빅뱅 우주론 강의 - 자각하는 우주를 창조한 인간의 위대함.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

우주론을 이해할만한 능력은 딸리지만 그래도 흥미가 있는 탓에 우주론 관련 서적을 몇 편 읽어보긴 하였다.
너무나도 유명한 브라이언 그린의 엘러건트 유니버스, 우주의 구조(the Fabric of the Cosmos), 브라이언 그린 못지않은 필력과 지식을 자랑하는  과학 저널리스트 미치오 카쿠의 평행 우주(Parallel Worlds) 그리고 가장 최근엔 영 잘못 선택한 책이 되어 버리긴 했지만 우주 사용 설명서(A User Guide to the Universe까지...

 

약간씩 관점이 다르긴 하지만 하나같이 훌륭한 우주론 서적이었다.

 

그러나 이 책 '빅뱅 우주론 강의'는 앞서 나열한 책들에서는 찾을 수 없는 장점이 있었다.

 

첫째는 '빅뱅'이라는 사건에 초점이 맞추어져 있다는 점.

 

둘째는 이 책 자체가 '한글'로 기록된 제1텍스트라는 점.
즉 같은 문자로 사유하는 같은 나라 사람이 쓴 책이다보니 쉽게 읽히는 것은 물론 이해도 훨씬 수월하게 된다는 점이었다.

 

물론 여기에서 이 책의 저자이신 이석영 교수님의 해박한 지식과 글쓰기 능력이 상당부분의 공을 차지하는 것은 두말할 필요도 없을 것이다.

 

이 책이 표방하는 바, '모든 사람을 위한'이라는 목적에 너무나도 합치하는 쉽고, 간결하게 그려낸 우주론의 진수, 빅뱅 이론!

책을 읽으며 우주의 역사에 대한 놀라움보다도 더 놀라웠던 것은 바로 이러한 사실들을 인간이 규명해내고 있다는 점이었다.

 

137억년이라는 우주의 역사를 계산하고, 우주의 팽창을 규명하며, 중력과의 관계를 발판삼아 현재의 우주를 규명하는 과정에서 도출된 우주의 구성성분비( 물질 4%,  암흑물질 24%, 암흑에너지 72%) 계산 등....

 

이러한 사유와 생각, 탐구가 내가 속해 있는 생물체인, 인간에 의해서 이루어졌다는 점에서 인간자체의 위대함에 더더욱 놀라움을 금치 못했던 특별한 경험이었다.

 

우주는 인간을 탄생시켰으나 인간은 그 우주를 자각하는 우주로서 탄생시킨 셈이다.
이 어찌 경이롭지 않겠는가?

 

하기는 본 책의 핵심 내용이라 할 수 있는 빅뱅 초기의 세부 사항을 간추려 본 것이다.

 

빅뱅 초기의 역사

 

10의 -43제곱초 ~ 10의 -34제곱초 : 대통일이론(Grand Unification Theory)시대
우주의 온도는 약 10의 27제곱도 - 광자가 따로 존재하지 않았고, 전자기력은 대통일력 안에 묶여 있었음.
보통의 물질입자도 따로 존재할 수 없었음.
온도가 높아 원자핵까지도 녹아 버려 빛과 입자의 원료가 한 덩이가 되어 알 수 없는 에너지의 형태를 취함.
                                              
10의 -35제곱초 ~ 10의 -32제곱초 : 급팽창(Inflation) 시대

- 대통일력에서 강력이 분리됨
                   
10의 -32제곱초 ~ 10의 -4분제곱초 : 강입자의 시대 (Hardron era) -

물질의 기본입자인 쿼크로 구성되는 최초의 원자핵을 포함한 강입자가 만들어짐( 이 입자들은 아마도 빛으로부터 만들어졌을 것임)
정확한 이유는 알 수 없지만 이 때 아마도 반입자보다 약간 많은 수의 입자가 만들어졌을 것으로 추정됨 
         
~ 1초 :

중성자로부터 양성자로의 변환, 양성자로부터 중성자로의 변환
이러한 열적 평형이 지속됨 
우주의 크기는 오늘날의 100억분의 1, 온도는 약 100억도
광자가 가지는 에너지가 양성자와 반응하여 중성자를 만들기에 부족해지기 시작함.
                   
1초   ~ 3분 :

더 이상 양성자를 중성자로 전환시켜줄 수 없을만큼 우주의 온도가 식음
따라서 중성자가 614초를 반감기로 양성자로 전환되면서 중성자 대비 양성자의 수가 빠르게 늘어남 
그 결과 최초로 수소와 헬륨 원자가 탄생함 -> 빅뱅 핵합성(Big Bang nucleosynthesis)

 
~ 1만년 : 우주의 크기는 오늘날의 6000분의 1, 온도는 약 1만도인 빛의 시대(radiation era) -

우주의 팽창이 광자들 때문에 일어난 에너지의 변환에 따라 결정됨.
우주의 크기는 시간의 제곱근에 비례해 커짐(예 : 우주의 나이가 100배 커지면 크기는 10배, 1만배 커지만 크기는 100배)
         
1만년 ~  38만년  : 물질의 시대(Matter era) 또는 먼지의 시대(dust era) : 
우주의 팽창으로 인한 도플러 효과로 광자가 많은 에너지를 잃고 온도가 낮아져 물질이 빛보다 우주 에너지의 더 큰 비중을 차지함
수소 원자핵, 헬륨 원자핵, 자유 전자, 그리고 물질입자 1개당 10억 개 꼴의 광자가 뒤섞인 플라즈마 상태.  
즉 물질과 빛이 여전히 호박죽처럼 엉켜 있는 상태 -> 우주 배경 복사의 근원