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천문학

다중 우주론 비판

다중 우주론 비판 

(A Critique of the Multiuniverse Cosmology)


요약

   최근 호킹이 ‘신이 우주를 창조하지 않았다’고 주장한 근거는 바로 자신의 다중 우주론에 대한 신념에 바탕을 두고 있다. 다중 우주론은 수많은 빅뱅이 발생하여 수백억 이상의 우주들이 존재할 수 있다는 가설이다. 우리의 우주는 매우 정교하게 설계되어 있고, 하나의 우주로는 이러한 정교한 우주가 저절로 발생할 수 없다는 것을 잘 아는 빅뱅 이론가들은 다중 우주론이라는 개념을 통해서 이 설계의 개념을 우회하려고 시도하고 있다. 즉, 서로 다른 자연법칙을 갖는 수백억의 우주가 가능하다면, 대부분의 우주는 생명체나 인간이 살기에 부적합하겠지만, 우리 은하와 같이 운좋은 몇 개의 우주는 생명체가 진화할 가능성이 확률적으로 존재한다는 것이다.

그러나 이 다중우주론은 과학의 영역을 완전히 벗어난 이론이며, 무신론적 우주론을 지지하기 위하여 과학의 옷을 입고 나온 신념의 영역에 속하는 것이다. 무한히 많은 우주 속에서는 생명체의 탄생이나 인류 진화와 같은 일이 어느 한 구석에서는 발생할 수 있다는 주장은 과거 시간을 무한대로 늘려서 신의 창조를 제거하려 하다가 실패한 진동우주론을 공간 속에서 다시 시도하는 것과 다를 것이 없다고 하겠다. ‘모든 것을 예측하는 이론은 아무 것도 예측하지 못하는 것이다’ 라는 말처럼 무한 갯수의 우주를 만들어서 문제를 해결하려는 시도는 결국 아무 해답도 얻지 못하게 될 것이다.



The Steven Hawking's claim that the universe was not created by God was based on the hypothesis of the multiuniverse theory. The multiuniverse theory means that there are almost infinite number of universes with different physical laws by the multiple big bangs. It ha been well known that our universe is designed very accurately and also that the possibility of birth of life by chance in our universe is almost impossible. So, some cosmologists tried to detour the difficulty by inventing the idea of multiuniverse : If there are infinite number of universes including our universe the possibility of life birth will be much higher than the single universe. However, the multiuniverse theory is going far beyond the realm of science and it is a kind of personal belief wearing the scientific clothes. In the past the oscillating universe theory was proposed to extend the cosmic time scale to infinity in order to remove the concept of creation. But it failed soon by the second law of thermodynamics. The multiuniverse theory also seems to be  another attempt to remove the need of creation by extending the boundary of the universe to infinity. Considering that any theory that can expect everything actually expects nothing the multiuniverse theory will be nothing but a hypothetical belief.


 

I. 서론

우주기원론은 고대로부터 현대까지도 지속적으로 과학적 증거보다도 개인적 신념이나 종교적 신념에 많은 영향을 받아왔다. 그리스 철학에서는 자연을 신격화 하여 완전한 천상 세계와 불완전한 지상세계로 이분화하고, 천상 세계는 완전한 운동인 원운동을 한다고 생각하였다.

코페르니쿠스와 갈릴레이 이후 관측 천문학이 많이 발달하여 1926년 에드윈 허블은 우주 팽창 현상을 최초로 관측하였으며, 팽창 우주론을 정립하는데 기여하였다. 이 팽창우주론은 아인슈타인의 일반 상대성 이론과 결합하여 대폭발 이론으로 발전하였다.

대폭발 이론은 결국 태초에 한 번의 대폭발 이후 지속적인 팽창을 거친 후에 우주는 종말로 귀결되는 1회적 직선적 우주론이라는 의미를 강하게 내포하였다. 그러자 태초의 1회적 대폭발은 어디서 왔으며 어떻게 발생하였는가라는 질문이 자연스럽게 발생하게 되었고, 기독교적 창조와도 자연스럽게 연결되기도 하였다. 휴 로스(Hugh Ross)와 같은 천문학자이자 창조론자는 대폭발이 하나님의 창조의 수단이라고 해석하였다.

그러자 일부 우주물리학자들은 진동 우주론을 주장하였다. 이 이론은 1회적 창조라는 개념을 제거하기 위하여 고안된 이론이었다. 즉, 우주의 전체 질량이 임계질량보다 크기 때문에 우주는 폭발-팽창-수축-폭발-팽창-수축...의 과정을 영원히 반복한다는 것이다. 진동 우주론에 의하면 우주의 나이는 무한대로 늘어나고, 폭발은 여러 회 반복되기 때문에 우주는 시작도 없고 끝도 없이 영원히 순환한다는 힌두교적 사상에 가까워지게 된다.

