[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. 집단 해고 GM세종물류 노동자들 "고용 승계 합의, 집으로 간다"
  2. 전북은행, '겨울방학 다다캠프' 성료
  3. 법무보호복지공단 대전지부, 대학생위원회 출범 첫 정기총회
  4. 배재대 라이즈 사업단 성과공유회 개최…대전시와 동반성장 모색
  5. 우송대 유아교육과, 교원양성기관 역량진단 최우수 A등급
  1. 인간보다 AI가 매긴 '지구 가치' 더 높아…충남대 정왕기 교수 연구 이목 집중
  2. 법무부 세종 이전 탄력받나…"이전 논의에 적극 응할 것"
  3. 구즉신협 노조활동 방해혐의 1심서 전·현직 임직원들 '징역의 집행유예형'
  4. 조원휘 "대전패싱, 충청홀대 절대 안돼"
  5. 올 세종교육청 보통교부금 '보정액' 늘어날까

헤드라인 뉴스


설 명절 차례상 비용, 전통시장이 대형마트보다 20% 이상 저렴

설 명절 차례상 비용, 전통시장이 대형마트보다 20% 이상 저렴

설 명절 차례상 비용은 전통시장이 대형마트보다 20% 이상 저렴한 것으로 나타났다. 6일 소상공인시장진흥공단에 따르면 설 차례상을 차리는 데 드는 비용(4인 기준)은 전통시장이 평균 32만 4260원으로, 대형마트 평균인 41만 5002원보다 21.9%(9만742원) 차이가 났다. 품목별로 보면 채소류(-50.9%), 수산물(-34.8%), 육류(-25.0%) 등의 순으로 전통시장이 대형마트보다 가격우위를 보였다. 전체 조사 대상 품목 28개 중 22개 품목에서 전통시장이 대형마트보다 가격이 저렴한 것으로 나타났다. 예컨대 깐도라지..

집단 해고 GM세종물류 노동자들 "고용 승계 합의, 집으로 간다"
집단 해고 GM세종물류 노동자들 "고용 승계 합의, 집으로 간다"

집단 해고로 한 달 넘게 천막 농성에 나섰던 한국GM 세종물류센터 노동자들이 집으로 돌아갈 수 있게 됐다. 지난해 말 한국GM의 하청업체 도급 계약 해지로 일자리를 잃을 상황에 놓였지만 고용 승계를 위한 합의가 극적으로 타결되면서다. 6일 전국금속노동조합 대전충북지부 GM부품물류지회에 따르면 전날 노사 교섭단이 잠정합의안을 도출한 데 이어 이날 노조 지회 조합원 총회에서 합의안에 대한 투표를 진행했다. 총 96명 중 95명이 투표에 참여한 가운데 찬성 74표로 합의안을 가결했으며 이날 오후 2시에는 노사 간 조인식을 진행했다. 노조..

이장우 대전시장 “민주주의에 대한 도전”…대전·충남 통합법 직격
이장우 대전시장 “민주주의에 대한 도전”…대전·충남 통합법 직격

이장우 대전시장이 더불어민주당이 추진 중인 '대전·충남 행정통합 특별법'을 겨냥해 "민주주의에 대한 심각한 도전"이라며 공세 수위를 한층 끌어올렸다. 통합 자체의 명분보다 절차·권한·재정이 모두 빠진 '속도전 입법'이라는 점을 문제 삼으며, 사실상 민주당 법안을 정면 부정한 것이다. 6일 대전시청 대강당에서 열린 '대전·충남 행정통합 타운홀미팅'에서 이장우 대전시장은 "도시 발전을 위해 권한과 재정을 끝없이 요구해왔는데, 민주당이 내놓은 법안을 보고 충격을 받았다"며 "정부가 만들어 온 틀에 사실상 동의만 한 수준"이라고 직격했다...

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 취약계층을 위한 설맞이 사랑의 온정 나눔 취약계층을 위한 설맞이 사랑의 온정 나눔

  • 국민의힘 대전시당, ‘졸속통합, 차별통합 중단하라’ 국민의힘 대전시당, ‘졸속통합, 차별통합 중단하라’

  • 초미세먼지에 갇힌 대전 도심 초미세먼지에 갇힌 대전 도심

  • 단속 무시한 건축 폐기물 무단 투기 단속 무시한 건축 폐기물 무단 투기