우주의 건축 (3)

성경 창세기 1장 셋째 절 말씀이다. ‘빛’이란 무엇인가? 물리학적으로 파동적 성질과 입자적 성질을 가진 것으로 표현한다. 그러나 이것은 표현 이지 어떤 과학자도 빛에 대한 정확한 정의를 내리지 못한다. 빛은 한마디로 이야기 하면 전자기적 “에너지”의 모든 영역을 말한다. 빛은 가시광 선뿐 아니라, 자외선, X선, 적외선, 전파를 포함 하며, 열, 소리, 전기, 자기, 분자상호운동의 영역 에까지 해당하는 포괄적인 에너지다. 빛은 에너지의 가장 기본이며 전자기적인 모든 형태를 활성화 시키는데 필수이다. 그러므로 빛을 창조하신다는 말은 시간-공간-물질을 창조하신 하나님께서 여기에 에너지를 추가시키고 계신다는 표현이 가장 적절하다. 빛 가운데 눈으로 볼 수 있는 빛의 영역인 가시광선은 3900-7700Å(옹스트롬=10-8cm) 파장의 범위다. 이 가시광선 범위 내의 파장의 길이에 따라 짧은 것부터 보남파초노주빨 무지개 색으 로 나누어진다. 이 일곱 색깔의 가시광선이 한꺼 번에 와 닿을 때 색감을 구분할 수 없으므로 소백색광이라고 부른다. 우리가 물체를 보고 있다는 것은 실제로 반사된 빛을 인식하고 있는 것이다.

우주의 건축 (2)

성경의 창세기 1장 둘째 절 말씀이다. 이는 1절에 창조된 땅(地)에 대한 구체적 묘사이다. 1절은 ‘지(地)’라는 한자로 2절은 한글인 ‘땅’으로 번역되어 있어서 서로 다른 것처럼 보일 수 있다. 그러나 히브리 원어로는 둘 다 우리가 발을 딛고 있는 지구 에레츠(erets)이다. 영어 성경도 둘 다 우리가 살고 있는 지구(earth), 우리말 성경도 모두 ‘땅’으로 번역되어 있다.

그 땅에 대해 개역개정 성경에서 ‘혼돈과 공허’로 번역한 것은 다소 해석적인 면이 있다. 이는 실제로 ‘물질의 형태가 결정되지 않은 상태며 비어있다’는 표현으로 중립적인 묘사이며, 오히려 하나님의 선한 성품을 드러낸 보기에 좋은 모습임에 틀림없다. 왜냐하면 첫째 날 창조 사역 가운데 빛을 만드시며 “보시기에 좋았 더라”고 하신 일련의 과정에서 발생한 것이기 때문이다. 전능하시며 선하신 것이 하나님의 능력과 성품이며, 이것이 창조 사건에도 그대로 나타나고 있는 것이다.

이어서 “흑암이 깊음 위에 있다”고 하여 주위가 매우 어둡고 깊음은 우리가 상상할 수도 없는 포텐셜(고에너지)의 모습을 그리고 있다. 이때 깊음은 깊은 물을 의미하는데, 홍수 심판 때 “깊음의 샘들이 터지며”(창 7:11)에 등장하는 단어다. 즉 지구는 처음부터 물이 존재하는 상태로 창조되었다는 의미다. 이는 곧바로 하나님의 영이 수면에 운행하시니라”고 하시며 물을 의미하는 ‘수면’이 언급되어 이를 뒷 받침한다. 앞으로 자신의 형상으로 지음 받을 사람이 살게 될 지구를 감 싸며 창조사역에 함께 참여하고 계시는 성령님의 모습을 엿볼 수 있다.

우주의 건축

우주는 거대한 집이다. 즉 우주는 만물이 거할 수 있는 만유의 집이다. 이 거대한 집을 누가 지었나 아니면 저절로 지어졌나? 또 지은 것이 사실이라면 건축 자재는 무엇이며 그 의도는 무엇인가?

성경에서 창세기 1장의 창조 첫째 날에 나오는 요소들은 시간과 공간과 물질과 빛이다. (창1:1-5) 그런데 오늘 날 물리학자들 역시 우주의 건축자재는 시간과 공간, 그리고 물질과 빛이라고 말한다. 또 과학자들은 시간과 공간과 물질은 연합되어 있어서 서로 나눌 수 없고 또한 빛이 없이 이들이 존재할 수 없다고 여긴다. 그러면 이렇게 4가지 요소로 이루어진 우주, 그 끝이 있을까? 그렇다면 시 간과 공간과 물질과 빛으로 이뤄진 우주의 경계는 무엇으로 되어 있다는 말인 가? 이는 시간과 공간을 벗어나 보지 못한 인간의 입장에서 답을 줄 수 있는 문제가 아님이 분명하다. 이는 시공 속에 갇힌 물질계를 다루는 과학의 영역을 벗어나기 때문이다. 그렇다면 먼저 시공을 넘어서 창조를 증거하는 성경을 살펴보자.