그러나 진동우주론은 곧 열역학 제2법칙에 의하여 불가능하다는 사실이 증명되었고 곧 폐기되었다. 따라서 다시 1회적 대폭발 이론이 유일한 대폭발 이론으로 남게 되었다. 초기의 대폭발 이론은 편평도 문제와 지평선 문제를 비롯한 많은 문제들을 내포하고 있음이 곧 알려지게 되었다. 1981년 MIT의 알란 구스(Allan Guth)는 대폭발 순간에 인플레이션(inflation)이라는 개념을 도입하여 인플레이션 대폭발 이론을 세움으로써 편평도 문제와 지평선 문제를 해결하였다[1]. 인플레이션 대폭발 이론은 그 후 우주 배경복사 측정 위성인 WMAP의 측정 결과와도 일치하는 것으로 알려져 상당한 지지를 확보하였다.

몇 년이 지나지 않아 1983년 Stanford 대학의 Andrei Linde는 우주에서 단 한 번의 대폭발이 아니라 수많은 대폭발이 발생할 수 있음을 제시함으로써 Chaotic inflation 대폭발 이론을 주장하였다[2,3]. Linde의 주장은 그 후 다중 우주론(multiuniverse theory)로 발전하여 Steven Hawking의 지지를 얻게 되었다. Steven Hawking은 2011년에 발간한 그의 책 「위대한 설계(Grand Design)」에서 다중 우주론에 대한 그의 신뢰를 강하게 제시하면서 다중 우주론이 맞는다면 우주의 창조에 신은 필요 없다고 주장하였다[4].

그러나 다중 우주론은 매우 추상적이고 증명되지 않았으며 증명될 수도 없는 하나의 사변의 수준에 머물러 있다. 과학자들은 우리의 우주가 핵력의 크기, 전자기력의 크기, 중력의 크기 등 30여 가지의 매개변수가 매우 정교하게 설계되어 있다는 사실을 모두 인정하고 있다. 이것이 소위 ‘인류중심 원리’로 알려져 있다.

다중 우주론에 의하면 전체 우주는 10^50개의 우주가 서로 독립적으로 불규칙적으로 우주 도처에서 자연발생적으로 발생하여 확장되고 있으며, 각각의 우주는 서로 다른 자연법칙을 가질 수 있고, 서로 다른 우주 사이에는 빛조차도 여행이 불가능하기 때문에 어떤 정보교환도 이루어 질 수 없다는 것이다. 대부분의 우주 속에서는 우리 우주와 같이 생명이 존재할 조건을 전혀 갖추지 못하기 때문에 생명체가 진화할 수 있었으나 극히 작은 확률로 우리 우주와 같이 생명체가 탄생할 조건을 갖춘 우주가 우연히 탄생할 수도 있다는 것이다.

다중 우주론은 우주의 개수, 즉 우주의 범위와 공간을 무한대로 확장함으로써 우리 우주가 수많은 우주의 하나에 불과한 극히 무의미한 우주라는 수준으로 격하시키고, 또한 인간을 비롯한 생명체의 가치도 마찬가지로 수많은 우주 속에서 극히 작은 확률로 태어난 존재일 뿐이라는 세계관을 내포하고 있다.

 

II. 우주의 설계

1. 설계의 증거

1973년 케임브리지의 물리학자 브랜든 카터는 ‘수많은 우연의 일치와 우주론의 인간중심원리’라는 논문을 발표하였다[5]. 그는 서로 독립적이고 무관한 여러 물리적 상수들이 놀랍게도 우리의 우주 속에 생명체가 존재할 수 있는 조건이 정확하게 맞아 떨어지도록 정확하게 조정되어 있다는 사실을 발견하였다. 여러 물리적 법칙들이 마치 바늘 끝에 물체를 정교하게 올려놓듯이 정교하게 맞춰져 있기 때문에 그 가운데 한 두 가지만 조금 변화시켜도 이 우주의 상황은 생명체가 존재할 수 없게 바뀌고 만다는 것이다. 이러한 우주의 미세조정은 이제 너무나 잘 알려져 있어서 ‘인간 중심원리’로 간단하게 부르고 있다. 서로 독립적으로 보이는 서로 다른 물리법칙들은 강한 핵력, 전자기력, 중력, 우주 상수, 전자의 전하와 질량의 비, 전자와 양성자의 질량비율 등이다. 좀 더 구체적으로 언급하면

‣­ 핵력이 1%만 달라져도, 별들 속의 산소와 탄소의 생산량이 수 천 배까지 변화할 수 있다.

‣ 중력이 10^31의 1만큼 바뀌어도 우주는 존재가 불가능하다.

