[강신철]우주폭발 3분만에 세상 모든것이 창조됐다

[강신철]우주폭발 3분만에 세상 모든것이 창조됐다

절대영시 역추적… 우주탄생 최초 1/100초 부터 5개 화면으로 묘사

  • 승인 2011-02-22 17:51
  • 신문게재 2011-02-23 12면
  • 강신철 백북스 공동운영위원장강신철 백북스 공동운영위원장
스티븐 와인버그는 코넬대학을 졸업하고 프린스턴대학에서 박사학위를 받았다. 그는 버클리, MIT, 하버드대 물리학과 교수를 역임하고 1979년 전자기-약력에 관한 표준모형을 제창한 공로로 노벨상을 수상했다. 이 책은 원래 대중을 위해 쓰여졌으나 오히려 스티븐 호킹이 지은 시간의 역사보다도 물리학 전문가들에게 더 큰 영향을 미친 고전으로 알려져 있다.

우리는 어디에서 왔는가? 우리의 몸을 구성하고 있는 물질은 처음에 어디에서 어떻게 만들어 졌을까? 생각만 해도 가슴이 두근거리는 질문이다. 우주 공간에 떠도는 수천억 개의 별에서 왔을까? 그 별들을 구성하고 있는 물질은 또 어디에서 왔을까? 궁금증이 꼬리를 문다.

이 책은 그런 궁금증들을 풀기에 충분한 과학적 증거와 설명을 제시한다.

어떤 물질이든 절대 온도, 즉 영하 273도 이하로 냉각시킬 수는 없다. 마찬가지로 우리는 절대 영시, 즉 그 이전에는 원리적으로 어떤 인과관계도 추적할 수 없는 과거의 한 순간이 분명히 있었을 것이다. 지금 우리가 관찰하고 있는 우주의 현상을 관찰하여 시간을 역추적하면 절대 영시까지 도달할 수 있을 것이다. 그러나 지금까지 과학자들이 이론적으로 절대 영시에 가장 근접한 시간은 최초의 100분의 1초이다. 이 책은 지금까지 물리학자들이 발견한 우주에 관한 원리와 법칙들을 총동원 하여 우주탄생의 최초 100분의 1초부터 시작하여 약 3분간 어떤 일이 벌어졌는지 5개의 화면으로 묘사한 것이다.

첫 번째 화면은 우주가 탄생한지 100분의 1초 후, 온도는 1000억 K(절대온도)이다. 이 때 우주는 완전한 열평형의 상태에 있다. 초기 우주에서는 높은 열 때문에 핵조차도 존재할 수 없고 전자와 양전자와 같은 핵자들과, 질량이 없는 광자(빛), 뉴트리노, 반뉴트리노 등의 입자들로 가득했다. 모든 입자들이 높은 온도와 강한 압력으로 인해 엄청난 밀도로 뭉쳐 있었고, 이 초기의 우주 안에서 입자들끼리 서로 반응을 일으켜 핵의 원료인 양성자와 그 수만큼의 중성자가 생겼다. 첫 번째 화면의 우주는 급속히 팽창하며 급속히 식어갔다.

두 번째와 세 번째 화면은, 첫 번째 화면 이후 각각 0.11초와 1.09초가 경과되었을 때이고, 우주의 온도는 각각 300억K와 100억K였다. 우주의 내용물은 아직도 전자, 양전자, 뉴트리노, 반뉴트리노, 그리고 광전자가 대부분이며, 이들은 모두 열평형 상태에 있고, 중성자가 양성자로 변환되어 핵자들의 구성비는 중성자 줄고, 양성자가 늘어났다. 중요한 변화는 세 번째 화면에서 뉴트리노와 반뉴트리노가 자유입자처럼 행동하기 시작했고, 전자, 양자, 광자들과의 열평형 상태도 무너졌다는 사실이다. 우주가 투명해지기 시작한 것이다.

네 번째 화면, 13.82초가 경과하여 우주의 온도는 30억K로 내려갔고, 수소들이 결합하여 헬륨(He) 같은 안정된 핵들이 생성되기 시작했다. 드디어 주기율표 맨 꼭대기에 있는 수소와 헬륨이 등장한 것이다. 다섯 번째 화면, 3분2초가 경과하여 전자와 양전자가 대부분 사라지고, 우주의 주성분은 광자, 뉴트리노, 반뉴트리노가 되었다. 그 후 핵자 즉, 전자와 양전자가 완전히 소멸되고 22~28%의 헬륨과 그 나머지는 거의 전부가 수소로 되어 있다. 이들이 초기 별들을 만든 재료가 되었다.

