로 보지 않는다). 빅뱅이론이 말하고 있는 것에 대해 좀더 이해하기 위해서, 우리는 다음과 같이 풍선과 동전의 예를 다른 또 하나의 차원으로 바꾸어 보아야 하겠다.

우리는 '은하계들'을 2차원적으로 멀어지게 한 3차원적 확장에 대해 살펴보았다. 빅뱅은 우리의 3차원 공간이, 공간의 확장을 겪고 있는 4차원 공간의 '표면' 이라고 제안한다. 4차원적 공간의 확장의 결과로 3차원의 모든 은하계들은 서로 멀어지게 되는 것이라는 것이다.

여기서 제안된 확장에 의하면 '중심'이 없다. 단지 풍선의 표면일 뿐이며, 서로 다른 동전들은 서로에게서 후퇴하고 있으면서, 중심이 없다. 풍선 위에서 동전들은, 멀리 있던 것일수록 더욱 빠르게 후퇴한다. 이것이 바로 지구에서 멀리 있는 은하계일수록 더욱 빨리 멀어지는 이유이다. 적색편이 현상은 그 속도의 양으로 해석되고 있다.

우연하게도, 이 빅뱅이론에 대한 설명은 많은 비전문가들에게 의문점을 풀도록 해 준다. 만일 그들이 말하는 대로 먼 거리의 은하계들이 우리로부터 멀리 움직여가고 있다고 모두가 믿고 있다면, '폭발'의 중심에서 일어났을 일들에 대한 설명들이 설득력이 있겠지만, 우리가 본 바와 같이, 그 대답은 빅뱅이론 안에 있다. 먼 거리의 은하계에 있는 누군가가 있다고 할 때, 그들도 우리를 볼 때 우리가 보는 바와 같은 적색편이 현상을 목격하게 되는데, 이는 그 지점으로부터 다른 은하계들이 역시 후퇴하고 있기 때문이다. (왜냐하면 3차원 공간에서는 은하계들이 서로 멀어지는 쪽으로 움직이기 때문이다.)

그런데, 빅뱅이론 중에서 무한체(infinite versions) 이론은 물질과 공간이 무한하다는 가정 하에 있기에, 우리는 더욱 더 커지는 우주공간과 물질 사이에서 영원히 여행을 계속할 수 있다고 말한다. 공간은 더욱 확장되지만, 무한함을 가지고 있다. 이러한 이론들에 의하면, 만일 우리가 초기의 우주를 여행했다고 할 때 우리는 더욱 농축되어 있고 매우 뜨거운 물질을 발견하게 될 것이지만, 영원한 여행을 역시 해야만 하고 물질이 없는 영역에는 결코 다다를 수 없게 된다는 것이다.

 

어째서 경계선이 없는가?

어째서 빅뱅 우주론자들은 그 이론의 시작에 있어서 (상식에 완전히 반대되는 것으로 보이는) 우주가 경계선이 없다는 가정을 사용하였을까? 어떤 좋은 과학적인 이유나 혹은 잘 확립된 일반상대성이론처럼 경험적으로 잘 뒷받침되는 제안들 때문이었을까?

그 대답은 ‘아니오’ 이다. 그것은 ”우주론적 원리”나 혹은 최근의 ”코페르니쿠스적 발상”이라고 불리는 것처럼 독단적인 가설에 불과하다. 이것은 (우주가 풍선 위의 개미와 같이 유한하거나 혹은 무한하다고 하든지 간에) 가장자리도 중심도 없다고 가정한다. 충분히 큰 규모에 있어서, 물질은 우리 주위에 충분히 산재해 있다. 그러므로 그들은 말하기를, 만일 가장자리가 있다면, 어째서 한쪽보다 다른 한쪽에서 더욱 많은 은하계를 볼 수 없는가 하고 묻게 된다.

여기에 대해서 만일 우리가 중심에서 가까운 특별한 한 장소에 있다면 설명하기가 쉽다. 그러한 ”특별한 자리”는 우연이라는 기초에 있어서는 정말이지 있을 것 같지 않다. 그러므로 그것은 목적이라는 강한 냄새가 난다. 그래서 그것은 우주가 우연에 의해 만들어졌다고 믿는 것을 선호하는 오늘날의 대부분의 이론가들의 입맛에 맞지 않다. 그래서 중심도 없고, 경계선도 없다고, 간단하게 생각해 버리는 것이다. 이 가정에서는 우주의 모든 부분들이 그 주위에 흩어져있는 물질을 가지고 있는 것으로 나타나게 될 것이다.

