새로운 천문우주 모델: 시간의 팽창과 정지(2)
[2011년 3월 뉴스레터]
공백포함 : 총 2,201자 (3,651byte) 공백제외 : 총 1,672자 (3,122byte)지난 호에서는 우주가 마치 얇은 종잇장처럼 되어 있다는 험프리(Humphreys) 박사의 새 우주 모델을 설명하였다. 이것은 성경의 “하나님이 하늘을 장막(curtain)같이 펴시며(이사야 40:22)” 혹은 “하늘들이 두루마리같이 말리고(이사야 34:4)”라는 표현과 어울리는 모델이다. 만일 하늘(우주)이 잡아 늘여 펼칠 수 있는 천(fabric)과 같이 두께가 매우 얇다면 이는 트램펄린에 비유할 수 있다. 트램펄린의 원형구조 틀 내에 무거운 링을 놓아보자. 그러면 위 그림과 같이 그 링의 무게(질량)가 트램펄린의 천 내에 움푹 들어간 곳(dent)을 만들게 된다. 아인슈타인의 인력에 관한 식들은 더 많은 차원에서 이 같은 방법으로 질량이 공간의 천을 굽게 한다는 것을 말해준다. 여기서 그 덴트(dent)들이 매우 깊지 않기 때문에 이 그림은 뉴톤의 인력에 관한 식들에도 맞아 떨어진다. 여기서 링 주변의 천의 기울기는 중력에 비례한다. 만일 우리가 구슬을 경사 부분에 놓으면 링의 안쪽으로 굴러 들어가려고 할 것이다.
이번에는 그 구슬을 링의 내부에 놓으면 그 평평 한 곳에 그대로 있을 것이며 어느 곳으로도 구르지 않는다. 이곳이 뉴톤과 아인슈타인의 중력의 포텐셜에 관련된 방정식에서 비어있는 구체(sphere) 내에서 중력이 영이 되는 점과 일치한다. 주어진 한 점에서 그 덴트(dent)의 깊이는 그 점에 작용하는 중력에너지와 비례한다. 우리가 트램펄린 위에 링을 놓지 않았다면 링의 내부에 존재하는 점들은 모두 동일한 에너지 깊이를 경험하게 될 것이다. 창조 첫날 험프리 박사는 성경이 말씀하고 있는 하늘 위의 물들에 대하여 깊은 관심을 가지고 있었다. 성경에는 17개 구절에서 우주 공간의 팽창과 함께 물질이 외부로 이동하고 있다고 언급하고 있다. “하늘의 하늘도 찬양하며 하늘 위에 있는 물들도 찬양할찌어다 (시편 148:4)” 이제 트램펄린 비유를 성경 말씀에 적용해 보려고 한다.
먼저 창세기 1장 2절에 언급하는 물을 생각해 보자. “지구(땅)는 형체가 없고 공허하며 어둠이 깊음 위에 있었다. 그리고 하나님의 영이 그 수면 위에 운행하셨다.” 여기서 “깊음(the deep)”에 주목해 보자. 험프리 교수는 허블 우주 망원경으로 볼 수 있는 가시범위 내에 존재하는 모든 은하들 무게의 20배 정도가 깊음의 물질로 본다. 이는 아마도 보통의 액체 물이었으며 직경이 몇 광년 되는 구의 형태였을 것이다(그림 참고). 꼭 그럴 필요는 없지만, 당시에 뉴톤의 중력상수가 현재와 같은 값이었다면, 그 물은 하나의 블랙홀의 사건의 지평선(event horizon) 내에 있었을 것이다. 여기서 트램펄린 위에 있는 링을 그 깊음(the deep)을 뜻하는 무거운 구형 물체로 바꿔 보자. 그 물체는 그 천 위에 더욱 커다란 덴트를 만들 것이다. 그 물체의 주변 천의 경사가 가파른데 이는 중력장이 그 깊음 주변에 매우 강한 것을 의미한다. 여러 조건과 상황들이 매우 복잡하여 오늘날 우리가 이해하는 물리학을 초월할 것이다.
그러나 확실한 사실은 여기서 시간의 팽창(time dialation)이 이루어졌었다고 말할 수 있다. 그 깊음의 구형 물체가 중력의 포텐셜에 의해서 수축하는 동안에 평범한 하루가 지났다. 그러나 빛의 속도 때문에 그 구형 물체는 그 직경의 몇 퍼센트 정도만 수축하게 되었을 것이다. 창조 둘째 날의 시작 하나님이 “그 깊음”의 중앙에 상대적으로 작은 원형의 물을 갈라내셨다. 하나님은 우리 인식으로는 비어있지만 사실 하나의 물질로 된 우주공간의 얇은 영역을 구별하셨는데 그것을 천공(firmament) 즉 궁창(the expanse)이라 불렀다(창1:7).
히브리어로 라퀴아(raqia)는 마치 망치질하여 얇게 펼칠 수 있는 동이나 금과 같은 고체의 물질을 암시한다. 라퀴아는 앞에서 언급한 우주공간의 천으로서 만질 수 없고 볼 수 없는 물질로 구성된 것으로 이해된다. 라퀴아 위에 깊음의 물이 있었고, 물 위에 수십억 광년 확장될 수 있는 더 크게 비어있는 (즉 우리 감각으로는 텅 비었으나 어떤 물질로 된) 공간이 있었다(위 그림). 그리고 나서 하나님은 성경대로 그 궁창(라퀴아)을 펼치(팽창)시기 시작하셨다. 여기서 궁창 위에 있는 물은 공간이 펼쳐짐에 따라 더욱 얇게 되고 궁극적으로 크고 작은 물방울로 나누어졌다. 그리고 그 물방울들은 바깥에서 안쪽으로 얼어 굳기 시작하였다. 그래서 결국 궁창위의 물들은 얼음 입자로 된 구형(우주)의 껍질에 해당하는 영역이 되었다.
- 번역/정리: 이동용 박사 항공기계공학
참고문헌
Humphreys, D.R. 2008, New time dilation helps creation cosmology, Journal of Creation, 22(3): 84-92
Humphreys, D.R. 1994, Starlight and Time, Green Forest, AR: Master Books, 67.