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천문학

미세구조상수 : 자연 속 설계의 증거

미디어위원회
2023-08-09

미세구조상수 : 자연 속 설계의 증거

(The Fine-Structure Constant : Evidence of Design in Nature)

by Jonathan K. Corrado, PH.D., P. E.


     물리학자(physicists)라는 직업은 숫자에 대해 고민하는 것이지만, 한 세기가 넘도록 물리학자들을 당혹스럽게 만든 숫자가 있었다. 그 숫자는 0.00729735256, 즉 약 1/137이다. 이것은 바로 미세구조상수(fine-structure constant)이다. 이 상수는 양자물리학(quantum physics) 방정식의 모든 곳에서 나타난다.

그리스 문자 알파(α)로 표시되는 미세구조상수는 빛의 속도, 중력 상수, 플랑크 상수처럼 물리법칙을 뒷받침하는 많은 자연상수들 중 하나이다. 이러한 상수는 어떤 단위 체계로 표현하느냐에 따라 다른 값을 가질 수 있다. 예를 들어 진공 상태에서의 빛의 속도는 초속 186,000마일이지만, 초속 300,000km이기도 한다. 그러나 α는 단위가 없는 순수한 숫자이다.

 이 숫자의 기묘하고도 강력한 매력 때문에, 양자역학(quantum mechanics)의 창시자들은 이 숫자에 집착하게 되었다. 양자역학과 양자전기역학(quantum electrodynamics)의 창시자 중 한 명으로 꼽히는, 이론물리학자 폴 디랙(Paul Dirac)은 "물리학에서 가장 근본적인 미해결 문제"라고 불렀고, 양자전기공학 발전에 기여한 공로로 1965년 노벨 물리학상을 수상한 리처드 파인만(Richard Feynman)도 평생을 이 숫자의 수수께끼를 풀기 위해 고심했다. 그는 "모든 훌륭한 이론물리학자들은 이 숫자를 벽에 붙여놓고 고민한다"라고 말했다."[2] 이 숫자가 석학들의 세심한 주의를 끌 만한 가치가 있는 이유는 무엇일까?

부가적으로 미세구조상수는 전자기력(electromagnetic force)의 "강도"를 결정한다.[3] 전자와 전자기장 사이의 상호작용 가능성이 클수록, 각 전자는 더 많은 전자기적 교란을 일으킨다. 이것이 바로 전자기력에 의존하는 공식에 미세구조상수가 나타나는 이유이다. 그러나 여전히 중요한 의문이 남아 있다 : 왜 α는 그 값을 가지며, 다른 기본 상수들의 특정 조합이 정확히 α로 나오는 이유는 무엇일까?

미세구조상수는 원자(atoms)의 크기를 설정한다. 값이 클수록, 전자가 핵에 더 가까워져, 전자가 더 단단히 결합하고, 화학결합에 덜 참여할 수 있다. 값이 작을수록, 전자가 덜 단단히 결합하여, 원자와 분자의 안정성이 떨어진다. 그것의 정확한 값은 이보다 더 중요할 수 없다.

물리학자들은 우리 우주가 미세구조상수나 다른 많은 기본 상수들에 대해 왜 이 특정 값을 갖게 되었는지 알지 못한다. 많은 기존의 물리학자들은 이러한 상수가 우주가 시작될 때, 다소 무작위적으로 설정되었다고 생각한다. 그러나 이 상수들이 생명체가 형성될 수 있도록 하는 정확한 값을 갖고 있다는 것은, 매우 놀라운 일이 아닐 수 없다. 무신론자였던 리처드 파인만은 "'신의 손(hand of God)'이 그 숫자를 썼다고 말할 수도 있지만, 우리는 그분이 어떻게 펜을 굴렸는지를 모른다"[4]고 시적으로 표현했다.

이 상수에 대해서는 아직 밝혀지지 않은 것이 너무도 많기 때문에, 물리학자들은 미세구조상수를 분석하는 데 있어 여러 난관을 넘어야 한다. 그러나 이 상수의 독특함과 복잡성을 고려할 때, 우리의 물리적 존재는 우연이나 진화적 원인보다는, 특별한 설계의 결과라는 결론을 내리는 것이 합리적이다. 과학이 발전하고 우주의 신비가 풀리면서, 과학자들은 우리 우주가 얼마나 놀랍도록 복잡하면서도, 정교하게 설계되었는지 계속해서 발견하고 있는 것이다.

시편 147:5절은 “우리 주는 위대하시며 능력이 많으시며 그의 지혜가 무궁하시도다”라고 선포하고 있다.

 

References

1. Wolchover, N. Physicists Nail Down the “Magic Number” That Shapes the Universe. Quanta Magazine. Posted on quantamagazine.org December 2, 2020.

2. Buchanan, M. 2010. Think of a number. Nature Physics. 6: 833.

3. Seigel, E. Ask Ethan: What Is The Fine Structure Constant And Why Does It Matter? Forbes. Posted on forbes.com May 25, 2019.

4. Richard Feynman Quote. LibQuotes. Posted on libquotes.com, accessed July 1, 2023.

*Dr. Corrado earned a Ph.D. in Systems Engineering from Colorado State University and a Th.M. from Liberty University. He is a freelance contributor to ICR’s Creation Science Update, works in the nuclear industry, and is a senior officer in the U.S. Naval Reserve.

 

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출처 : ICR, 2023. 7. 20.

주소 : https://www.icr.org/article/The-Fine-Structure-Constant/

번역 : 미디어위원회



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