새로운 천문우주 모델: 시간의 팽창과 정지(6)

[2011년 7월 뉴스레터]

아인슈타인의 일반 상대성 이론에 나오는 중력장에 관한 방정식들은 매우 비선형(nonlinear)적이기 때문에 직접 해(solution)를 구할 수 없다. 따라서 이 방정식들의 정확한 근사해를 구하는 것이 천문우주학의 관건이다. 여기서 중력장에 관한 방정식의 해를 시공 메트릭 (metrics of spacetime)이라 하는데 이 메트릭은 시공에 있는 물체의 관성운동뿐만 아니라 시공의 구조를 설명할 수 있도록 해준다. 지난 칼럼들을 통하여 험프리 교수가 제안한 메트릭을 통하여 공간과 시간의 팽창에 대한 새로운 천문우주 모델을 소개하였다. 그러니까 어떻게 수백만 광년 떨어진 별빛들을 지구에서 수천 년의 짧은 시간에 볼 수 있게 되었는지 새로운 메트릭에 의거한 천문우주 모델을 설명해 왔다.[1. 2]

이번 마지막 칼럼에서는 시간의 팽창에 대한 독립적인 증거들을 다루려고 한다. 시간의 팽창에 관한 독립적인 증거 험프리 교수는 지구시간 보다 우주시간이 더욱 빠르게 흘러왔다는 그의 이론을 지지하는 독립적인 증거들을 직접 탐구하였다. 그중에 하나가 지르콘(Zircon) 속에 들어있는 헬륨의 확산 속도에 의한 나이 측정이다. 화강암(granite) 내에는 미세한 지르콘(zircon)들이 균일하게 분포되어 있는데 이 작은 지르콘 속에는 헬륨가스가 존재한다. 그는 이 헬륨이 지르콘을 빠져나가는 속도를 바탕으로 나이를 계산한 것과 우라늄-납 붕괴속도에 바탕을 둔 계산치와 비교하였다. 그 결과 우라늄-납 붕괴속도에 바탕을 둔 나이는 45억 년이었다(역자주: 이는 일반 세속 과학자들이 그들의 방법으로, 즉 그들이 추정하는 초깃값과 붕괴속도를 사용하여 계산한 연대임). 그러나 지르콘 속으로부터 나오는 헬륨에 의한 나이는 6000년 (+ 2000년의 오차)에 불과함을 발견하였다.[3] (역자 주: 한 개의 지르콘에 두 가지의 시간이 사실로 공존하는 것처럼 보인다. 그러나 둘 다 사실일 수 없다. 그런데 우라늄-납 붕괴 과정이 급가속 되었다면 두 가지 시간 측정이 모두 설명될 수 있다). 빅뱅우주론에서는 우주 공간의 팽창이 우주의 한 점을 중심으로 시작하였다고 보지 않는다.

오히려 하나의 풍선 같은 구체의 표면에 존재하는 것과 같이 별들과 은하들 이 확산되고 있다고 가정한다. 반면 험프리 교수는 우주 공간을 통한 별들과 은하들의 위치에 대한 연구를 통하여 별과 은하들이 우리 은하인 밀키웨이를 중심으로 불연속적인 동심원(quantized concentric shells)으로 분포되어 있음을 발견하였다.[4] 우주에 우연히 그와 같은 특별한 위치에 지구가 존재하게 될 가능성은 수학적인 확률로 1조분의 1에 불과하다. 빅뱅이론에서는 우주가 어떤 특별한 위치와 유일한 중심을 가질 수 없다. 그럼에도 그들은 지금까지 이렇다 할 성과 없이 계속 다른 해석과 이론들을 제시해왔다. 하지만 별과 은하가 우리 은 하를 중심으로 동심원적으로 분포해 있다는 사실은 빅뱅 가설을 부정하면서 시간팽창이 만들어 내는 무시간 영역을 말하는 험프리 교수의 해(solution)를 지지하고 있다. 무시간 영역은 (역자 주: 마치 지르콘 속에서 6000년의 헬륨 시간과 우라늄-납이 45억 년에 비하면 무시간처럼 보이듯이) 지구시간과 우주시간을 조화시킬 수 있게 한다. 험프리 교수가 지금 발표하는 이 모델을 확신하는 가장 확실한 증거는 태양으로부터 멀어져 태양계 밖으로 나가고 있는 파니오니아 10호와 11호를 비롯한 우주선들이 비정상적인 속도를 겪고 있는 이유에 대한 설명일 것이다. 지난 수십 년 동안 NASA의 과학자들은 멀리 멀어져 가는 이 우주선들이 예상과는 반대로 속도가 느려지는 것을 관찰해 왔다. 그 이유에 대하여 여러 이론들이 제안되었지만 아직도 풀리지 않는 수수께끼로 남아있다.

