빅뱅이론
우주에 시작이 있고 우주가 유한할 가능성을 현대적 느낌으로 최초로 언급했던 사람은 과학자가 아닌 극작가 에드거 앨런 포(Edgar Allan Poe)였다. 포는 밤하늘에 어두운 공간이 있는 이유는 별들이 아직 보이지 않는 것일 뿐이고 즉 빛이 지구에 다다를 시간이 안된 것이라고 주장했다. 포의 견해로는, 현재의 우주가 무한히 오랫동안 존재했다면, 설령 빛이 먼 거리를 유한한 속도로 이동했더라도 그것이 지구상의 관찰자에 도달할 시간이 충분했을 것이다. 그러나 우리 우주가 유한한 시간 동안만 존재했다면, 우주의 극도로 먼 곳에서 나오는 빛은 여기 지구에 있는 우리에게 도달할 시간이 충분하지 않을 수 있었다. 그리고 우주가 충분히 오래되지 않았다면 그것의 우주 나이가 무한하지 않음을 의미했다. (p.96)
포의 이 같은 놀라운 통찰력이 빅뱅이론으로 입증되기까지 거의 75년이 걸렸다.
빅뱅이론은 138억 년 전에, 한 점으로부터 폭발이 있었고 이로 말미암아 마치 풍선처럼 우주 공간이 생겼고 그 공간은 지금도 팽창하고 있다는 이론이다. 이 이론은 벨기에의 가톨릭 신부이자 물리학자인 조르주 르메트르(Georges Lemaître)가 허블의 천문 관측자료와 아인슈타인의 중력이론을 통해 얻어진 우주 팽창에 대한 증거를 종합해서 정립한 이론이다.
빛을 분석하는 분광법이 개발되면서 각 은하계가 내는 빛의 분석을 통해 지구로부터의 거리를 측정할 수 있었고 시간이 지남에 따라 빛의 굴절 편차가 달라지는 ‘적색편이’ 현상을 발견하면서 이를 근거로 우리 은하계와 다른 은하계 간의 거리가 멀어지고 있다는 사실, 즉 우주가 팽창하고 있다는 사실을 증명해 낼 수 있었다.
이 현상은 시간을 역으로 돌리면 은하계 간의 각 거리는 점점 더 가까웠을 거라는 것을 의미했다. 이를 초보적으로 쉽게 비유하자면 마치 풍선을 불 때의 풍선 모양을 상상해 볼 수 있다. 즉 우주가 아주 작은 점에서 출발했을 것이라는 것, 이는 우주가 시작점이 있다는 것을 의미했다. 이 이론은 당시만 해도 우주가 영원하고 무한하다는 ’정적 우주 모델’을 정설로 인정하던 과학계를 당혹스럽게 만들었다. 이때 과학자들이 보여주었던 거부감은 기록으로 남을 만했다.
아인슈타인은 빅뱅이론을 받아들이지 않았던(않고 싶어 했던) 대표적인 학자다. 아서 에딩턴 (Arthur Eddington) 역시 빅뱅이론의 허점을 찾고 싶어 했던 과학자였다. 그들의 솔직한 언급을 들여다보면 그 당시 다수 과학자들이 가지고 있던 빅뱅이론에 대한 거부감의 이유를 짐작할 수 있다.
“당신의 계산은 옳지만, 당신의 물리적 통찰은 끔찍합니다.”
“기독교의 창조교리에서 영감을 받았다는 건 물리적 관점에서 전혀 정당화되지 않는..”
