유레카 3 - 열여섯번째 이야기
(그것은 일종의 <전원. Power>이다)
1부. 우주
6장. 암흑에너지 2
* 이 글은 <유레카3>의 16번째 글입니다. 우주와 생명에 대한 철학적 진실을 탐구하고, 그를 바탕으로 새로운 삶의 방식을 제시하고자 합니다. 1부 우주, 2부 생명, 3부 길로 구성되어 있으며, 26장 73편의 이야기로 나뉘어져 있습니다. 이 글을 접하시는 모든 분들이 제가 깨달은 것을 함께 깨달아, 지성의 즐거움을 함께 만끽하며, 인류와 생명의 진보와 진화의 길을 함께 걸어가게 되기를 기대합니다.
첫 글 바로가기 > http://cafe.daum.net/harmonism/JN41/146
45. 철학의 눈으로 본 암흑에너지
누구나 다 아는 이야기이지만 장님과 코끼리 이야기를 옮겨보고자 한다.
|
[여섯명의 장님과 코끼리] |
|
옛날에 여섯 명의 장님이 매일 같이 길가에 서서 지나가는 사람들에게 구걸을 했습니다.
그들은 코끼리에 관해 자주 이야기를 들었지만 실제로 한 번도 보지 못했습니다. 장님이 어떻게 볼 수 있었겠는가? 생긴 동물인지 알 수 있다고 생각했습니다. 첫 번째 장님은 코끼리의 옆구리를 만졌습니다.
알 수 있을 걸세.”
습니다. 그는 겨우 코끼리의 꼬리를 잡으며 말했습니다. 같지도 않고, 그렇다고 부채 같지도 않아. 조금의 상식이라도 있는 사람이라면 코끼리가 사실은 밧줄처럼 생겼다는 걸 알 수 있을 거야.”
을 했습니다. 서로가 자기만이 그 동물이 어떤 모양인지를 알고 있다고 믿는 나머지, 상대방이 자기의 의견과 맞지 않는다고 말입니다.
우리 주변에는 이 여섯명의 장님과 같이 자기 주장만 옳다고 타협을 모르는 분들이 너무나 많습니다. (이야기 출처 : http://blog.daum.net/ymc365/7613370) |
여섯명의 장님이 서로 다른 여섯개의 코끼리 형상을 이야기 하였다. 이 여섯 장님이 다 틀린 답을 이야기 한 것일까? 혹시 여섯명 다 맞는답을 이야기 한 것은 아닐까? 다만 우리가 해야 할일은 6개의 답을 퍼즐조각을 맞추듯 그럴듯하게 합쳐보는 일이 아닐까?
이제 나는 96%의 일부를 찾는 것은 과학자들에게 맡겨두고, 철학의 입장에서 암흑물질과 암흑에너지의 역할에 대해 더 큰 비중을 두고자한다. 다른 관점으로 보고자 하는 것이다.
암흑물질은 은하와 그 소속된 별들을 응집시키는 역할을 하고, 암흑에너지는 우주의 공간을 안정적으로 만들어 주는 역할을 한다. 이 두 힘은 결국 우리 우주를 존재하게 하는 기본 값이다. 나는 이것을 팽창력과 수축력이라는 다른 관점으로 보았다. 세 변의 길이가 같은 삼각형이 정삼각형이지만, 세 각의 크기가 같은 삼각형도 정삼각형이다. 장자의 이야기에 나오는 내가 밟고 있는 땅을 광학물질이라 한다면, 그 땅을 떠받치고 있는 나머지 땅이 암흑물질이며 암흑에너지의 역할이다.
이것의 많은 부분은 내부에 존재하는 것이 아니라, 우주 외부에서 작용하는 힘이거나 숨어있는 힘이지 않을까? 우주 시스템 내부에 이렇게 많은 물질과 에너지가 실존한다면 인류의 과학은 이미 그것을 발견하였을 것이다.
우리가 컴퓨터상에 가상공간을 만들어 어떤 시뮬레이션을 시현하다고 한다면, 마땅히 그 가상공간을 유지시켜줄 에너지원이 필요하다. 그것은 일종의 <전원. Power>이다.
우리 우주가 일종의 시뮬레이션이라는 전제를 이해한다면, 우리 우주에 내부에서는 해결할 수 없는 외부의 힘이 존재하는 것은 어쩌면 당연한 일이다.
암흑에너지와 암흑물질은 시뮬레이션 우주의 전원이고, 상수로 나타날 것이다.
이석영교수는 암흑에너지의 한 예로 사랑의 힘을 이야기하였다. 사랑에는 분명히 힘이 있지만 그것은 물질과 에너지의 역학 관계나 우주를 지배하는 네 가지의 힘으로는 설명이 되지 않는 힘이다. 우주 내부에 숨어있는 힘과 우주 외부로 부터 오는 힘. 그것은 우리가 잃어 버린 또 다른 반물질의 우주일 수도 있고, 순수하게 우주 밖 본질의 공간일 수도 있을 것이다. 다만 장님의 코끼리처럼 그럴듯하게 추정을 해 본다면, 암흑물질의 대부분은 입자의 내부에 수축되어 숨어있는 힘일 것이고, 암흑에너지 중 암흑물질의 수축력에 대응하는 팽창력은 수축력과 같을 것이고, 나머지 전체의 절반의 힘은 외부에서 들어오는 전원일 것이다. 그것은 어쩌면 생명과 관계가 있지 않을까?
