[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. 인천 남동구, 2026년 이렇게 달라집니다
  2. 서산시 대산읍 삼길포항, 전국 단위 체류형 관광단지로 키워야
  3. 민간 분양 드물었던 세종, 올 하반기 4000여세대 출격
  4. 갑천 한빛대교 교각에 물고기떼 수백마리 '기현상'… 사람손으로 흩어내며 종료
  5. 대전경찰, 병원서 의료법 위반여부 조사
  1. [썰] 박범계, '대전·충남통합시장' 결단 임박?
  2. "두 달 앞둔 통합돌봄 인력과 안정적 예산 확보를"
  3. 모교 감사패 받은 윤준호 한국스마트혁신기업가협회장
  4. [건양대 학과 돋보기] 논산캠퍼스 국방으로 체질 바꾸고 '3원 1대학' 글로컬 혁신 가속페달
  5. 선박해양플랜트연구소 배터리·수소연료전지 기반 추진시스템 설계 기본승인

헤드라인 뉴스


갑천 물고기떼 사흘째 기현상… 방류 가능성까지 제기

갑천 물고기떼 사흘째 기현상… 방류 가능성까지 제기

대전 갑천에서 물고기 떼 수백 마리가 교각 아래 수심이 얕은 곳으로 몰려드는 이상 현상을 두고 대규모 방생 가능성이 제기됐다. 물고기 떼가 손바닥만 한 길이로 대체로 비슷한 크기였다는 점, 또 붕어 외 다른 어종은 이번 기현상에서 관찰되지 않았다는 이유에서다. <본보 1월 13일자 6면 보도> 13일 오후 1시 30분께 유성구 전민동 한빛대교 교각 주변, 물과 지면이 만나는 수심이 얕은 곳으로 물고기가 몰려드는 현상이 재차 확인됐다. 최초로 발견된 날보다는 확연하게 개체가 줄어 십여 마리 정도 수준이었지만, 사흘째 같은 장소에서 비..

‘비상계엄’ 윤석열에 사형 구형… 특검 "중대한 헌법파괴 사건"
‘비상계엄’ 윤석열에 사형 구형… 특검 "중대한 헌법파괴 사건"

내란 우두머리 혐의로 기소된 윤석열 전 대통령에게 법정 최고형인 사형이 구형됐다. 조은석 내란 특별검사팀은 13일 서울중앙지법 형사합의25부(지귀연 부장판사) 심리로 열린 결심 공판에서 이같이 선고해달라고 재판부에 요청했다. 박억수 특검보는 "비상계엄 사태는 헌법 수호 및 국민 자유 증진에 대한 책무를 저버리고 국가 안전과 국민 생존을 본질적으로 침해한 것으로 목적, 수단, 실행 양태를 볼 때 반국가 활동의 성격을 갖는다"며 "윤 전 대통령이 비상계엄 선포의 명분으로 지적한 반국가세력이 누구였는지 명확하게 드러났다"고 비판했다. 이..

문진석 의원 등 독립기념관 이사들, 김형석 관장 해임 촉구
문진석 의원 등 독립기념관 이사들, 김형석 관장 해임 촉구

충남 천안시에 있는 독립기념관 이사들이 김형석 관장의 해임을 요구하고 나섰다. 더불어민주당 문진석 의원(충남 천안시갑)을 비롯해 백범 김구의 증손인 김용만 의원과 김일진·송옥주·유세종·이상수 이사 등은 13일 국회 소통관에서 기자회견을 열고, “국가보훈부 감사 결과에 따르면 김형석 관장은 독립기념관 설립 목적과 정체성을 정면으로 부정하며 법령을 위반하고 기관을 사유화했다는 사실이 드러났다”며 네 가지를 사유를 들어 해임을 촉구했다. 우선 김 관장의 ‘광복은 연합국의 승리로 얻은 선물’, ‘원자폭탄 두 방으로 일본이 패망, 그 결과..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • ‘자동차세, 1월 연납하고 할인 받으세요’ ‘자동차세, 1월 연납하고 할인 받으세요’

  • 대목에도 한산한 꽃시장 대목에도 한산한 꽃시장

  • 갑천 물고기떼 수 백마리 이상행동 갑천 물고기떼 수 백마리 이상행동

  • 설 연휴 승차권…‘15일부터 예매하세요’ 설 연휴 승차권…‘15일부터 예매하세요’