‣­ 아인슈타인의 우주상수는 10^53분의 1로 정밀하게 조정되어 있다.

‣­­ 중성자가 양성자보다 0.14%만 더 무거워도 별의 핵융합이 멈추게 된다.

‣­­ 전자와 양성자의 질량 비율이 1%만 달라져도 생명체는 존재할 수 없다.

‣­­ 탄소 원자핵은 7.65MeV의 들뜬 상태 에너지를 갖는다. 만약 이 들뜬 상태가 없다면 별의 중심에서 생명체에 필요한 탄소 합성이 불충분했을 것이다.

이러한 여러 가지 조정을 총 정리하여 영국의 이론 물리학자 로저 펜로즈(Roger Penrose)는 우주가 우연히 현재의 조건을 맞추어 존재할 확률이 10의 1230 승 분의 1 (1/10^1230) 이라고 주장하였다.

‘인류 중심원리’는 크게 두 가지로 분류되는데, 하나는 ‘강한 인류중심원리’(Strong anthropic princple, SAP)로 불리고 다른 하나는 ‘약한 인류중심원리’(Weak anthropic principle, WAP)로 불린다. 강한 인류중심원리는 ‘우주와 그 안의 기본 물리변수들은 어느 시기에 관측자의 존재를 가능하도록 조정되어야 한다’ 라고 정리된다. 수학자 John Barrow와 물리학자 Frank Tipler도 SAP에 대하여 거의 유사한 언급을 하였다. 강한 인류원리는 창조와 설계의 개념을 많이 포함하기 때문에 일반적으로 과학자들이 좀 꺼리는 경향이 있다. 이에 비해서 약한 인류중심원리는 '관측되는 물리적 우주적 상수들은 모두 동일한 확률로 존재하지는 않지만 탄소기반 생명체들이 존재할 수 있도록 충분히 오래되고, 환경을 제공할 수 있도록 조건화되어야 한다” 라고 정리될 수 있다. 이 말은 강한 인류원리보다는 좀 더 포괄적이고 부드러운 문체로 언급되기는 하였지만 우주속의 여러 가지 물리적 상수들은 여전히 조정되어야 함을 의미하기 때문에 설계와 조정의 의미가 들어있다.

 

2. 정교한 우주에 대한 두 가지 해석

이제 우리의 우주가 우연히 발생하는 것이 완전히 불가능하도록 정교하게 미세조정되어 있다는 것은 충분히 검토되었다. 우주의 미세 조정에 대한 직관적이고 상식적인 결론은 창조모델일 것이다. 이것은 Paley의 시계공 이론과 부합한다. 즉, 정교한 시계는 우연히 존재하게 되었고 생각하기 보다는 반드시 제작자가 있어야 한다는 것이 더 합리적이고 우수한 모델이라는 것이다. 스티븐 호킹도 ‘우리의 우주와 그곳의 법칙들은 우리를 지탱하기 위해서 맞춤형으로 설계된 것으로 보인다’ 라고 하여 우주의 미세 조정을 인정하였다[6]. 시계공 이론과 창조론의 차이점은 시계공의 경우 시계 제작자를 인정하는 것에 아무런 문제가 없지만 창조론은 초월적인 창조자의 존재를 믿음으로 받아들여야 한다는 것이다. 즉, 우리의 우주가 아무리 정교하게 미세 조정되었다고 하지만, 여전히 창조론을 받아들인다는 것은 기독교적 신앙을 받아들이는 것이 전제되어야 하기 때문에 믿음이 없는 사람들은 이것을 받아들이기 어려울 것이다. 따라서 이미 신앙이 있는 과학자들은 창조 모델에 더욱 확신을 갖고 지지하게 되지만 그렇다고 모든 과학자들이 창조모델이나 지적 설계모델을 지지하는 것은 아니다.

스티븐 호킹을 비롯한 많은 과학자들은 아직도 다른 대안을 찾고 있다. 그 대안 중에 가장 대표적인 것이 바로 다중 우주론이다. 즉, 대폭발은 단 한 번 일어난 것이 아니라 우주의 도처에서 무한히 많이 발생할 수 있으며, 각각 서로 다른 우주 상수의 조합을 통한 서로 다른 자연법칙을 갖는 무한한 우주가 존재가능하다는 이론이다. 즉, 수많은 다른 우주가 존재한다면 매우 운이 좋게도 그 중에 한 두 개의 우주는 생명체가 존재 가능한 조건을 갖추고 있을 수 있고, 그렇다면 그런 우주의 존재가 꼭 창조의 증거가 될 필요는 없다는 것이다. 서로 다른 우주 상수를 갖는 수많은 우주 속에서 생명체가 존재하는 우리의 우주는 특이할 것이 없는 매우 평범한 우주의 하나일 뿐이라는 것이다.