동굴 광장은 온통 은하와 별들의 축제이다. 한참 동안 황홀경에 빠져 은하와 은하 사이를 헤엄치는 상상을 하는데 광장 한쪽 문에 불이 켜지고 '출구 Exit'라 표시된 불이 들어온다. 이제 이 동굴 광장을 떠나야 할 때가 온 것 같다.
이제부터 나는 외부에서 들어오는 힘과, 외부의 프로그래머에 대한 이야기를 해야 한다. 과학은 아마도 한참 후에나 이 이야기를 하게 될 것이다. 과학자들은 할 수 있는 온갖 노력을 다 기울여 우주의 구성과 역학관계를 찾을 것이고, 또 새로운 것을 밝혀낼 것이고 진보할 것이다. 그런 진보가 거듭될수록 결국은 우주 외부의 조력자를 인정하려는 측과 인정하지 않으려는 측의 경쟁이 있을 것이다.
우주의 움직임과 형상과 역사를 밝혀내는데 가장 큰 역할을 한 조력자 둘을 꼽으라면 망원경과 입자가속기일 것이다.
망원경은 우주를 바라보는 인류의 눈이다. 망원경이 한 단계씩 발전될 때마다 우주에 대한 인류의 시각도 한 단계씩 높아지며 달라진다. 그 때마다 우주의 새로운 모습이 드러나면서 인류는 우주의 아름다운 진실을 감상하게 되었다.
입자가속기는 우주의 프로그래머인 주방장의 요리비법을 훔쳐보는 열쇠구멍이다. 소스는 어떤 재료를 어떻게 혼합하는지, 조그마한 동그랑땡은 어떻게 반죽했는지 커다란 피자는 또 어떻게 만드는지 훔쳐보고 따라해 보는 도구가 입자가속기이다.
46. 망원경 이야기
망원경의 시작은 우연이었다.
1608년 네덜란드 미델부르크시에서 안경점을 하고 있던 한스 리페르세이(Hans Lippershey)는 우연히 렌즈 두개를 가지고 풍경을 보다가 이것이 물체를 확대해 보여준다는 사실을 발견하였다.
1609년 5월 갈릴레오 갈릴레이(Galileo Galilei)는 네덜란드에서 만들어진 망원경에 대한 얘기를 듣고 직접 렌즈를 연마하여 직경 1.5cm인 망원경을 만들어 천체 관측에 사용하였다. 먼저 달 표면에서 분화구를 관측 하였으며,은하수를 관측하여 그것이 별들로 이루어졌다는 사실을 밝혀냈다. 목성과 목성의 4대 위성, 토성의 고리, 태양의 흑점 등등 놀랄 만한 관측결과를 많이 발표했다.
UN에서는 이 역사적인 과학의 진보를 기념하여 갈릴레이가 천체관측을 시작한지 400주년이 되는 2009년을 ‘세계 천문의 해’로 지정하였다.
(갈릴레이의 망원경)
1611년 케플러는 지금도 일반인들이 주로 사용하는 두개의 볼록렌즈를 사용한 케플러 식 굴절망원경 개발하였으며, 뉴턴(Newton)은 빛을 굴절시키지 않는 망원경에 대해 연구하여 청동으로 연마한 2.5cm의 오목거울과 평면경을 사용하여 길이 15cm의 '뉴턴식 반사망원경'이 만들었다. 현대의 천문대에 설치된 천체망원경들은 대부분 뉴턴의 망원경을 응용 발전시킨 반사식 망원경이 사용되고 있다.
(뉴턴이 직접만든 2인치 반사 망원경 모형)
육안으로 볼 수 있는 5개의 행성(수성, 금성, 화성, 목성, 토성)은 고대로 부터 관측되어 왔다. 이들 외에 또 다른 행성이 존재한다는 사실을 처음 발견하게 된 것은 영국의 천문학자 윌리엄 허셜(Friedrich William Herschel)이 천왕성을 발견한 1781년이다.
수천 년 간 5개의 행성들만이 관측되어 온 것에 비교 한다면 1781년에 이루어진 천왕성의 발견은 우주를 향한 인류의 큰 한걸음이다.
허셜은 1785년 영국의 슬라우에 당시로서는 혁신적이라 할 수 있는 48인치 구경의 대형 천체망원경을 건설했는데 이 망원경은 그 후로 50년간 세계에서 가장 큰 망원경이 되었다.
이 망원경은 초점거리가 40피트라는 의미로 Great Forty-Foot telescope 라고 불렸다.
