[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. 세종 행정수도법, 축조심사 마쳤지만…소위 결론은 12월로
  2. 대전교도소 이전 ‘민자+위탁’ 투트랙… 내년 1월 동시 적격성·예타 신청
  3. 대전 아파트서 차량 11대 파손하고 경비원 폭행..60대 구속영장 신청
  4. 함께 배우고 체험하는 랄라라피크닉
  5. 이륜차 불법 변경 합동 단속
  1. "통합 국군사관학교 설립 시 자운대 기존 시설 이전 최소화"
  2. 교육용 구글 계정 해킹 피해 대전 집중…보안관리 허점 드러나
  3. 우송대 솔브릿지, EFMD 회장 초청 특강…미래 경영교육 방향 모색
  4. 김재국· 이동환을지대병원 교수, 보건복지부장관상 수상
  5. SMR 시대, ‘사용후핵연료 재활용’서 답 찾는다… 대전서 국제 워크숍

헤드라인 뉴스


대한민국 대도약 충청권 메가프로젝트 줄줄이 착공… 본궤도

대한민국 대도약 충청권 메가프로젝트 줄줄이 착공… 본궤도

이재명 정부의 '대한민국 대도약 3대 메가프로젝트' 중 충청권 메가프로젝트가 줄줄이 공사에 들어가며 본궤도에 올랐다. 모두 392조 규모에 달하는 8개 앵커기업의 10개 프로젝트 중 6개를 올해 안에 착공할 정도로 속도를 높여 영남과 호남권 메가프로젝트로 전파하겠다는 의지로 풀이된다. 정부는 12일 오전 충남 아산시 삼성전자 온양캠퍼스에서 '충청권 메가프로젝트 착공식'을 열었다. 착공식에는 이재명 대통령을 비롯한 청와대 수석들과 부처 장관들, 이재용 삼성전자 회장을 비롯한 계열사와 협력사 대표, 허태정 대전시장과 조상호 세종시장,..

"통합 국군사 원안 유지" 대전시 주장에 귀막은 국방부
"통합 국군사 원안 유지" 대전시 주장에 귀막은 국방부

통합 국군사관학교 대전 창설 계획이 원안에서 대폭 후퇴하며 지역사회 여론이 악화하고 있는 가운데 국방부는 12일 원안을 수정하겠다는 뜻을 공식화했다. 앞서 원안대로 대전에 국군사를 설치할 것인지 묻는 질문에는 "기본계획을 존중하는 차원에서 고민하겠다"고 답했지만, 이날은 '네트워크' 형태로 정책을 바꾸는 방향을 재차 확인했다. 대전시가 통합 국군사 창설 원안 유지를 주장하고 있는데도 정부는 수정안 추진을 고수하고 있어, 지역 실익을 지키기 위한 역량 결집이 시급해 보인다. 정빛나 국방부 대변인은 이날 정례브리핑에서 기본계획 수정의..

`중앙행정기관 이전` 세종 이전 종사자 특공, 내년 3월 물량부터 가닥
'중앙행정기관 이전' 세종 이전 종사자 특공, 내년 3월 물량부터 가닥

정부의 대규모 중앙행정기관 세종 이전에 발맞춰 이전 기관 종사자에 대한 주택 특별공급 재개가 구체화하고 있다. 세종시 내부적으로는 내년 3월 다솜동(5-2생활권)에 공급되는 물량부터 특공 적용을 고려하고 있는 것으로 파악됐다. 12일 세종시 등에 따르면 정부는 먼저 내년 중 법무부와 성평등가족부 등 27개 중앙행정기관을 이전한 데 이어 2031년까지 모두 44개 기관을 세종으로 옮길 계획이다. 종사자 규모만으로도 1만 명에 육박하는 인원이 이동하게 되면서 지역 내에선 주거와 교육, 교통 등 각종 인프라 구축의 필요성이 고개를 들었다..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 충청권 메가프로젝트 착공식에 참석해 시삽하는 이재명 대통령 충청권 메가프로젝트 착공식에 참석해 시삽하는 이재명 대통령

  • 미래 유권자의 투표체험 미래 유권자의 투표체험

  • ‘수험생 여러분의 꿈을 응원합니다’ ‘수험생 여러분의 꿈을 응원합니다’

  • 이륜차 불법 변경 합동 단속 이륜차 불법 변경 합동 단속