다중 우주론은 우리의 우주를 수백조개의 우주 가운데 우연히 운이 매우 좋은 우주일 뿐 그 이상의 의미를 부여하지 않음으로써 우리 우주와 인간과 생명체의 가치를 매우 격하시키는 경향이 있다. 우주는 무한히 많이 저절로 발생하고 소멸할 수 있기 때문에 특별이 의미 있는 우주란 존재하지 않는다는 것이다. 마치 폭포수 밑에 수많은 거품들이 명멸하듯이 크기만 좀 크고 시간만 수백억 년이 걸린다는 것을 제외하면 그 거품들 중의 하나가 우리의 우주이라는 것이다. 스티븐 호킹은 이것을 ‘평범의 원리(principle of mediocrity)'라고 불렀다[7].

그림 . 다중 우주의 개념도. 서로 다른 자연법칙을 갖는 개개의 우주가 수없이 많이 존재할 수 있다는 가정. 이웃한 우주 사이에는 빛을 포함하여 어떠한 정보 교환도 할 수 없다.


다중 우주론은 근본적으로 몇 가지 심각한 문제를 가지고 있다.

‣­­ 다중 우주론은 과학적 증거가 전혀 없는 추상적 개념에 불과하다. 과학적 주장이라기 보다는 하나의 형이상학적 주장이다[8].

‣­ 다중 우주론에서 주장하는 여러 우주가 존재한다는 것을 검증할 어떠한 과학적 방법도 없다.

‣­­ 알려진 물리학의 법칙에 모순된다.

‣­ 다중 우주론은 신에 의한 우주의 창조를 믿는 것보다 더 믿기 어려운 주장이다. 예를 들자면, 1000억 개의 우주가 존재한다는 것을 믿는 것은 우리의 우주가 신에 의해서 창조되었다고 믿는 것보다 더 큰 믿음을 필요로 할 것이다.

 

III. 결론

다중 우주론은 신에 의한 우주의 창조라는 귀결을 벗어나기 위한 과학의 옷을 입은 비과학이다. 과거에 진동 우주론이 우주의 시간을 무한대로 확장함으로써 일회적 우주 창조라는 귀결을 벗어나려고 하다가 틀린 것으로 결론 난 것과 마찬가지로 다중 우주론은 공간적으로 무한한 우주 속으로 도피함으로써 신에 의한 유일한 우주 창조라는 것을 회피하고자 하는 이론이다. 스티븐 호킹은 폭포수 밑의 수많은 거품이 의미 없이 나타났다가 사라지듯이 우리 우주도 수백억 우주 가운데 하나로써 우연히 나타났다가 사라지는 별로 의미를 부여할 필요가 없는 평범한 우주의 하나라는 것이다. 결국 과거로부터 현재에 이르기까지 우주론은 여전히 신의 창조냐 우연이냐의 기나긴 논쟁 속에서 맴돌고 있다. 비록 스티븐 호킹 자신은 물리학자이지만, 그의 주장은 무신론에 기반한 자신의 이념을 증명 불가능한 과학의 옷으로 치장하여 우주의 무목적성을 알리는 것에 불과하다.

조금만 객관성을 가지고 우주를 바라다보면, 길거리에서 주은 시계의 제작자와 주인이 존재하는 것보다도 훨씬 더 명백하게 우주는 창조자가 있고, 유일하고, 일회적으로 합목적적으로 존재함을 알 수 있을 것이다.

 


참고 문헌

(1) A. Guth, Phys. Rev. D23, 347 (1981).
(2) A. D. Linde, Phys. Lett. 129B, 177 (1983).
(3) A. Linde, 'Prospects of Inflationary Cosmology' (1996).
(4) 스티븐 호킹저 전대호 옮김, 위대한 설계, 까치 2010.
(5) B, Carter, 'Large Number Coincidences and the Anthropic Principle in Cosmology'. IAU Symposium 63: Confrontation of Cosmological Theories with Observational Data. Dordrecht: Reidel. 1974; 291–298.
(6) 스티븐 호킹, ibid, p.205.
(7) 스티븐 호킹, ibid, p.194.
(8) 리 스트로벨, 창조설계의 비밀, Ch.6 물리학은 지구에 박힌 창조주의 지문이다, 두란노 2005.


출처 - 2012, 국제학술대회

구분 - 4

옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=5423

참고 : 4042|3831|4845|3303|2565|525|42|38|584|2294|2607|3010|3933|3983|4255|5092|5236|5289|5290|5302|5881|5877|5871|5849|5829|5807|5781|5805|5677|5570|5552|5543|5487|5449|5325|5324



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