빅뱅이론의 오류, 우주, 인간, 자연, 물질

 

[빅뱅이론의 한점이 아닌 다른방식으로 확대되는 우주를 그린 그림]

 

1. 빅뱅이론을 간접적으로 뒷받침하고 있는 과학적 증거는 무엇인가?

 

대폭발(빅뱅)이론은 우주가 늘어난다(팽창한다)는 사실을 바탕으로 해서 세워진 이론이다. 우주가 팽창하는 비율로 옛날로 거슬러 올라가 게 되면 우주는 아주 작은 크기로 될 것인데 지금 우리가 볼 수 있는 우주는 138억년 전에는 작은 한 점으로 모여있었다고 생각한다. 그러다가 어떤 힘에 의해 대폭발을 일으켰고 그 힘에 의해 아직도 우주는 팽창하고 있다고 생각하는 이론이 빅뱅이론이다. 그 증거로는 우주가 팽창하고 있다는 사실과 우주에는 어느 방향으로부터든지 고르게 잡히는 초단파와 같은 복사파(우주배경복사)가 존재한다는 것이다. 그 복사파의 온도는 절대온도 3도(섭씨 영하 270도)라고 한다. 그러나 빅뱅 이론은, 현재 정확한 법칙으로 받아들이고 있는 과학법칙에 어긋나며 위의 빅뱅 증거들도 다른 이유로 설명할 수도 있다. 빅뱅이론은 1947년 가모프가 원시원자이론을 확장하여 제안한 것으로 지금부터 100에서 200억년전에 10의 16제곱 도K 이상의 초고온과 10 의 14제곱 g/cm3 이상의 초고밀도의 원초물질이 폭발하여 오늘날과 같은 우주가 형성되었다는 이론이다. 이 이론의 증거로 적색편이현상(우주 팽창의 근거로 인용)과 3도K 흑체배경복사 파장의 존재를 들고 있다. 3도K 흑체배경복사는 1964년 벨연구소의 펜지아스와윌슨이 고감도 전파 망원경에 생기는 전파잡음의 원인을 연구하다가 발견한 것을 프린스턴 대학의 로버트 디키와 제임스 피블스 가 가모프 의 대폭발에 의한 우주배경복사이론(5도K의 배경복사를 예언)으로 설명하였다. 우주에는 수분의 1에서 50 cm 까지의 약하고 등방성이며 연속적인 파장을 가진 배경복사가 존재한다. 그러나 빅뱅이론에 대한 근거로서 이러한 것들 이 채택될 수 있는가는 과학적으로 확실하지 않다. 먼저, 빅뱅이론 내에서도 극도로 큰 적색편이 값을 갖는 퀘이사 (Quasar)라고 알려진 천체에 대해 허블의 법칙(우주팽창이론)을 적용 하기가 어렵다는 것은 잘 알려진 사실이다. 그리고 3도K 배경복사현상을 설명하는 대안적인 여러 다른 이론들이 있어서 빅뱅(대폭발)의 잔재라고만 해석하기는 어렵다.

 

 

2. 빅뱅(Big Bang)이론의 문제점은 무엇인가?

빅뱅이론은 과학적으로 그럴듯한 설명 같지만 많은 오류가 있다. 먼저 138억년전에 있었다고 하는 아주 작은 우주는 어디서 왔을까? 이것을 설명할 수가 없다. 물질이 저절로 생겨날 수 없다는 것 (열역학 제1법칙)은 잘 알려진 과학법칙이다. 이 법칙에 따르면 우주가 무에서 생겨 날 수 없다는 것을 알 수 있다.(하지만 최근 연구결과는 무에서도 물질이 생성한다는 과학적 연구 발표, 반물질 등) 또한 그렇게 작은 우주가 폭발할 수 있는 힘이 어디서 왔는지 알 수 없다. 그리고 우주 속에 존재하는 규칙성과 대칭성을 설명할 수 없다. 또한 우주의 배경복사파에 대해서도 다른 해석이 가능하므로 그것이 빅뱅 때문에 생긴 것이라고 하기에는 부족하다. 그 이외에도 지구와 달의 탄생이나 지구에 존재하는 많은 물질의 기원에 대해서도 정확히 설명할 수 없다. 한마디로 요약하면 우주에 있는 질서와 조화를 폭발이라는 혼란스러운 방법으로 되었다고 하는 것은 상식에 벗어난 것이다.