유물론자들은 우주의 중심과 가장자리가 있다는 이러한 가정을 수용한 우주론을 제안하는 것은 옳지 않다고 한다. 우주의 '바깥”(아마도 하나님?)에 대한 어떠한 가능성을 인정하는 것이 우주가 ”존재하는 모든 것”(철학적 유물론자의 입장)이라는 입장을 확고하게 하지 못하게 하기 때문이다.

무한한 우주라는 사상을 설명하는데, 나는 왜 이렇게 많은 시간을 들이고 있는가? 그러한 우주에 있어서 모든 은하계는 다른 은하계들의 분포에 의해 둘러싸여 있고, 중력의(충분히 큰 규모에 있어서) 영향이 없다. 하지만, 만일 우주가 한계가 있고, 질량의 중심이 있다면, 그리고 중력장이 있다면, 그 결과로 우리는 거대한 규모의 중력의 영향으로 인한 시간의 비틀림(느려짐)을 고려할 수 있게 된다. 그러한 우주에 있어서, 우주의 가장자리에 있는 시계는 중심에 있는 시계와는 다른 비율로 움직이게 될 것이다. 하지만 이 효과는 충분히 고려하더라도 큰 시간의 차이를 설명하기에는 부족하다.

”한계가 없는” 이라는 가정으로 돌아가 보자. 이 가정을 그림 4와 같이 일반상대성이론이라는 '녹즙기' 속에 넣게 되면 빅뱅우주론이 '생산돼' 나온다. 그것이 이 방정식의 자연적인 귀결이다. 실제로 두 개의 선택이 나오는데, 이 두 가지는 빅뱅으로부터의 확장이나 혹은 빅 크런치로의 붕괴이다. 둘 사이의 선택은, 실제로 관측되고 있는 것이 우주가 다시 축소되고 있지 않다는 것을 통해 할 수 있다. 사실 우주가 확장되고 있다는 것은 관측되고 있는 명확한 사실이다.

그림4.


그렇지만 만일 우리가 반대의 가정 하에서 계산을 해 본다면, 즉 우주가 중심도 가장자리도(경계선이 있다면) 가지고 있다는 가정을 가져본다면 어떻게 될까? 이것이 더 상식적인 가정이며, 또한 성경적으로 더욱 납득할만하다. 우리가 이러한 생각으로 출발했을 때, 똑같은 관측결과를 일반상대성원리 속에 집어넣어 보면, 다른 우주론이 생성되어 나온다.

나는 이것을 '화이트홀” 우주론이라고 부르고자 한다. 그리고 이 이론은 별빛의 시간여행에 대한 문제를 보다 명확하게 풀어줄 것이다.

(다음에 계속 됩니다)

 

*참조 :

1. 시간의 창조 : 상, 중, 하  
http://www.kmib.co.kr/html/kmview/2005/0304/091972341623111111.html
http://www.kmib.co.kr/html/kmview/2005/0311/091973106623111111.html   
http://www.kmib.co.kr/html/kmview/2005/0318/091973856923111111.html

2. 수십억 광년 떨어진 별빛을 보기 때문에, 우주의 나이는 수십억 년 된 것이 아닌가?  
http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=514

3. 씨앗 우주 창조론-창조와 시간의 해답을 찾아서  
http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=2464

4. 플라스마 상태에서 수십 억 배로 가속되는 방사능 붕괴 발견  
http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=2310

5. 빛의 여행 시간 : 빅뱅의 걸림돌  
http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=2274

6. Billion-fold acceleration of radioactivity demonstrated in laboratory  
http://www.answersingenesis.org/tj/v15/i2/acceleration.asp

7. Starlight and Time is the big bang
http://creationontheweb.com/images/pdfs/tj/j12_2/pp174-194_starlight.pdf



번역 - 서종학

구분 - 4

옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=2833

참고 : 4428|4429|6139|6265|6188|3943|2834|2833|6339|6281|3933|5289|3941|5150|3910|3686|6538|6517|6473|6460|6454|6412|6398|6362|6357|6356|6368|6343|6342|6273|6267|6261|6231|6195|6169|6140|5777|6121|6068|6045|6348|6498|6377|6375|6367|6294|6279|6259|2464|1922|2302|2304|2016|4869|4664|4665|4666|6360|6351|2942|6283|6189|6133|6066|5969|5275|5035|5033|4540|4492|4440|4240|3932|4297|4375|3707|3689|3628|3024|6512|5542|6480|6414|3589|6135|5381|6107|4487|6577|6581|6616|6631|6654|6658|6666|6667|6672



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