먼 별빛은 오래된 우주를 증거하나?

Categories: 이동용

Wednesday, 29 December 2004

빛의 속도는 절대 불변의 양인가? 문헌에 따르면1676년 이래 약164회 광속을 측정한 것으로 보고하고 있다. 측정된 평균 빛의 속도는 진공에서 초당 299,792 Km, 즉 약 초당 30만 Km 이다. 사실 과거의 광속 측정 값들의 정확도에 대하여 정확히 평가할 수 없고 현재에도 광속의 변화가 거의 없거나 미량이므로 첨단 장치로도 광속의 증감을 증명한다는 것은 매우 어렵다.

여하간 광속이 일정하다는 가정을 사실로 믿을 때 빛의 속도는 1초에 지구둘레를 일곱 바퀴 반의 거리를 진행하는 것이다. 이 빛의 속도로 달리면 지구에서 달까지 가는 데는 약1초 걸리고 태양까지는 약 8분이 소요된다. 말하자면 우리가 현재 바라 보는 태양은 8분전 과거의 태양을 보는 것이며 이 순간 태양이 사라진다 해도 우리 눈에는 8분 후에야 하늘이 깜깜해지는 것이다. 태양계의 끝 행성인 명왕성까지는 광속으로 약 5시간 30분의 거리이고, 태양계에서 가장 가까운 별인 센타우리 까지는 4.5광년의 거리이다. 이처럼 빛이 일정한 속도로 먼 천체로부터 지구를 찾아 온다고 생각할 때 그 별빛을 보는 것은 그 별의 과거를 보는 것이 된다.

그렇다면 별을 멀리 볼수록 더 오래 전의 과거를 보는 것일까? 육안으로 겨우 볼 수 있는 안드로메다 은하를 볼 때 약 200만년 전의 과거를 보는 것일까? 근본적으로 과연 빛의 속도가 일정하다는 가정이 모든 영역(Fields)에서 유효한 것일까? 200만년 전 안드로메다 은하를 출발한 별빛이 엄청난 거리의 공간을 선형적(linear)으로 일정한 속도를 유지하며 달려 오고 있는 것일까? 그 누가 그 사실을 증명할 수 있으며 보장할 수 있는가?

물리학자 Satterfield와 Troitskii 는 광속이 변한다는 제안을 발표하여 학계를 놀라게하였다[1-2]. 그들은 과거 빛의 진행 속도가 오늘 날 보다 매우 빨랐다는 것인데 이 제안은 기존 물리학의 기반을 흔드는 것과 같다. 그 이유는 물리학의 많은 이론들이 광속이 일정하다는 가정을 바탕으로 하고 있기 때문이다. 한편 양자역학(quantum electrodynamics)에서 광속은 빛이 통과하는 영역의 강도 함수(function of the field strength)로 알려져 있다. 즉 광속은 절대 불변의 양이 아니며 변한다는 것이다. 거시 세계를 생각해 보자. 광속은 빛이 통과하는 영역의 강도 함수임으로 자장이나 중력장에서 자장 또는 중력의 세기에 따라 영향을 받는다. 따라서 블랙홀 이론에 따르면 중력이 무한히 크기 때문에 빛 마져 굴절되고 흡수되어 버린다.

1929년 허블은 은하에서 오는 별빛의 파장이 적색 쪽으로 치우치는 현상을 발견하였다. 이것이 소위 적색편이 현상인데 치우침의 정도는 은하의 후퇴 속도에 관계하며 허블은 그 정도가 은하와 지구의 거리에 비례한다는 것이다. 달리 말하면 은하들은 한결 같이 서로 멀어져 가고 있다는 것이며 서로 멀어져 가는 속도와 상호간의 거리가 비례한다는 것이 허블법칙이다. 이 허블법칙은 우주론에서 가장 중요한 기본 법칙으로 현대 천문학의 바탕이다. 우주에 대한 과거의 정적인 생각이 동적인 우주관으로 바뀌게 된 배경은 바로 이 허블법칙이다. 이 법칙에 근거하여 생각해낸 것이 또한 대폭발(빅뱅)이론 임은 두말할 필요가 없다. 이들은 물론 빛의 진행 속도가 일정하다는 가정하에서 이루어진 것임을 주목해야 한다. 빛의 속도가 일정하지 않을 경우에는 이 모든 법칙들이 무너지고 만다.

그러면 과연 먼 곳에서 오는 별빛이 과연 수십억년 내지 수백억년 오래 된 우주임을 증거해 주는가? 이에 대한 확증은 없다. 여러 이유를 들 수 있겠지만 무엇 보다도 앞에서 기술하였듯이 광속이 절대 불변 이라는 가정마져 확증하지 못하기 때문이다. 우리는 우주가 얼마만한 크기로 만들어졌는지 알 수 없다. 20 세기 초까지 우주론에서 가장 중요한 법칙인 상대성 이론을 세운 아인쉬타인도 정적인 우주를 믿었지만 후에 동적 우주임을 인정하고 주장을 바꾸었다. 이처럼 모든 분야의 학설들은 과거에 얼마만큼 확신되어 왔든 지 불문하고 새로운 발견에 의해서 새로운 이론이나 학설로 대치되고 있다.

반면에 성경말씀은 변치 않는 반석이다. 지금까지 역사 속에서 변치 않는 진리가 있다면 그 것은 바로 성경말씀이다. 시편(19:7) “여호와의 율법은 완전하여 영혼을 소성케하고 여호와의 증거는 확실하여 우둔한 자로 지혜롭게 하며” 말씀과 같이 여호와의 율법(여기서 모세오경을 지칭함)은 변치 않는 말씀이다. 또 여호와의 증거는 확실하다. 따라서 과거에는 무시되거나 알려지지 않았던 많은 사건이나 기적이 새로운 지식 덕분에 성경이 결국 옳다고 밝혀지는 경우가 각 분야에서 계속 나타나고 있는 것이다. 결국 우리가 알고 있는 것들은 부분적이며 극히 제한되어 있다는 것을 알 뿐이다.
1. J. Prokhovnik & T. Morris, “A Review of Speed Light Measurements Since 1676,” CEN Tech. Journal, Vol. 7(2), 1993.
2. T. Norman & B. Satterfield, “The Atomic Constants, Light, and Time,” Box 318, Blackwood, South Australia, 5051, 1987.
3. Walt Brown, “In the Beginning”, CSC (Center for Scientific Creation), 5612 N. 20th Place, Pheonix, AZ 85016, 1995.
4. Ken Ham, et. al, “Answers Book,” Master Books Inc., P.O. Box 727, Green Forest, AR 72638.

창조과학선교회 중부지부: 이동용 (PhD in Aerospace Engineering)

Author: 이동용