(허셜의 40피트 망원경)
1929년 허블은 윌슨산 천문대의 Hooker 100인치 망원경을 이용해 약 10년간의 연구 끝에 멀리 떨어진 은하일수록 빠르게 멀어져간다는 ‘허블의 법칙’을 발견하였고, 이는 빅뱅 우주론의 확고한 증거가 되어 고대로부터 내려온 영원무궁한 불변의 우주관의 붕괴를 가져왔다.
(빅뱅우주론의 기초를 놓은 허블이 사용했던 100인치 망원경)
1930년에 버나드 슈미트 (Bernhard Schmidt)는 반사망원경에 카메라를 장착한 새로운 형태의 망원경을 만들어 최근에 아마추어 천문가에게 선호의 대상이 되는 슈미트 카세그레인식이라는 망원경을 낳게 되었다.
인류의 우주에 대한 호기심은 날로 커지고 과학은 그 호기심을 대형 천체망원경으로 응답하였다.
1948년에 완성되어 무려 45년간 세계 최고성능을 자랑하였던 미국 팔로마산 천문대의 5미터 구경의 헤일 망원경(Hale telescope), 1993년 약 1미터 크기의 작은 육각형 반사경 36개를 이용하여 직경10미터 크기의 초대형 반사경으로 만든 Keck 망원경, 8.2미터의 초대형 망원경 4대를 설치하여 1998년 칠레 아타카마 사막의 파라날(paranal)에 건설한 새로운 반사경 방식인 VLT, 이 후 VTL 형식의 구경 8.1미터의 미국의 Gemini North 망원경(1999년)과 하와이 마우나케아산에 8.3미터의 구경을 가진 일본의 스바루(Subaru) 망원경이 건설되었다.
(일본의 스바루(Subaru) 망원경)
아래는 갈릴레이 이후 현재까지 등장한 주요 천체망원경들의 구경을 비교한 그래프 이다. 붉은색이 굴절망원경, 푸른색이 반사망원경 이며 구경의 단위는 미터 이다.
한편 지상에서의 관측은 대형 반사경을 사용한다고 해도 대기의 요동에 의한 상의 흔들림과 대기를 구성하는 분자들의 흡수와 산란 등 으로 인한 관측의 어려움이 존재한다.
마침내 인류는 1990년 우주공간에 허블우주망원경을 설치한다.
허블우주망원경은 주반사경의 직경이 2.4미터에 불과함에도 불구하고 지상의 대형 천체망원경들의 최소 10배 이상의 분해능을 발휘하여 그야말로 혁명적인 영상을 제공하게 된다.
허블 우주 망원경의 혁명적인 영상은 인류의 우주관측과 우주론에 혁명적 변화를 가져온다.
(허블 우주 망원경)
(스바루 망원경과 허블 망원경의 비교)
미래의 우주 망원경 제임스 웹 프로젝트.
허블 우주 망원경의 혁혁한 공로에도 시간이 지남에 따라 노후해 가는 것은 막을 도리가 없었다. 수리에도 한계가 있었는데 한번 수리하는데 매번 비싸고 무거운 장비들과 우주인들을 보내야 했고 어마어마한 비용을 동반했다. 이에 새로운 우주망원경이 필요했는데 과거 대대적인 우주 프로젝트를 성공적으로 진행시켜 유명해진 NASA의 제2대 국장, 제임스 웹의 이름을 따 와 '제임스 웹 우주망원경 프로젝트'라 명명되었다.
차세대 프로젝트는 기존 허블보다 미러 크기는 약 6배나 더 커지고, 그동안 눈부시게 발전한 인류의 온갖 최첨단 광학 전자 공학 신기술들을 총망라된다. 허블 우주망원경은 지상 약 569km의 궤도에 떠있는 반면, 제임스 웹 우주망원경은 지상 약 150만km까지 멀리 띄워져 종전과는 비교할 수도 없이 더 많은 빛을 모을 수 있고 간섭도 최소화 하며 훨씬 멀리 선명하게 볼 수 있도록 제작된다.
(허블망원경과 제임스 웹 망원경의 미러 비교)
제임스 웹 우주망원경은 이제 대부분의 테스트가 끝났고 발사될 날짜만 기다리고 있다.
제임스 웹은130억 년 전의 초기 우주의 모습은 물론 우주의 빛의 기원, 은하계의 생성과정, 태양계의 유지 원리 등의 비밀을 우리 인류에게 더 자세히 알려주고, 암흑물질과 암흑에너지에 대한 단서도 찾아 줄 것으로 기대한다.
(제임스 웹 우주망원경의 가상도)
나는 이제 문을 열고 동굴광장을 나간다. 암흑에너지는 시뮬레이션 관념 우주의 새로운 단서이다. 그것을 통해 나는 또 다른 진실의 문과 맞닥뜨릴 지도 모른다.
다시 한 번 내가 이 글을 쓰는 목적을 상기하고자 한다.
<진실을 바탕으로 진리를 구한다.>
원문 ; 2014년 2월 24일
1차 수정 ; 2014년 4월 16일
2차 수정 ; 2014년 10월 19일
3차 수정 : 2015년 12월 1일