외경감을 갖게 하는 우주—우연의 산물인가?

어떤 사람들은 ‘그렇죠. 우주는 모두 우연의 산물이죠’라고 말합니다. 하지만 어떤 사람들은, 특히 종교인들은 그 말에 동의하지 않습니다. 그런가 하면, 어떤 생각이 옳은지 잘 모르겠다고 하는 사람들도 있습니다. 당신의 생각은 어떠합니까?

어떠한 견해를 가지고 있든, 당신은 우주가 경이로운 존재라는 데는 분명히 동의할 것입니다. 은하를 생각해 보십시오. 관찰 가능한 우주에는 약 1000억 개의 은하가 있는 것으로 추정됩니다. 그리고 각각의 은하는 약 10억 개에서 1조 개 이상의 많은 별들로 이루어져 있는 집합체입니다.

대부분의 은하는 수십 개 내지 수천 개의 은하로 무리지어 은하단을 구성하고 있습니다. 예를 들어, 우리 은하의 이웃에 있는 안드로메다 은하는 우리 은하의 쌍둥이라고 일컬어져 왔습니다. 별들로 이루어진 이 두 개의 거대한 체계는 중력에 의해 서로 결합되어 있습니다. 이 두 은하는 이웃에 있는 다른 몇몇 은하와 함께 은하단의 일부를 구성하고 있습니다.

우주는 수를 헤아릴 수 없이 많은 은하단으로 이루어져 있습니다. 어떤 은하단들은 중력에 의해 다른 은하단들과 결합하여 초은하단을 구성합니다. 하지만 규모가 그보다 더 커지면, 중력은 결합시키는 힘을 잃게 됩니다. 과학자들은 초은하단들이 서로 멀어지고 있음을 발견하게 되었습니다. 다시 말해서, 우주가 팽창하고 있다는 것입니다. 이러한 놀라운 발견이 시사하는 점은, 우주에 시작이 있었으며 그때에는 우주가 지금보다 훨씬 더 작고 밀도가 높은 상태였다는 사실입니다. 우주의 탄생은 흔히 대폭발이라고 일컬어집니다.

어떤 과학자들은 인간이 과연 우주의 탄생 경위를 알아낼 수 있을 것인지 그 가능성에 심각한 의문을 제기합니다. 그런가 하면, 우주가 지성을 갖춘 원인(原因)이 없이 어떻게 존재할 수 있었을지 그 방법에 관해 추측하는 과학자들도 있습니다. 「사이언티픽 아메리칸」지 1999년 1월호에서는 “우주는 어떻게 시작되었는가?”라는 문제를 다루었습니다. 과학자들이 제시한 이론들 가운데 어떤 것들은 이미 미흡함이 드러났습니다. 그 잡지에 보면 이러한 말이 나옵니다. “유감스럽게도, 이러한 생각들은 한결같이 천문학자들이 실험해 보기 ·⁠·⁠· 매우 어려운 것들이다.”

우주가 우연의 산물이라는 생각을 갖기 위해서는, 과학자들이 수없이 일어난 “행운의 사건” 혹은 “우연의 일치”라고 일컫는 것을 믿어야 합니다.  예를 들어, 우주는 아주 많은 양의 가장 단순한 원자들—수소와 헬륨—로 이루어져 있습니다. 하지만 생명이 존재하려면 수소뿐 아니라 그보다 더 복잡한 원자들, 특히 탄소와 산소가 다량으로 필요합니다. 과학자들은 그러한 귀중한 원자들이 어디에서 생겨났는지 궁금하게 생각했었습니다.

생명을 유지시키는 데 필요한 복잡한 원자들이 특정한 거성(巨星)들의 내부에서 만들어지고 있는 것이 우연의 일치에 불과합니까? 그리고 이러한 거성 가운데 일부가 초신성이 되어 폭발하면서 보물 상자를 열듯이 희귀한 원자들을 방출하는 것이 우연에 불과한 일입니까? 이러한 발견을 하는 과정에 참여한 프레드 호일 경은 이렇게 말하였습니다. “증거를 검토해 본 과학자라면 누구라도, 핵물리학 법칙들이 의도적으로 만들어진 것이라는 결론을 내리지 않을 수 없을 것이라고 나는 생각한다.”

그러면 우주를 구성하는 물질을 좀 더 자세히 살펴보도록 하겠습니다.

[4면 네모와 삽화]

팽창 이론

정확한 팽창 속도와 같은 초기 우주의 어떤 특징들을 설명하는 데는 지성을 갖춘 원인이 있을 필요가 없다고 일부 과학자들은 생각한다. 그들은 ‘팽창설’이라고 불리는 한 개 내지 여러 개의 이론을 제시한다. 하지만 우주 팽창 이론은 우주의 기원 문제를 다루지는 않는다. 그 이론은, 우주를 우연히 탄생시킨 그 무엇인가가 이미 존재하고 있었다는 전제 아래에서만 성립한다.

팽창 이론에 의하면, 우주는 1초도 안 되는 순간에 원자보다도 작은 크기에서 우리 은하보다도 더 큰 크기로 커졌다. 그 이후로 우주는 그보다 느린 정상 속도로 계속 팽창해 왔다고 한다. 오늘날, 우주의 보이는 부분은 그보다 큰 우주의 작은 부분에 지나지 않는 것으로 생각된다. 팽창 이론가들은, 보이는 우주가 사방으로 똑같이 질서 정연한 모습을 하고 있을지 모르지만 보이지 않는 더 큰 부분은 그와 다른 모습을 하고 있을지 모르며, 심지어 혼란스럽기까지 할지도 모른다고 주장한다. 천체 물리학자인 제프리 버비치는 “팽창하는 장면을 눈으로 볼 수 있도록 실험을 하는 것은 불가능한 일”이라고 단언한다. 사실, 팽창 이론은 관찰 결과 발견되고 있는 새로운 증거들과 상충된다. 그 이론이 사실이라면, 이제는 반(反)중력이라는 순전히 추측에 근거한 새로운 힘이 있어야 할 것 같다. 하버드 대학교의 과학자 하워드 조지는 팽창설을 가리켜 “이제까지 내가 들어 본 창조 신화와 조금도 다를 바 없는 놀라운 종류의 과학 신화”라고 묘사하였다.

[3면 삽화]

허블 우주 망원경으로 촬영한 이 사진에 보이는 거의 모든 물체는 은하이다

[자료 제공]

3, 4면(흐릿한 사진): Robert Williams and the Hubble Deep Field Team (STScI) and NASA

[4면 삽화]

“핵물리학 법칙들[은] 의도적으로 만들어진 것[이다].”—프레드 호일 경, 옆에 보이는 것은 초신성 1987A

[자료 제공]

Dr. Christopher Burrows, ESA/STScI and NASA

Photo courtesy of N. C. Wickramasinghe