 

첫째로, 빅뱅(대폭발)의 원초물질은 어디서 왔으며 그 폭발의 원동력은 무엇이며 어떻게 일어났는지에 대한 의문에 대답할 수 없다.

 

둘째로, 허블의 적색편이 현상이 알려진 이후부터 지금까지 관측에 의한 허블 상수는 일정치 않아왔고 또 정확하지 않다는 점이다. 우주 진화론자들이 우주의 나이를 계산할 때에는 허블 상수의 역수를 이용 해 왔다. 그러므로 우주 기원의 시점에 대한 계산은 정확할 수가 없다. 또한 허블이 우주팽창의 근거로 해석한 적색편이현상을 다르게 해석하는 방법이 있는데 그 중 하나가 중력장에 의한 적색편이의 해석 (아인슈타인의 해석)도 있다.

 

셋째로, 빅뱅이론은 우주의 생성을 설명하기 위해 많은 자체 모순을 포함하고 있다. 예를들면 빅뱅이론에서 (적색편이에 의해 추정할 때) 100억 광년 이상 떨어져 있다고 생각하는 가장 멀리 있는 천체의 경우, 빅뱅이론에 의하면 빅뱅(대폭발)의 초기 상태이므로 은하 상태가 아니라 원시 성간물질의 형태이어야 하나 관측에 의하면 완전한 형체를 가진 은하이다.

 

넷째로, 배경복사현상을 해석하는 다른 대안이 있어서 대폭발의 잔재라고만 해석하기는 곤란하다.

 

다섯째로, 빅뱅이론에 의하면 다음 과정을 통하여 헬륨이 생겨난다.

(1)중성자+양성자=중수소+광자

(2)중수소+중수소=헬륨+중성자

(3)중수소+중수소=삼중수소+양성자

(4)중수소+삼중수소=헬륨+중성자

그런데 헬륨은 불활성 원소이어서 핵반응이 급격히 멈추게 된다. 따 라서 가벼운 원소들, 즉 리듐, 베릴륨, 붕소등이 미량이 생길 뿐 무거운 원소들의 생성은 불가능하다.

 

여섯째로, 자연계에는 중력, 전자기력, 약력, 강력등의 네 가지 힘이 존재하며 그 힘들은 대칭성과 규칙성 가운데 작용하고 있다. 그런데 어떻게 극히 혼란스런 방법인 대폭발을 통해 대칭성과 규칙성이 생겨날 수 있을까? 이는 마치 인쇄소에서 일어난 대폭발 사고로 인해 흩어진 활자들이 날라가 저절로 백과사전 하나를 만들어질 가능성보다도 희박하다. 이는 열역학 제2법칙에 비추어 볼 때 어긋난다.

 

3. 빅뱅(Big-Bang)이론은 창조과학 관점에서는 어떻게 바라보고 있는가?

우주의 탄생에 대해서 빅뱅이론은 창조과학의 관점에서 볼 때 받아들일 수 없는 이론이라고 한다. 왜냐하면 물질이 스스로 존재할 수 없다는 법칙으로부터 태초에 아무 것도 없는 데서 모든 것을 창조한 조물주가 있다고 주장하고 있다. 이에 반해서 빅뱅이론은 물질과 우주의 질서가 어떻게 존재하게 되었는지는 아무 대답도 하지 않은채 우연히 어떤 힘에 의해 큰 폭발이 일어나 별과 해 그리고 우리가 살고있는 지구도 생겨났다고 주장하는 것이므로 그 이론은 상상을 바탕으로 한 가설(확인되지 않은 법칙)이며 신의 존재를 부인하는 무신론적인 생각이라고 주장한다. 엄밀하게 말하면 우주의 진화론인 빅뱅 이론은 원초물질의 존재에 대한 설명없이 원초물질의 존재를 가정하는 엄청난 논리적 비약을 감수하고서 그 이론은 시작하고 있다.