(아인슈타인이 르메르트의 빅뱅 우주모델에 대해 언급하며. p.123)
“철학적으로 현재 질서의 시작에 대한 개념은 나에게 불쾌하다. (중략) 나는 그저 현재의 질서가 폭발로 시작되었다고 믿지 않는다. 팽창하는 우주는 터무니없다.... 그것은 나를 맥 빠지게 만든다” (에딩턴 p.125)
이러한 심리적 거부감으로 인해 결과적으로 20세기의 나머지 기간에 물리학자들과 우주론 학자들은 새로운 빅뱅 우주론에 대한 많은 대안을 만들었다. 이들 중 대부분은 무한히 오래된 우주의 개념을 복원하려고 시도했다. 어떤 것은 완전히 유물론적인 세계관에 공개적으로 열성적인 과학자들이 명시적으로 철학적인 이유로 만든 것이었다. (p125~126)
하지만 빅뱅이론이 정설로 인정받기 위해 해결이 필요했던 몇가지 문제 즉 1) 지구의 나이, 2) 탄소와 같은 무거운 원소가 어떻게 생성될 수 있었는지, 3) 빅뱅 당시에 있었을 엄청난 에너지의 흔적 즉 배경복사열이 존재여부 등의 문제가 모두 풀리고 이후 이론물리학의 중요한 새로운 발전은 우주의 시작에 대한 결론을 강화했다(p.140)
빅뱅을 심리적으로 거부하는 과학자가 있었던 반면,
빅뱅이론을 통해 세계관을 바꾸는 과학자들도 생겨났다.
무신론 과학자의 정직한 고백 - Allan Sandage (1926-2010)
1985년, 20세기의 위대한 관측천문학자 중 한 명으로 널리 존경을 받았던 Allan Sandage는 유물론적 과학철학을 가진 그리고 하나님의 존재와 본질에 대한 질문에는 거의 관심이 없는 불가지론자로서도 잘 알려져 있었다. 그러나 그해 2월 강연 중에 그는 우주의 시작에 대한 천문학적 증거를 기술했을 뿐 아니라, 최근의 자신의 개종을 발표하고 어떻게 ‘창조사건’의 과학적 증거가 그의 세계관의 중대한 변화에 기여했는지를 설명함으로써 동료를 포함한 많은 사람에게 충격을 주었다. 그 강의에 참석했던 저자가 기억하는 그의 말이다.
“여기에 오직 초-자연적인 사건으로만 기술될 수 있는 것에 대한 증거가 있습니다. 우리가 알고 있는 물리학의 영역 안에서 이것이 예측될 수는 없었습니다.... 지난 50년 동안에 일어난 일은 천문학과 천체물리학에서 주목할 만한 사건입니다. 하늘을 올려다보면서 어떤 천문학자들은 ‘창조 사건’에 대한 증거가 있다는 믿음을 가지게 되었습니다” (p.138)
종교적으로 불가지론적인 입장을 가진 미국의 유대인 과학자였던 재스트로는 (Robert Jastrow 1925 – 2008) 빅뱅 이론의 명백한 유신론적 함의에 대해 논의했다. 그는 이런 함의가 자신을 개인적으로 불편하게 만들었다는 사실을 인정했지만, 그는 그 이론이 우주의 시작에 대한 확언과 함께 성경에 정통한 신학자가 기대하는 것과 잘 일치하는 관점에서 우주의 기원을 묘사하는 것 같다고 설명했다. 그는 그의 저서 ‘하나님과 천문학자’에서 다음과 같이 말했다.
“명확한 우주적 시작의 발견은 신학자를 제외한 모든 사람이 예상하지 못했던 지극히 이상한 발전이다. 신학자들은 항상 ‘태초에 하나님이 천지를 창조하시니라’라는 성경 말씀을 받아들였다. 이 발전이 예상되지 못했던 것은 과학이 인과관계의 사슬을 시간적으로 거꾸로 추적하는 데 엄청난 성공을 거두었기 때문이다. 이성의 힘에 대한 믿음으로 살아온 과학자에게 이 이야기는 악몽처럼 끝난다. 그는 무지의 산을 올랐다. 그는 막 최고봉을 정복하려는 참이다. 그가 마지막 바위 위로 기어오르자, 그는 수 세기 동안 그곳에 앉아 있던 한 무리의 신학자들에 의해 환영을 받는다.” (p.140)
(to be continued)