최근 <빅 히스토리>란 책에서 저자 크리스천과 베인은 인류의 역사를 지구의 역사와 우주의 역사까지 확장하여 큰 그림을 그리려고 시도하였다. 특히 우주의 역사에서는 빅뱅 이론을 마치 우주의 시작과 과거를 올바로 설명하는 증명된 이론인 것처럼 기술하고 있다. 그렇다면 과연 빅뱅은 우주의 시작과 진화를 올바르게 설명하는 증명된 사실인가? 아니면 아직까지 많은 문제를 해결하지 못하고 있는 가설의 단계를 벗어나지 못하고 있는가 검토하는 것이 중요할 것이다.
빅뱅은 확립된 과학적 사실인가?
대중 매체와 과학 교과서에서는 빅뱅을 마치 확립된 과학법칙인 것처럼 소개하고 있다. 먼저 교과서에 자주 소개되는 빅뱅 이론을 지지하는 증거 몇 가지를 살펴보자. 흔히 우주에 존재하는 수소와 헬륨의 비율이 3:1인 것을 빅뱅 이론이 정확하게 예측한다고 생각하는데, 이는 잘못 전달된 것이다. 빅뱅 이론이 이 비율을 예측한 것이 아니라, 관측으로 알려진 이 비율과 일치하도록 빅뱅 이론 속의 변수들을 조정하여 맞춘 것이다. 그리고 일반에게 잘 알려지지 않은 리튬 문제란 것이 있다. 헬륨 다음으로 무거운 리튬의 양은 빅뱅이론으로 전혀 맞추지 못하고 있다. 그런데 대부분의 교과서에서는 리튬 문제는 소개조차 되지 않고 있다.
또 빅뱅 이론은 암흑에너지와 암흑물질에 의존하는 이론인데, 이것들은 그 존재여부와 정체가 무엇인지 전혀 알려지고 있지 않다. 우주 속에서 망원경으로 관측되는 별, 은하, 행성, 우주 먼지 등등 보통 물질은 우주 구성 성분의 5% 밖에 되지 않는다. 우주 구성성분의 나머지 95%는 암흑에너지와 암흑물질인데, 이에 대해서 최근 수십 가지도 넘는 가설들이 계속 제안되고 있다. 그 가운데에는 암흑 물질이 아직 발견되지 않은 특이한 입자라거나, 알려지지 않은 물리 법칙이라거나, 우주적 먼 거리에서 일어나는 중력 법칙의 편차 때문이라는 등등의 가설들이 계속 논문으로 발표되고 있다. 심지어 암흑 에너지는 존재하지 않으며 관측 오류라는 최신 논문도 발표되었다. 이와 같이 진위 여부를 전혀 가릴 수 없으며, 아직 그 정체성도 모르는 암흑 에너지와 암흑 물질에 의존하는 빅뱅 이론이 확립된 과학적 사실이 될 수 없다는 것은 너무 자명한 일이다.
그리고 우주를 탄생시킬 만큼 엄청난 빅뱅 에너지가 최초에 어떻게 존재하게 되었는지 아무도 설명하지 못하고 있으며, 빅뱅 이론의 핵심에 해당하는 우주의 급팽창, 곧 인플레이션이 실제로 있었는지 여부도 모르고 있다. 또한 빅뱅 이론을 지지하는 가장 강력한 증거의 하나라고 알려진 우주배경복사조차도 최근 플랑크 위성이 정밀하게 측정한 결과를 보면, 빅뱅 이론으로 전혀 설명할 수 없는 '비정상 분포'를 보여주고 있다. 우주 배경복사의 '비정상분포'란 전체 우주의 절반은 온도가 상대적으로 높고, 나머지 절반은 낮다는 관측 결과를 말하는데, 이는 현존하는 어떤 우주론으로도 설명이 불가능한 것이다. 캠브리지 대학의 천체물리학 교수인 에프스타티우는 "급팽창 이론이 전혀 예측하지 못했던 이상한 우주 배경복사의 비정상 분포는 우리가 속고 있었을지 모른다는 것을 이야기합니다. 급팽창은 일어나지 않았을 수 있습니다."라고 말하였다.
이와 같은 모든 사실을 가장 잘 알고 있고, 30년 이상 빅뱅 이론을 연구하여 수많은 논문을 발표하였으며, 이 분야에서 최고의 전문가인 프린스턴 대학교 물리학 교수 폴 슈타인하르트는 2011년 에 기고한 글에서 "(과학 교과서에 소개되고 있는) 빅뱅 이론은 '낡은 빅뱅이론'이며, 이제 그것들은 완전히 틀린 것으로 결론 났다"고 말하였다. 우주론을 선도적으로 연구하는 물리학자들 사이에서는 이미 빅뱅 이론은 더 이상 희망이 없기 때문에 대안을 추구하는 연구가 활발하게 일어나고 있다. 영국 임피리얼 대학교 물리학 교수 마구에이조도 오랜 기간 연구해오던 빅뱅 이론을 포기하고 최근에는 변하는 광속이론에 대한 논문을 여러 편 발표하고 있다. 그는 우주 초기에는 빛의 속도가 지금보다 10의 30제곱 배나 더 빨랐다는 논문을 발표하였다.
우주의 참된 과거를 알 수 있는가?
현존하는 세계 최고의 우주론 물리학자들도 서로 완전히 다른 우주 기원론들을 제시한다는 것을 보면, 아직 우리는 우주의 진정한 과거의 모습을 모른다고 말할 수밖에 없다. 그럼에도 불구하고, <빅 히스토리>와 같은 책이나 여러 교과서, 그리고 각종 미디어에서는 빅뱅 이론이 마치 증명된 사실인 것처럼 소개하고 있다. 특히, 대부분의 과학교과서에서는 빅뱅 이론을 통해서 우주의 과거가 다 밝혀졌으며, 더 이상 남은 문제가 하나도 없는 것같이 설명하고 있다.
일부 신학자들과 기독교인들조차도 빅뱅을 사실로 받아들이고, 창세기를 진화적 관점에서 해석하고 있다. 그들은 창세기가 이스라엘 민족의 설화이며, 아담과 이브가 역사적 인간이 아니라고 주장하기도 한다. 성경을 이렇게 해석하면, 과학을 성경 위에 두는 우상 숭배적 성경관이 되어 버린다. 어제까지 확고해 보이던 과학적 진리조차도 오늘에 와서는 달라지는 것을 우리는 늘 보아왔다. 즉, 과학이란 항상 변하는 것이 그 특징이다. 변하지 않는 하나님의 말씀을 가설에 불과한 빅뱅이란 색안경을 끼고 보면 하나님의 창조 진리를 왜곡시키는 잘못을 범할 수 있다
비록 현대인은 별이나 은하 같은 우주의 구조에 대해서는 과거보다 많은 것을 알게 되었지만, 우주의 참된 기원에 대해서는 오랜 옛날이나 지금이나 여전히 아는 것보다 모르는 것이 더 많음을 솔직히 인정하는 용기가 필요할 것이다. 아마 하나님의 우주 창조는 인간 이해의 범위를 영원히 벗어나 있을지도 모른다.
권진혁(영남대학교 물리학과 교수)
