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천문학

암흑물질은 신화인가?

암흑물질은 신화인가? 

(Is Dark Matter a Myth?)


      더 정확한 실험들은 암흑물질(dark matter)이나 암흑에너지(dark energy)의 발견에 계속 실패하고 있었다. 얼마나 오랫동안 과학자들은 사실이 아닐 수 있는 오컬트(occult) 현상을 찾아야하는 것일까?

천문학자들은 빅뱅 이론을 믿고 있기 때문에, 그리고 장구한 우주의 나이라는 개념과 부합하기 위해서, 암흑물질을 믿고 있다. 그러나 아무리 열심히 찾더라도, 그것을 찾을 수 없었다. 최근 뉴스는 다음과 같다.

암흑물질 탐사는 알기 어려운 입자를 발견하지 못했다.(Nature. 2017. 11. 8). 부제목은 물리학자들이 알기 어려운 물질에 대해 '다른 설명을 포용하기 시작하고 있다'는 것이다.

물리학자들은 물질적 우주의 85%를 차지하는 것으로 생각되는, 거대하지만 발견하기 어려운 물질인 암흑물질을 찾는데 있어서 점점 더 좌절하고 있다. 세계에서 가장 민감한 암흑물질 탐지기로 연구하는 연구팀은 입자를 찾지 못했다. 지속되는 탐사 실패는 이론가들의 유행하는 견해에 도전하고 있다.

자구벽 암흑물질에 대한 GPS 탐사는 실패했다.(Nature Communications. 2017. 10. 30).”우주론에 따르면, 암흑물질은 우주의 모든 물질 중 85%를 차지하지만, 미시적 구성은 여전히 수수께끼로 남아 있다”라고 이 논문은 시작된다. 그들은 GPS 데이터에서 암흑물질의 존재를 나타내는 자구벽(domain-wall)의 형태를 찾았다. ”16년간의 데이터 기록을 조사했지만, 현재의 민감도 수준에서 자구벽에 대한 증거는 찾을 수 없었다.”

암흑물질의 새로운 지도는 빅뱅 이론을 곤경에 빠트리고 있다.(Space.com. 2017. 11. 2). 카블리 라운드테이블(Kavli Roundtable)에서 최근 전문가들이 함께 모여, 이론과는 어울리지만, 현실과는 맞지 않는 새로운 지도를 살펴보았다. ”우주에 대한 유행하는 견해는 엄격한 새로운 테스트를 통과했지만, 암흑물질과 암흑물질의 미스터리는 좌절감을 줄 정도로 여전히 풀리지 않고 있다.”

물리학은 우주의 대부분을 구성하고 있는 물질을 여전히 확인할 수 없다.(The Conversation. 2017. 10. 26). 저자는 무지함을 인정하는 것으로 시작하고 있었다 :

수십 년 간의 측정과 토론 끝에, 우주의 물질 중 압도적인 다수(약 84%)가 원자나, 다른 알려진 물질로 구성되지 않고 있음을 이제 확신하고 있다. 우리는 이 다른 물질의 중력을 느낄 수 있고, 분명히 그곳에 있다는 것을 알 수 있지만, 그것이 무엇인지는 알지 못한다. 이 불가사의한 물질은 보이지 않으며, 적어도 거의 그렇다. 더 나은 이름이 없기 때문에, 우리는 그것을 '암흑물질(dark matter)'이라고 부른다. 그러나 이름을 짓는 것과 그것을 이해하는 것은 매우 다르다.

암흑물질은 은하와 성단과 같은 거대한 질량의 물체에만 영향을 주기 때문에, 개인적인 경험으로 '느껴지지' 않는다. 암흑물질은 우주론의 한 이론에서 은하와 성단의 움직임을 설명하기 위해서 요구된다는 것이다. 패배주의에 찌들어있는 이 슬픈 기사는 실낱같은 희망으로 끝나고 있었다. ”우리가 가장 좋아하고, 동기를 부여했던 (빅뱅) 이론과 관련되어, 오랫동안 예측되어왔던 입자는 꾸준히 나타나기를 거부했다.” 댄 후퍼(Dan Hooper)는 말했다. 그러나 존재하지 않는 것처럼 보이는 것이 어떤 이론의 결점은 아니다. 우리는 유행하는 이론이 필요로 하고 예측했던 입자가 존재하지 않는다는 사실에 직면하는 것을 완강히 거부해왔었다.

아마도 그러한 입자는 우리의 주변 구석에서 발견될 것이고, 우리의 확신은 곧 회복될 것이다. 그러나 지금 당장은 그러한 낙관론을 지지하는 것은 거의 없는 것처럼 보인다.