열역학 제1법칙에 따르면 에너지(질량)는 저절로 만들어질 수 없기 때문에 물질세계를 창조한 신의 존재함을 회피할 수 없다고 한다 (여기서 말하는 신은 성경에서 말하는 신이 아닌 우주의 섭리를 관장하는 Nature, 즉 자연의 신). 진정한 의미에서 기원에 관한 이론이라면 진화를 일으킨 원초물질의 존재까지 설명할 수 있어야 할 것이다. 이렇게 볼 때 열역학 제1법칙에 위배되지 않고 만물의 기원에 대해 논하려면 이 물질세계에 속하지 않은 초월적 존재를 가정할 수 밖에 없다. 또한 빅뱅이론은 혼돈스러운 상태로부터 오히려 우연에 의해 질서를 찾아간다는 것인데, 이는 우주 안의 모든 것들이 더욱 무질서해진다는 열역학 제2법칙(엔트로피)의 내용을 근본적으로 부정하는 것이다. 자연계에 나타난 통일성과 대칭성, 한계의 존재함등은 바로 어떤 혼돈으로부터 출발하여 지금 존재하는 것으로 설명하기에는 가능성이 전혀 없는 주장이라고 말한다.

 

4. 우주 팽창론을 대하는 시각은 어떠해야 할까?

우주 팽창론이란 적색편이 현상을 보고서 허블이 우주는 늘어나고 있다고 주장한 것이다. 달려오는 기차의 기적 소리는 높아지고 멀어져 가는 기적 소리는 낮아지는 것과 마찬가지로 빛에서도 이런 현상이 있는데 이를 도플러효과에 의한 적색편이라 한다. 멀어져가는 별의 별빛 을 스펙트럼을 통해 보면 붉은 빛으로 쏠려 있으며 가까이 다가오는 별빛의 스펙트럼은 청색으로 쏠려 있게된다. 허블은 지구로 오는 별빛들이 적색으로 쏠려있는 현상을 보고서 이는 우주가 늘어나고(팽창하고) 있다고 주장했다. 이 우주팽창론을 바탕으로 빅뱅이론이 나오게 되었다. 우주의 나이는 우주가 팽창하는 속도를 역으로 계산하여 추측한 것이다. 그러나 적색편이현상은 멀어져가는 별빛에 의해서만이 아니라 모든 별들이 갖고 있는 중력에 의해서도 생긴다는 것을 아인슈타인이 밝혔다. 그러므로 적색편이를 우주의 팽창 때문이라고만 하기는 어려우며 한편 어느 은하(안드로메다 은하)에 대해서는 적색편이의 반대인 청색편이 현상이 나타난다. 우주가 팽창하고 있다해도 이 사실이 빅뱅의 분명한 근거가 될 수 있는지는 정확하지 않다.

 

1912년 슬리퍼(Slipher)가 관측한 적색편이(red shift)현상에 의해 허블이 제안한 이론이다. 적색편이현상이란 빛이 도플러효과에 의해 적색으로 치우쳐 보이는 현상으로 멀어져 가는 두 물체에서 방출하는 빛의 파장은 멀어지는 속도가 클수록 상대물체에 있는 관측자에게 원래 파장보다 길게 관측된다. 따라서 지구에서 관측되는 별빛의 파장이 전보다 얼마나 긴 파장 쪽으로 치우쳤는지를 보고 그 별이 지구로부터 얼마나 빨리 멀어져 가는지를 알 수 있다고 생각한다. 따라서 1929년 허블은 적색편이의 크고 작음에 따라 그 별의 지구로부터의 거리를 측정할 수 있다고 가정하였고 우주가 팽창하고 있음을 주장하게 되었다. 그러나 적색편이 현상에 대해 위와 다른 해석이 있다. 그 중 하나가 1915년 아인슈타인은 새로운 중력이론을 발표했는데 그 이론에 따르면 인력을 역행하여 빛이 방출되었을 때에는 빛의 파장이 조금 길어지며 또한 그 인력이 강할수록 빛의 파장은 길어진다는 것이다. 그래서 아인슈타인은 인력에 의한 적색편이를 예언하였다. 그로부터 10년 후애덤스가 1925년에 시리우스B라는 별의 적색편이를 발견하여 중력장에 의한 적색편이의 존재를 입증하였다. 그러므로 적색편이 현상을 우주의 팽창때문이라고만 하기는 어려우며 한편 어느 은하에 대해서는 적색편이의 반대인 청색편이 현상이 나타난다는 것은 잘 알려진 사실이 다. 아무튼 적색편이 현상을 우주의 팽창의 근거로 사용될 수 있다 하더라도 진화론의 주장처럼 이 사실이 우주가 진화하는 증거(대폭발 후 진화하는 근거)가 된다고 할 수 없다. 아주 무질서한 상태인 대폭발 직후로부터 점점 더 질서를 찾아가는(진화하는) 우주의 이론은 열역학 제 2법칙, 즉 실험적으로 가장 잘 증명된 법칙이며 이 법칙에 어긋난 자연현상은 이제까지 단 한번도 관찰되지 않은 자연과학에 있어 중요한 법칙의 내용을 거스리고 있다.

