미스테리 끄새

youtu.be/LuabSHSa9Xg 암흑물질이 설사 존재한다하더라도 빛에 반응하지 않으므로 우리 눈에 보이지는 않는다. 그러나 학자들은 암흑물질이 존재한다면 일반 물질에 가하는 중력 때문에 간접적인 방식으로 존재를 확인할 수 있다고 설명했다. 은하의 빛이 지구로 오는 동안 어떻게 구부러지는지, 즉 중력 렌즈 효과가 어떻게 나타나는지 밝혀내 빛을 구부러지게 만드는 암흑물질의 위치를 밝힐 수 있다는 것이다. 현재 암흑물질의 존재는 확실한 사실로 받아들여지고 있지만 문제는 이를 어떻게 검출해 내느냐는 것이다. 레이나 마루야마(Reina Maruyama) 예일대 물리학교수는 4×2배열로 탈륨이 첨가된 요오드화나트륨 결정체 106㎏을 사용한 여덟개의 낮은 배경을 사용하여 우주공간에서 날아오는 암흑물질 입자가 요..

youtu.be/zWzrWE7l4Tk 우주의 처음 순간에 대한 설명의 부족함에도 불구하고 빅뱅의 증거가 서서히 나타났지만 곧바로 천체물리학자들은 이에 수반하는 문제점들을 발견했다. 우주 나이가 10만 년일 때 존재하는 요동이 있기 위해서는 현재 알려진 약150억년으로는 너무 짧은 시간이라는 점이다. 라대일 교수는 통계적으로 볼 때 현재의 은하까지 자라려면 최소한 100조년 정도의 세월이 흘러야 한다고 지적했다. 그러므로 은하들이 1백조 년이 아닌 150억년 내에 탄생할 수 있다는 주장은 마치 ‘정상적으로 9개월이 걸리는 아기를 단 30분 만에 태어나게 할 수 있다’고 주장하는 억지라고 설명했다. 아직도 이 문제는 명쾌하게 풀리지 않고 있는데 이를 ‘우주광역구조형성에 관한 문제(the structure f..

youtu.be/ZGjlNeZtN_k 스티븐 호킹 박사의 주장은 사실 과학의 획기적 진전에 근거한다. 지난 수백 년간 과학이 신의 존재를 믿게 하는 전통적인 기반을 조금씩 잠식해 온 것은 사실이다. 인간의 존재, 생명이 살아갈 수 있는 지구, 우주의 질서. 이 모든 것들이 한때 신비롭게 보였지만 지금은 생물과 천문학, 물리학, 또는 다른 과학적 영역에 의해 설명이 가능해 질 정도로 발전했다. 의 션 캐럴 박사는 우주의 신비로운 영역이 계속 남아있을 수 있지만 과학이 궁극적으로 신이 존재할 여지를 전혀 남기지 않을 만큼 완벽한 이해에 도달할 수 있을 것으로 전망했다. 현대에 와서 우주의 진화와 기원을 설명할 수 있는 물리학과 우주론의 영역이 비약적으로 넓어진 반면 신의 영향력이 미칠 수 있는 영역은 급격히..

youtu.be/bExEknlTWLM 호킹의 설명으로 중력과 양자론이 통합될 수 있는 계기를 마련했다고 알려지지만 그의 설명에서 한가지 집고 넘어가야 하는 것은 중력이 우주의 4가지 힘(중력, 약력, 강력, 전자기력) 중에서 가장 약한 이유가 무엇인가하는 점이다. 빅뱅 당시 전자기력과 중력의 힘은 거의 같았다. 그런데 우주가 팽창하면서 중력이 약화된 반면 전자기력은 매우 강한 힘을 갖게 되었는데 이 이유야말로 현 우주의 존재 이유까지 거론된다. 이 문제에 관한 한 호킹과 다른 우주론이 등장한다. 마이클 그린 박사가 주도하는 끈이론이다. 그는 우주를 지배하는 법칙 즉 가장 작은 입자에서 큰 행성, 항성까지 진동하는 끈으로 이루어졌다고 주장한다. 그런데 그는 끈이론을 접목시키면서 우리의 기본 차원 즉 ‘폭,..

youtu.be/iKmSWykJDv4 현 우주가 빅뱅에 의해 만들어졌다고 생각한다면 한 가지 의문이 생긴다. 빅뱅이 어떻게 탄생할 수 있느냐이다. 이 질문에 종교적인 해석이 개입되면 매우 난해한 문제로 변질되기도 한다. 우주가 정말로 전지전능하신 신이 친히 창조한 것인지 아니면 우주가 폭발해 저절로 생겨난 것인가 하는 의문이다. 2010년, 영국의 이론물리학자 스티븐 호킹(Stephen Hawking) 박사는 다소 껄끄러운 이 문제에 대해 캘리포니아공대 리어나드 믈로디노프 박사와 함께 쓴 『위대한 설계(Grand Design)』에서 명쾌하게 설명했다. 그들의 결론은 신이 우주를 창조한 것이 아니라 아무것도 없는 상태에서 저절로 생겨났다는 것이다. 우주는 창조주의 위대한 디자인이 아니라 아무것도 없는 상태..