이에 대한 반응으로, 일단의 물리학자들은 칠판으로 돌아가, 그들의 가정을 재검토하고, 수정하고 있는 중이다. 상처 입은 자존심과 약간의 굴욕감을 가지로, 우리는 이 세계를 이해할 수 있는 새로운 방법을 찾으려고 필사적으로 노력하고 있다.

과학자들이 펄서 근원(pulsar source)을 배제한 후, 지구로 향하는 반물질(antimatter) 미스터리는 더 깊어졌다.(Space.com. 2017. 11. 16) 이 기사는 발견에 실패한 암흑물질을 찾는 또 다른 시도에 대해 설명하고 있었다. 점점 더 많은 실험들이 암흑물질을 발견하지 못함에 따라, 실험은 더욱 기괴하고 투기적으로 되고 있다. 이 팀은 암흑물질의 소멸에 대한 가능한 대리(proxies)로서 두 개의 펄사에서 나오는 감마선을 측정했다. 과량의 양전자(positrons)를 발견했어야 했는데, 그렇지 못했다. ”암흑물질의 발견은 아직도 먼 길이라고 나는 생각한다'고 조우(Zhou)는 말했다. '우리는 이 모든 천체물리학적 과정을 배제해야만 한다.”

암흑물질 사냥은 좁아졌다.(Science Daily. 2017. 11. 15). 서섹스 대학(University of Sussex)에서 액시온(axions)에 대한 탐사는 실패했다. ”우주에서 암흑물질을 찾는 사냥꾼들은 새로운 연구가 광범위한 질량 범위에서 찾고 있는 입자의 존재를 배제시킨 후에, 다시 백지 상태로 돌아갔다.”

암흑물질과 암흑에너지는 존재하는가?(Phys.org. 2017. 11. 22) 우주에서 암흑물질과 암흑에너지의 계속적인 탐지 실패는 일부 사람들을 상자 밖으로 나와 생각하게 만들고 있다. 제네바 대학의 천문학자 안드레 마에더(André Maeder)는 암흑물질이나 암흑에너지가 필요 없는, ”텅빈 공간의 규모 불변성(scale invariance)”에 기초한 우주론 모델을 제시했다. 그는 암흑물질은 어디까지나 가설이며, 실제로 존재할 필요가 없다고 주장하고 있었다.

마에더의 발견은 의문을 제기하고, 논쟁을 불러일으킬, 새로운 천문학적 개념에 대한 길을 열고 있다. ”마침내 천문학의 가장 큰 미스터리 중 두 가지를 해결하고 있는, 이 모델의 발표는 과학의 정신에 충실한 것이다 : 인간의 경험, 관측, 합리성이 결여되어 있는 이론이, 당연한 것(과학)으로 받아들여질 수 있는 것은 아무 것도 없다.” 마에더는 결론짓고 있었다.


대안적 이론

이러한 경향은 이제 15년 이상 지속되었다. 모든 실험들은 암흑물질을 발견하지 못하고 있다. 사람들은 왜 이런 암흑물질이나 암흑에너지와 같은 것들이 존재하지 않는다는 것을 깨닫지 못하고 있는 것일까? 하나의 대안이 있다. 그것은 창조론이다. 만약 우주가 지적으로 설계되었다면, 지적인 원인을 가리키는 것이 있어야만 한다. 여기에 그 하나가 있다 :

우주의 계산 능력은 무엇인가?(Phys.org. 2017. 11. 15). 이 시대를 앞서가는 글은 미국 국립표준기술연구소(National Institute of Standards, NIST)가 제작한 재미있는 영상과 함께, 연산능력(computing power)의 한계를 고려하고 있었다. 당신이 양자 컴퓨팅, 양자장 컴퓨팅, 블랙홀 컴퓨팅을 모두 다 써 버리면, 무엇이 남을 수 있을까? 영상물에서 스티븐 조단(Stephen Jordan)은 그것을 극한까지 끌어 올렸다. 그 기사는 결론 내린다 :

조단은 전체 우주를 광대한 컴퓨팅 장치로 변환하여 보려는 것은 아니다. (아이디어가 만들어낼 수 있는 경이로운 공상과학적 전제이다). 그러나 우리가 망원경을 통해 볼 수 있는 것을 사용하여, 어려운 컴퓨팅 문제에 대한 통찰력을 얻을 수 있는지 여부를 검토하고 있다.

조단은 이 개념을 숫자 분할 문제(number partitioning problem)라고 불리는 컴퓨터 기반 질문에 적용하였다. 수백만 개의 거대한 더미가 있고, 그것을 두 개의 균등한 더미로 나누고 싶다면, 어떻게 해야 하는가? 수학은 매우 어렵기 때문에, 그것은 암호학의 실용적 기초로 간주된다.