 

5. 열역학 법칙은 우주의 기원에 대해 어떻게 이야기하고 있는가?

열역학 법칙은, 성립된 후 한 번도 깨어지지 않았으며 미세한 양자의 세계나 거대한 우주의 세계에도 적용되는 우주 법칙이다. 열역학법칙 가운데 제 1, 2법칙이 있다. 제 1법칙은 물질(에너지)은 일정하여 창조되거나 소멸될 수 없다는 것을 말하며 (질량보존의 법치), 제 2법칙은 우주는 시간이 흐름에 따라 무질서하게 된다 (엔트로피의 법칙)는 것을 말하고 있다. (하지만, 최근 연구는 양자 수준의 초미시세계에서는 Negative-Entropy도 발생한다는 연구 결과가 있다). 물질이 저절로 생겨날 수 없으므로 제 1법칙은 최초의 물질이 아무 것도 없는 데서 물질이 생겨나려면 우주의 법칙에 제한을 받지 않는 우주 밖의 무언가에 의해 생겨난다고 한다. 제 2법칙을 통해서는 우주가 저절로 질서있고 조화롭게 될 수 없으며, 태초에는 아주 질서있는 우주였을 것인데 그후로는 점점 무질서해져 갔다는 것을 알 수 있다. 우주는, 건물이 오래되면 낡아지듯, 시간이 지날수록 허물어지고 있다는 주장이다. 그러나 빅뱅이론은 그와 반대로 대폭발이 일어난 후에 수소가스로부터 저절로 별과 해가 생기고 지구도 생겨 났으며 시간이 흐를수록 더욱 질서있게 되어간다는 설명이므로 열역학 법칙을 어기고 있다.

 

우주의 기원 문제는 열역학 제 1, 2법칙과 밀접한 관계가 있다. 열역학법칙은 극소 세계인 양자 세계나 거대한 우주 세계에 대해서도 동일하게 적용되는 우주적 법칙이다. 이 법칙에 따르면 모든 과정은 에너지는 생성되거나 소멸되지 않고 단순히 변화를 수반하며 이 변화들은 항상 에너지의 유용성을 감소시키는 방향으로 진행한다. 그러므로 위의 법칙들로부터 알 수 있는 과학적인 사실은 우주 그 자체는 어떤 창조의 활동을 할 수 없으므로 모든 세계는 항상 질서에서 무질서로 나아가며 마지막에는 완전한 무질서인 더 이상의 일을 할 수 없는 상태에 도달한다는 것이다. 시간이 지나면 우주는 정지할(모든 생명의 활동이 멈추고 더 이상 별이 빛을 내지 않을) 것이기 때문에 시간은 무한히 계속될 수 없으며 그렇기에 언젠가는 그 시작이 있었다는 것을 알 수 있다. 현재의 자연법칙 구조에는 물질(에너지) 그 자체의 존재 원인을 설명할 수 있는 것은 없다. 그러나 열역학 제 1법칙은 우주 그 자체가 스스로 시작하지 못했음을 말하고 있기 때문에 이 법칙으로부터 우주 에 포함되지 아니한 초월적인 존재 (Nature)가 있다는 것을 인정할 수 밖에 없다. (최근에는 물질, 반물질 등 무에서 유가 창조되고 있다는 연구결과가 나오고 있다.)

 

진정, 우주란 무엇이고, 물질이란 무엇이고, 그 속에 살고 있는 인간이란 무엇인가?

생각하면 할 수록 신비롭고, 알면 알 수록 더 모르겠다.