빅뱅..공간과 시간의 창조의 시작점에 대하여..
읽다가 나혼자 보기가 아까워 여러분과 같이보고자 옮겨왔습니다
물론, 이 설은 지금 존재하는 우주의 이론중 가장 설득력
있는 가설일뿐 진리는 아니라는 점을 간과해서는 안되겠습니다..
공들여(?) 옮겨왔으니 재밋게 읽어주세용
빅뱅이론의 배경
1922년에 벨기에의 천문학자이자 성직자인 르메트르는 아인슈타인의 상대성 이
론의 해가 팽창하는 우주를 나타낸다는 것을 보여주었다. 그러나, 전 우주적으
로 볼때 우주는 정적이며 불변하는 것이라 가정하였던 아인슈타인은 자신의 자
존심을 지키기 위해 르메트르의 생각을 일축하고 못마땅한 자신의 수식에 보정
항(correction term)집어 넣었다고 한다.
그런데, 비슷한 시기에 로웰 천문대의 슬라이퍼(Sliper)는 은하계에서 나오는
별빛의 선스펙트럼이 적색 또는 청색 편이를 일으키는 것을 관찰하고 있었다.
(여기서, 스펙트럼의 편이에 대해 쉽게 설명하면, 관측자와 대상과의 움직임
에 의해 빛 또는 소리의 파장이 변하여 빛의 경우 적색 혹은 청색으로 파장
이 바뀌며, 소리의 경우 높은 소리 혹은 낮은 소리로 변하는 것을 말한다.
도플러 효과라고도 하며, 예를 들어 다가오는 기차의 소리는 높은 소리(단
파장)으로 점점 변하며, 멀어지는 소리는 낮은 소리(장파장)으로 변한다.
빛을 예로 들면, 멀어지는 별빛은 적색의 스펙트럼(장파장)이 관찰된다.)
이것은 은하계들 사이의 거리가 멀어지거나 가까와지는 것을 의미하는 것이었
다. 그 후 허블(Hubble)은 아주 멀리 떨어진 은하계에서 나오는 빛을 조사하여
이들은 모두 적색편이를 일으키는 것을 발견했으며, 1929년에 적색편이의 정도
와 그 은하계까지의 거리 사이에는 비례관계가 있다고 하는 허블의 법칙을 발
표했다. 허블의 법칙은 팽창하는 우주를 의미하며, 비례상수인 허블상수로부터
팽창이 시작된 시점을 기준으로 우주의 나이를 계산할 수 있다. 언뜻 생각하면
우주가 지구를 중심으로 팽창한다는 말 같지만, 잘 생각해 보면 팽창하는 우주
의 어느 위치에서 관찰하더라도 우주는 팽창하는 것으로 보일 것이다. 이와 같
이 팽창하는 우주의 필름을 거꾸로 돌리면 우주 전체의 질랴이 한 점에 모인
어느 시점을 생각할 수 있다. 바로 빅뱅의 시점인 것이다.
- 허블은 도플러편이로부너 속도와 거리 사이에 대략 선형적 관계가 성립한다
고 생각했다. 그는 속도가 100만 광년마다 매초 170km씩 증가한다고 생각하
고 그 수를 허블상수라고했다.(H = 170km/s/100만광년) 그런데, 지금에 와
서는 이숫자에 수정이 가해졌는데, 만일 허블상수가 위와 같다면, 우주의
나이는 약 20억년이 된다. 게다가 중력에 의한 제동을 고려한다면 이보다
더 작아야 할 것이다. 지구의 나이가 46억년이라고 알려지는 판에 이러한
수는 넌센스이다. 그래서 수정된 상수는 약 15km/s/100만광년이다.한번,
이 수로 우주의 나이를 직접 계산을 해보자.
우주의 나이 T = 1/H
= 1/(15X10^(-3) m/s/yr) yr->광년
= (66.7 s.yr/m) X (9.46X10^(15) m/yr)
X (yr/3.16X10^(7) s)
= 20X10^(9) yr
= 200억년
(앗!! 중간에 내 계산기가 다운되서..알고보니 건전지가 없었다..계산기도
다운되다니...아흐흑..내꺼 꽤 비싼건데..)
따라서, 지금은 이 수를 우주의 나이로 추정하고 있다.이렇게 나온 나이를
특성 팽창시간이라 부른다.
방사능 연대 측정법으로 구한 가장 오래된 화학 원소의 나이도 약 150억년정도
된다고 한다. 이러한 팽창이 시작된 온도와 밀도 가 엄청나게 높은 태초의 우주
는 러시아의 가모프가 처음 생각했는데, 영국의 Fred Hoyle이 라디오 방송에서
이런 생각을 비웃으며 "그럼 태초에 Big Bang(대폭발)이 있었다는 말이냐?"에서
빅뱅이라는 말이 굳어졌다고 한다.
가모프는 또한 태초에 빅뱅이 있었다면 그 에너지가 지금 절대온도 3도정도의 열
스펙트럼으로 남아있으리라고 예측했는데, 1960년대에 Bell Laboratories에서 마
이크로웨이브 안테나로 통신위성 추적연구를 하던 Penzias와 Wilson이 우연히 우
주의 모든 방향에서 균일하게 지구로 들어오는 3 K 에 해당하는 마이크로웨이브를
검출했다. 이 cosmic microwave background는 빅뱅에 대한 강력한 간접적인 증거
로 받아들여진다.
- 펜지아즈와 윌슨의 발견은 재미있는 일화를 남겼다. 이들이 위성추적을 할때
웨이브의 파장에서 계속 알 수 없는 피크(peak)가 나와서 레이다가 잘못된
것으로 판단하여 레이다를 조사해보니, 새가 둥지를 트고 새끼와 같이 있어서
그 둥지를 깨끗이 ?
