[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. '평당 1900만 원대' 세종 스마트시티 2100세대 분양 초읽기
  2. 정부·민주당, 행정수도특별법·행복도시특별법 최우선 처리 약속
  3. 충청권 광역철도 1단계 총사업비 5716억원 확정… 사업 추진 속도 내나
  4. 세종 행정수도 '11월' 중대 기로… 법안 심사에 예산 확보전까지
  5. 대전 구도동 수소생산시설 최적지 제시…개발제한구역 규제 '걸림돌'
  1. 오석진 교육감 국제중·고 설립 내년 기반마련…원도심 교육격차 해소할까
  2. 천문연, ‘우주 팽창 논쟁’ 암흑물질로 새로운 접근 나선다
  3. 대전 서구, 갈마문화공원에 1.6㎞ 무장애 둘레길 조성
  4. 대덕대 야구부 창단 4년만에 프로선수 배출
  5. 대청호보전운동본부 25주년 기념... 앞으로 25년 논의

헤드라인 뉴스


머크, 대전 추가투자 가능성 시사… 지역경제 동반성장은 과제로

머크, 대전 추가투자 가능성 시사… 지역경제 동반성장은 과제로

머크(Merck)가 대전 생산센터 준공을 계기로 추가 투자 가능성을 내비치면서 대전 바이오산업의 확장 여부에 관심이 쏠리고 있다. 특히 KAIST와 공동 연구개발 프로젝트를 다수 진행하고 있는 가운데 향후 연구시설 확충 가능성까지 거론되면서 대전이 머크의 아시아·태평양 생산거점을 넘어 연구개발 중심지로 성장할 수 있을지 주목된다. 29일 열린 머크 대전 생산센터 준공식에서 머크 독일 본사와 독일 정부 관계자들은 대전시의 적극적인 지원으로 대규모 생산시설 건립이 예상보다 빠르게 진행됐다는 점을 높이 평가했다. 외국인투자지역 입주에 따..

국비확보에 `온통대전` 캐시백 더 준다… 최대 18%, 11월 15일까지 한시적 적용
국비확보에 '온통대전' 캐시백 더 준다… 최대 18%, 11월 15일까지 한시적 적용

대전시가 정부의 추가 국비 지원을 확보하면서 지역화폐 온통대전의 캐시백 혜택이 한시적으로 최대 18%까지 확대된다. 29일 대전시에 따르면 행정안전부로부터 추가 교부받은 국비 7억 9500만 원과 기존 확보한 국비를 활용해 이날부터 11월 15일까지 온통대전 캐시백 비율을 일반 시민 15%, 복지대상자 최대 18%로 상향한다. 이번 조치는 전국적인 소비 활성화 행사인 '2026 코리아 그랜드 페스티벌'과 연계해 추진하는 것으로 고물가와 소비 부진으로 위축된 지역 소비를 촉진하고 소상공인의 매출 회복을 지원하기 위해 마련됐다. 이에..

[기획-③] 두 번의 주민투표에도 끝나지 않은 오사카의 선택
[기획-③] 두 번의 주민투표에도 끝나지 않은 오사카의 선택

수도권 일극 체제와 지방소멸 위기에 대응할 해법으로 추진된 충남·대전 행정통합이 첫 출범 목표를 이루지 못한 채 다시 출발선에 섰다. 하나의 경제·생활권을 구축하고 지역 경쟁력을 높이겠다는 구상이었지만, 주민 동의와 재정·권한 이양 등 해결해야 할 과제도 분명해졌다. 행정구역을 하나로 묶는 것만으로 통합의 성공이 보장되는 것은 아니다. 앞서 행정통합을 경험한 일본과 대만 역시 행정 효율화와 재정 기반 강화라는 기대 속에 주민 갈등과 재정 부담, 지역 간 불균형이라는 숙제를 마주했다. 본보는 일본의 헤이세이 대합병과 오사카 행정체제..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • ‘더 화려하고 아름답게’ ‘더 화려하고 아름답게’

  • ‘포기마다 정성 담아’…맛있는 이웃사랑 ‘포기마다 정성 담아’…맛있는 이웃사랑

  • 미래 진로직업 체험 미래 진로직업 체험

  • 올가을 들어 가장 추운 날씨 올가을 들어 가장 추운 날씨