“태초에 하나님이 천지를 창조하시니라”(창 1:1)
성경의 첫 구절이며 하나님께서 하신 첫번째 일이다. 모든 것을 초월하신 하나님께서 태초라고 하는 시간의 시작과 동시에 하늘이라는 공간과 지구라는 첫 물질을 창조한 것이다. 여기서 시간-공간-물질은 모두 동시에 함께 창조된 것이다. 시간-공간-물질 이 세 가지를 함께 표현하는 것은 이들을 각각 구분해서 나눌 수 없기 때문이다.
성경의 첫째 날 첫 번째 구절에 사용된 창조라는 단어는 히브리 원어로 바라 (Bara)이며 이는 절대 무(無)에서 무엇인가를 만들어 낼 때 비로서 사용할 수 있 는 단어이다. 여기서 절대 무(無)라는 개념은 시간과 공간과 물질과 빛이 존재하지 않는 상태를 말한다. 그러므로 우주의 끝, 다시 말해서 우주의 경계는 절대 무(無)와 유(有)의 경계를 말한다고 할 수 있다. 따라서 절대 무(無)를 알지 못하는 상태에서 우주의 끝이나 그 한계를 논하는 것은 크게 모순이 된다.

바리온수(중입자) 보존과 반물질의 수수께끼

우주에 보이는 모든 것은 물질이다. 물질은 원자로 이뤄졌는데 원자는 가운데 원자핵과 그 핵을 돌고 있는 전자로 구성되었다. 여기서 원자핵은 다시 양성자와 중성자가 강력하게 결합된 구조이다. 그리고 지금까지 개발된 다양한 가속기들을 통하여 원자핵을 양성자와 중성자로 나눌 수 있었고, 또 분리된 양성자를 더 작게 쪼개는 실험으로 양성자빔을 만들고 이 빔들을 가속시키고 서로 충돌시켜 쿼크(quark)라는 아원자(subatomic particle, 원자보다 작은 입자 혹은 원자를 구성하는 기본 입자)들을 만들어냈다.

지금까지 입자물리에서 발견되었거나 이론으로 추측하는 모든 입자는 기본입자와 이들의 조합으로 이뤄진 합성입자로 구분한다. 기본입자는 물질을 구성하는 가장 작은 입자들이다. 이 기본입자는 스핀값(양자역학에서 입자의 회전정도를 나타내는 고유한 각운동량)에 따라 보손(Boson)과 페르미온(Fermion)으로 구별한다. 먼저 보손은 스핀값이 정수이다. 한편 표준모형에서 페르미온의 스핀값은 반정수(1/2)이며 각 페르미온 입자에 대응하는 반입자가 존재한다. 그리고 페르미온 입자는 다시 강한 상호작용을 설명하는 이론에 따라서 쿼크와 경입자(Lepton)로 나뉜다.

별들의 거리 측정–검증 가능한가?

실제로 별들의 거리를 어떻게 결정할까? 또 결정된 거리는 얼마나 정확한 것일까? 그리고 검증은 가능한가? 여기서 별들의 거리를 결정하는 방법을 소개하려고 한다. 천문학자들은 별들의 거리를 추정하는데 시차(Parallax)방법을 사용한다. 시차라는 것은 소위 겉보기 변위(Shift)를 말하는데 한 물체를 관측할 때 두개의 서로 다른 조준선(Line of Sight)이 교차하면서 배후 면에 만드는 거리이다.

실제로 별들의 거리를 어떻게 결정할까? 또 결정된 거리는 얼마나 정확한 것일까? 그리고 검증은 가능한가? 여기서 별들의 거리를 결정하는 방법을 소개하려고 한다. 천문학자들은 별들의 거리를 추정하는데 시차(Parallax)방법을 사용한다. 시차라는 것은 소위 겉보기 변위(Shift)를 말하는데 한 물체를 관측할 때 두개의 서로 다른 조준선(Line of Sight)이 교차하면서 배후 면에 만드는 거리이다.

s01

지구가 태양의 궤도를 선회함에 따라서 가까운 거리의 별들은 보다 먼 별들 에 대하여 상대적으로 위치가 더 크게 변하는 것으로 보인다. 그림과 같이 1월 에 하나의 별을 관측하고 6개월 후 7월에 동일한 그 별을 관측하면 원거리 배경 에 있는 별들에 대하여 위치가 변한 것을 알 수 있다. 이 때 그 움직인 정도를 각 도로 표시한 것이 그 별의 ‘연주시차(annual parallax)’이다.[1]

d = 206,265 AU/p
여기서 시차각 (p)의 단위는 아크초(arc seconds ”)이며 1도를 3600으로 나눈 매우 작은 각도(0.0002777°)이다. 이는12.8km (8마일) 떨어진 지점에서 6.2cm 직경의 테니스 볼이 이루는 각과 같다. 거리(d)의 단위 pc(parsec)는 206,265 AU, 즉3.26광년(단위 광년은 빛이 진공에서 일년 동안 달리는 거리)이다. 따라서 파 세크(pc) 단위로 하나의 별의 거리(d)는 다음의 간단한 식으로 결정될 수 있다.