입증된 것처럼, 우주는 이미 물리적으로 이것과 비슷한 문제를 처리했다. 어디를 보든지, 우주는 거의 0에 가까운 배경 에너지 밀도를 가지고 있다. 아인슈타인이 우주상수(Cosmological Constant)라고 불렀던, 이 제로에 가까운 값은, 기본적인 보편적 힘과 관련된 다른 장(fields)들 사이의 에너지 균형이 ”어떻게든” 일어나서, 충분히 잘 정렬되면서, 상당히 안정적인 물질적 우주로 끝났음을 의미한다. 본질적으로, 우리는 특별하게 해결된 분할 내에서 살고 있다.

분명히 생각이 없는 우주가 어떤 문제의 해결책을 계산해낼 수 없다. 그리고 인간이 접근할 수 있는 것보다 더 큰 문제를 해결해내는 것은 말할 것도 없다. ”어떻게든” 일어났을 것이라는 설명은 일종의 책임회피이며, 만물 우연발생의 법칙(Stuff Happens Law)에 의존하는 비과학적인 설명일 뿐이다.

게레인트 루이스(Geraint Lewis)와 루크 반스(Luke Barnes)의 최근 책 ”행운의 우주: 미세하게 조정된 우주에서의 삶(A Fortunate Universe: Life in a Finely Tuned Cosmos, Cambridge, 2016)”은 우주의 미세조정(fine-tuning)에 대한 많은 사례들을 제시하고 있다.  미세조정 중 일부는 극단적인 것처럼 보인다. 그러한 극단적인 미세한 조정들이 우연히 자연주의적 과정으로 발생할 수 있었을까? 그들은 하나의 해결책으로 유신론을 심각하게 논의하고 있었다.

ID The Future에서 디스커버리 연구소(Discovery Institute)의 연구책임자인 브라이언 밀러 (Brian Miller) 박사는 ”왜 정보가 우주의 기초인가?”라는 주제를 설명하고 있다. 그는 관측들에 대한 논리적인 설명을 제공하고 있다. 우주의 근본적 실제는 물질(matter), 에너지(energy), 그리고 정보(information)라는 것이다. 폴 데이비스(Paul Davies)와 존 휠러(John Wheeler) 같은 세속주의자들은 현실 세계의 근본적인 '재료'로서 정보의 개념에 대해 불쾌하게 생각하고 있었다. 지적설계 지지자들은 세속주의자들과는 달리, 지적인 정보에는 출처가 있음을 지적하고 있다. 윌리엄 뎀스키(William Dembski)의 책 ”영적 교감의 존재(Being As Communion)”를 참조하라.


우주의 미세조정 뒤에 지적 원인이 있다는 것을 기꺼이 받아들인다면, 더 이상 빅뱅 이론에 기댈 필요가 없는 것이다. 빅뱅 이론은 하나님을 배제하고 이 세계를 설명하기 위한 자연주의에 기초한 이론이다. (로버트 자스트로(Robert Jastrow)의 고전적인 책 ”하나님과 천문학자”를 보라). 어쨌든 많은 이유들로 빅뱅 이론은 실패하고 있다. 기독교적 유신론은 전지전능하신 하나님이 그 분의 형상대로 창조한 사람을 위한 거주 장소로서 지구와 우주를 창조하셨다는 것이고, 우리의 관측은 이것과 부합된다. 그리고 하나님이 주권자이시라면, 성경이 가르치고 있듯이, 이 세계를 창조하시는데 수십억 년을 필요로 하지 않으셨다. 그리고 암흑물질과 암흑에너지의 필요성도 증발한다. 이것이 그들이 암흑물질을 발견하지 못하는 이유일 수 있다.



번역 - 미디어위원회

링크 - https://crev.info/2017/11/dark-matter-myth/ ,

출처 - CEH, 2017. 11. 28.

구분 - 4

옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=6746

참고 : 3365|3933|3983|3941|4006|4009|4042|4045|4255|4291|4370|4595|4727|5078|5080|5106|5141|5156|5213|5221|5289|5290|5302|5236|5324|5325|5449|5487|5543|5552|5570|5630|5677|5781|5805|5807|5829|5849|5868|5871|5881|5887|5921|5953|6005|6014|6019|6046|6084|6086|6101|6117|6130|6139|6154|6155|6185|6219|6259|6262|6279|6281|6294|6301|6334|6339|6344|6348|6359|6367|6375|6377|6395|6404|6427|6428|6478|6498|6502|6518|6565|6577|6578|6596|6601|6616|6631|6651|6654|6656|6658|6662|6666|6667|6672|6678|6705|6727|6739|6740



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