위 시나리오는 1965년에 펜지어스와 윌슨에 의해 우연히 발견된 우주배경복사의 온도 3K를 사용해서 우주의 헬륨 생산 시기를 역산한 것을 기초로 서술된 것이다. 이로써 우주의 나이가 137억년임이 밝혀졌다. 실로 대단한 과학적 성과가 아닐 수 없다. 우주의 대폭발 이후 불과 3분 만에 우주를 형성하는 데 필요한 모든 물질의 원료가 만들어졌다는 사실도 놀랍지만, 이러한 이론들을 생각해 내고, 과학적 증거를 찾아낸 인간의 지적능력이 경이롭기만 하다.



중도일보(www.joongdo.co.kr), 무단전재 및 수집, 재배포 금지

기자의 다른기사 보기

랭킹뉴스

  1. 아산시, "온양온천역 더 깨끗하고, 더 편리하게"
  2. 하남돼지집 이성엽 대표,사랑의장기기증운동본부 감사장 수상
  3. 하루두피 박은주 대표, 사랑의장기기증운동본부 감사장·대전장애인단체총연합회장상 수상
  4. 농작물 바이러스 확산하는데 치료제·피해 통계는 '전무'
  5. [현장취재]대전과총, 제2회 대전과학기술 차세대리더포럼
  1. 세종의 산과 길을 걷고 기록하다… '세종산길 16' 발간
  2. 아산시, 노후주택 녹색건축물 조성 지원 완료
  3. 잿더미서 다시 일어선 조일푸드…위기를 기회로 바꾸다
  4. 아산시, 어린이 활동공간 전방위 안전관리 나선다
  5. 아산시의회, 주요 현안사업장 6개소 찾아 추진상황 점검

헤드라인 뉴스


서산공항 운명 가를 타당성 재조사, 서산시 경제·정책성 확보 총력

서산공항 운명 가를 타당성 재조사, 서산시 경제·정책성 확보 총력

충남 서산시가 서산공항 건설사업의 타당성 재조사에 본격 대응하며 사업 정상 추진을 위한 경제성과 정책성 확보에 행정력을 집중하고 있다. 서산시는 서산공항 건설사업의 총사업비 증액에 따라 진행되는 타당성 재조사에서 공항 건설의 필요성과 지역 발전 효과가 충분히 반영될 수 있도록 충남도와 긴밀한 협력체계를 구축해 대응할 계획이라고 22일 밝혔다. 이번 재조사는 서산공항 건설사업비가 기존 484억 원에서 899억 원으로 늘어나면서 추진됐다. 국토교통부는 8월 기획예산처에 타당성 재조사를 요청했으며, 기획예산처는 15일 한국개발연구원(KD..

금강유역 물관리·소방 역량 결집… 재난 대응망 강화
금강유역 물관리·소방 역량 결집… 재난 대응망 강화

기후위기 시대 복합재난에 대응하기 위해 물관리와 소방 전문기관이 손을 맞잡았다. 한국수자원공사(K-water) 금강유역본부(본부장 이종식)는 23일 전북 전주시 본부에서 전북소방본부(본부장 진형민)와 위기대응 공동 협력체계 구축을 위한 업무협약을 체결했다. 최근 집중호우와 태풍, 대형화재 등 재난 양상이 복잡해지는 상황에서 양 기관이 보유한 전문성과 기반시설을 연계해 현장 대응력을 높이기 위한 조치다. 이번 협약의 핵심은 재난 발생 시 물관리 전문기관의 시설과 자원을 소방 대응체계에 적극 활용하는 데 있다. 우선 시설물의 안정적인..

20년째 제자리 성남중 설립…대전 동구의회 대책 촉구
20년째 제자리 성남중 설립…대전 동구의회 대책 촉구

대전 동구 성남동에 중학교 학교용지가 계획된 지 20년이 넘었지만, 학교 설립은 여전히 이뤄지지 않고 있다. 이에 학생들의 통학권 보장과 지역 간 교육격차 해소를 위한 중학교 설립 필요성이 다시 제기됐다. 23일 대전 동구의회에 따르면, 이지현 의원은 제296회 임시회 제3차 본회의에서 성남동 지역 학생들의 통학 여건 개선과 교육격차 해소를 위한 '성남중 설립 촉구 건의안'을 발의했다. 이번 건의안은 2004년 성남동 구성지구에 중학교 학교용지가 계획된 이후 20년 넘게 학교 설립이 이뤄지지 않으면서 지속되고 있는 주민들의 교육환경..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 수험생들의 꿈을 향한 섬세한 붓 터치 수험생들의 꿈을 향한 섬세한 붓 터치

  • 2026 대전 장애인 취·창업박람회 성료 2026 대전 장애인 취·창업박람회 성료

  • 대전 3대 하천 가을 꽃단지 ‘인기’ 대전 3대 하천 가을 꽃단지 ‘인기’

  • 대전경찰청, 제81주년 경찰의 날 기념식 개최 대전경찰청, 제81주년 경찰의 날 기념식 개최