[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. 홈플러스 문화점 결국 폐점... 1월 급여와 설 상여금도 밀린다
  2. 총경 승진도 저조한데 경정 이하 승진도 적어… 충남경찰 사기저하·인력난 심각
  3. 서산지청서 벌금 내부횡령 발생해 대전지검 조사 착수
  4. "대전·충남 통합 때 권역별 인사교류" 장동혁 발언에… 교육계 "통합 취지 무색" 반발 여전
  5. 대전시, 16일 6시부터 초미세먼지 고농도 비상저감조치 발령
  1. 꿈돌이 호두과자 3호점 개소... 관광 핵심 거점 기대
  2. 대전·충남 통합 특별법 통과 시 매년 9조 6274억원 더… 충남도, 특별법 원안 반영 TF 회의
  3. [사이언스칼럼] 국가 전력망의 '대동맥' 충청, 에너지 신산업의 '심장'으로 뛰어야
  4. 16억 전세금 갖고 해외도피한 50대, 경찰 추적 2년만에 검거
  5. 대전동부서, 어르신 대상 '2026 달라지는 도로교통법' 설명나서

헤드라인 뉴스


"통합시 4년간 20조 지원, 서울시 준하는 지위 부여"

"통합시 4년간 20조 지원, 서울시 준하는 지위 부여"

정부가 대전·충남 통합 시 4년간 최대 20조 재정지원, 서울특별시에 준하는 위상과 지위 부여, 2차 공공기관 이전 우대 등 인센티브 지원을 약속했다. 김민석 국무총리를 비롯해 이형일 재정경제부 차관, 최은옥 교육부 차관, 김민재 행정안전부 차관, 문신학 산업부 차관, 홍지선 국토교통부 차관, 임기근 기획예산처 차관은 16일 정부서울청사에서 합동 브리핑을 개최하고 '광역 지방정부 간 행정통합시 부여되는 인센티브안'을 발표했다. 김 총리는 "정부는 대한민국의 재도약을 위해 '수도권 중심 성장'에서 '지방 주도 성장'으로의 대전환을 올..

尹 체포방해 1심 징역 5년…"일신·사익 위해 경호처 사병화"
尹 체포방해 1심 징역 5년…"일신·사익 위해 경호처 사병화"

윤석열 전 대통령이 경호처 직원들을 동원해 자신에 대한 고위공직자범죄수사처(공수처) 체포를 방해한 혐의 등으로 1심에서 징역 5년을 선고받았다. 서울중앙지법 형사합의35부(백대현 부장판사)는 특수공무집행방해, 직권남용 권리행사방해 등 혐의로 구속기소 된 윤 전 대통령에게 징역 5년을 선고했다. 재판부는 윤 전 대통령이 작년 1월 3일 대통령경호처 직원을 동원해 공수처의 체포를 방해한 혐의, 12·3 비상계엄 선포 당시 국무회의 외관을 갖추려 일부 국무위원만 소집해 회의에 참석하지 못한 국무위원들의 계엄 심의권을 침해한 혐의를 유죄로..

`대전~세종~충북 CTX` 완공 로드맵 가시권
'대전~세종~충북 CTX' 완공 로드맵 가시권

대전~세종~충북을 잇는 충청광역급행철도(CTX)의 완공 로드맵이 2026년 조금 더 가시권에 들고 있다. 국토교통부가 지난 15일 충청권 광역급행철도(CTX) 민간투자사업 환경영향 평가 항목의 등의 결정내용을 공고하면서다. 지난해 11월 CTX 민자적격성 검토 통과에 따른 후속 절차 성격이다. 다음 스텝은 오는 2~3월경 전략 환경영향 평가서 초안 제출과 공람 및 주민의견 수렴으로 이어진다. 최초 사업제안서를 제출한 DL(대림)이엔씨 외 제3자 사업자 공모 절차는 올 하반기를 가리키고 있다. 이 과정에서 최종 사업자가 선정되면, 기..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 충청권 ‘초미세먼지 예비저감조치` 발령 충청권 ‘초미세먼지 예비저감조치' 발령

  • 노인복지센터에 울려퍼지는 하모니 노인복지센터에 울려퍼지는 하모니

  • ‘겨울철 화재 조심하세요’ ‘겨울철 화재 조심하세요’

  • 이장우 대전시장 만난 장동혁 대표 이장우 대전시장 만난 장동혁 대표