youtu.be/tncqZIvLCl4 대폭발이론에서 문제점이 야기되자 정상이론이 다시 고개를 들고 있는 것은 사실이다. 그 중에서도 가장 주목받고 있는 이론은 신정상이론이다. 캘리포니아대학교의 제프리 버비지와 막스플랑크천체물리학연구소의 할톤 아프 박사들이 제기한 것으로 우주에는 어떤 시작도 없었고 따라서 종말도 없을 것이며 물질이 계속적으로 창조된다고 가정하고 있다. 이 새로운 모형에서 물질은 우주 안으로 그냥 튀어 들어가는 것이 아니라 많은 ‘작은 폭발들’을 통해 들어간다. 정상우주론 외에도 빅뱅이론에 대항하는 이론들은 여러 개다. 플라스마 우주론, 차가운 대폭발이론, 크로노메트린 우주론과 혼돈에 기초한 우주론과 같은 것이다. 플라스마 우주론은 균일한 플라스마로 시작해서 간단하고 자연적인 방법으로 우주..

youtu.be/Vy5gJS9n18E 그동안 축적된 연구에 의하면 빅뱅우주론이 천문학계의 대세를 이루고 있는 것은 사실이다. 그러나 아직 빅뱅이 모든 천문학자로부터 지지를 받지 못하는 것은 빅뱅에 맞서 영원한 우주를 주장하는 정상상태 우주론도 상당한 지지를 받고 있기 때문이다. 일반 사람들이 다소 혼란스러운 것은 두 우주론의 결론이 정반대라는 점이다. 한마디로 우주가 영원불멸하다는 주장과 그렇지 않다는 것으로 맞선다는 점이다. 정상우주론(steady state theory)은 운동에너지와 인력에 의한 위치에너지가 같은 경우로 태초의 우주가 모든 면에서 지금과 마찬가지라고 설명한다. 1948년도에 영국의 토마스 골드(Thomas Gold), 헤르만 본디(Hermann Bondi) 그리고 프레드 호일(Fre..

youtu.be/RT2ZjlQhf6A 여기서 과학 팁 이야기. 빅뱅은 실제로 우리들이 상상하는 폭발은 아니다. 우선 음파가 존재하지 않았으므로 그것과 연관된 폭음이 있을 리 없다. 또한 빅뱅은 공간이나 시간에서 일어나지 않았다. 우주가 팽창됐다고 말하는 것은 시공간 자체가 팽창함을 의미하기 때문이다. 모든 물체는 빛의 형태로 열을 방출하며, 물체에서 나오는 빛의 파장은 물체의 온도와 밀접한 관계가 있다는 것은 이미 설명하였다. 온도가 높은 물체에서는 에너지가 높은 빛, 즉 파장이 짧은 빛이 나오고 온도가 낮은 물체에서는 반대로 파장이 긴 빛이 방출된다. 빅뱅 직후에는 에너지와 물질 사이에 상호교환이 일어나지만 우주가 팽창함에 따라 온도가 내려가면서 더 이상 상호교환은 일어나지 않았고 이때 남아 있던 빛은..

youtu.be/Hvc2Ur4Mdtg 앨퍼, 베타, 가모프가 제창한 ‘알파-베타-감마’에 대한 논문이 우주가 팽창하는 역동적이라는 것을 알려주었지만 과학계의 최전선에 있는 주류 과학자들은 우주의 팽창을 여전히 선뜻 받아들이지 않았다. 사실 현재와 같은 거대한 우주가 폭발로 생겨났고 단 5분(3분) 만에 모든 물질이 만들어졌으며 현재도 우주가 부풀고 있다는 것을 인정한다는 것이 간단한 일은 아니다. 하지만 그들이 르메트르의 우주 모형에 단단한 물리적 배경을 입혔는데 학자들이 이의를 제기하는 것은 헬륨보다 무거운 원소들이 만들어지는 과정을 설명하지 못했기 때문이다. 그들의 지적에 앨퍼는 헬륨보다 무거운 원소를 만드는 일은 계산만으로 보이는 것이 미진하다고 생각하지 않을 수 없었다. 문제는 헬륨 다음으로 무거..

youtu.be/ScrsJVL6Wgg 빅뱅 이후를 설명하는 것은 비교적 수월하다. 우주의 역사를 담은 필름을 거꾸로 돌려보면 여섯 단계의 중요한 사건들과 만난다. 각 단계에서 우주는 근본적인 변화를 겪는데 이를 ‘냉각’이라 부른다. ① 10^-43초 : 이 기간을 양자역학의 아버지인 막스 플랑크의 이름을 따서 ‘플랑크 시간’이라 부르는데, 탄생으로부터 이때까지 모든 힘은 하나였다. 물질의 입자들은 가장 기본적인 모습을 하고 있었고 단일한 힘을 매개로 하여 상호작용을 하고 있었다. ② 10^-33초 : 강력이 전자기 약력과 결합하고 중력이 혼자 남는다. 이 단계에서 두 가지 중요한 사건이 일어나는데 하나는 우주가 소립자만한 크기에서 커다란 레몬만한 크기로 팽창한다. 이 과정을 인플레이션이라 부른다. 이때 ..