이 현상을 기존 과학으로는 설명하지 못하기 때문에 소위 파이오니아 효과(Pioneer effect)라고 부른다.[5] 그런데 이 수수께끼 문제는 험프리 박사의 새로운 천문우주 모델을 통하여 깨끗이 설명이 된다. 만일 하나의 거대한 부피의 빈 공간이 우주의 물질로 둘러싸여 있다면, 그래서 물질의 중심이 있다면, 그 물질은 하나의 깊은 중력장의 포텐셜 우물 (gravitational potential well)을 갖게 된다. 이는 이전에 트램펄린의 비유로 설명한 바와 같이 시공을 상징하는 트램펄린 위에 거대한 중력이 만들어 내는 덴트(움푹 들어간 우물)와 같다. 만일 하나님이 장력을 높여서 그 우주 공간이 확장되고 그 물질이 외부로 퍼져나간다면 그 중력장의 우물의 깊이는 점점 감소하게 된다. 

아인슈타인의 방정식에 대한 험프리 교수의 해에 따르면 줄어드는 그 우물의 깊이는, 우물 안에 있는 레이더로 측정될 때, 그 깊이가 계속 해서 짧아지고 그 효과로 가속되는 것을 관측하게 된다는 것이다. 이가 속의 크기는 중력포텐셜(중력장의 한 지점에서 단위 질량이 가지는 에너지) 우물의 밑부분이 중력에 의한 시간 팽창을 드러내는 임계깊이(Critical potential) 위로 아직 올라 오지 않았음을 의미한다.(즉, 아직까지 시간팽창 효과를 보이고 있어 기대했던 속도와 다른 속도가 관찰 되게 된다). 따라서 파아오니아 효과는 창조과학자들이 주장하는 우주론의 몇 가지 핵심 사항들을 지지하고 있다. – 즉 물질의 중심, 우주의 팽창, 최근의 시간팽창 같은 것들이다. 반면에, 물질의 중심이 없다는 빅뱅이론 지지자들에게는 이러한 설명이 불가한 것이다.

• 번역/정리: 이동용 박사 (항공기계공학)

참고문헌

1. Vardiman, L. and Humphreys, D.R. 2011, A New Creationist Cosmology: No Time at All, Acts & Facts. 39 (Part 1, 2010) and 40 (Part 2, 2011).
2. Humphreys, D.R. 2008, New time dilation helps creation cosmology, Journal of Creation, 22(3): 84-92
3. Humphreys, D.R., 2005, Young Helium Diffusion Age of Zircons Supports Accelerated Nuclear Decay. In Radioisotopes and the Age of the Earth: Results of a Young-Earth Creationist Research Initiative, Vol. 2.
4. Humphreys, D.R., 2002, Our galaxy is the centre of the universe, “quantized” red shifts show, Journal of Creation. 16(2): 95-104.
5. Humphreys, D.R., 2007, Creationist cosmologies explain the anomalous acceleration of Pioneer spacecraft, Journal of Creation, 21(2): v61-70.