[바이오로고스 Common Questions] 13. "미세조정"과 "다중우주"는 신에 관해 무엇을 말할까요?

과학과 신학의 대화
2020-09-29
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"미세조정"과 "다중우주"는 신에 관해 무엇을 말할까요?
What do “fine-tuning” and the “multiverse” say about God?

 

 

어떠한 세계관을 가진 과학자들이라도 우리 우주의 물리적 상수와 초기 우주 상태가 절묘하게 생명체를 위해 미세조정되었다는 것에는 모두 동의합니다. 물리학에서 다중 이론은 우리 우주가 수많은 우주, 즉 다중우주라고 알려진 것 중 하나일지도 모른다고 예측합니다. 일부 기독교인들은 미세조정은 하나님의 존재를 증거 한다고 주장하는 반면, 일부 무신론자들은 하나님 대신 다중우주를 주장합니다. 신의 존재가 과학적 질문이 아니기 때문에, 과학만으로는 어떤 결론도 도출할 수 없습니다. 그러나 우리의 질서 정연한 우주는 생명체에 꼭 맞는 세상의 창조주로서의 하나님을 이해하는 기독교인들의 믿음과 공명합니다. 신앙의 눈을 통해 보았을 때, 우리는 우리 삶의 터전인 지구를 포함하는 풍부하고 복잡한 우주를 만드는 인격적인 하나님을 봅니다. 비록 다중우주 이론이 궁극적으로 우리의 우주가 어떻게 시작되었는지 과학적으로 설명한다고 해도, 그 다중우주 자체는 여전히 하나님의 창조물일 것입니다. 과학적인 설명은 하나님을 대신할 수 없으며, 오히려 창조주 하나님에 대한 우리의 경이와 찬양을 증대시킬 뿐입니다.

 

미세조정은 자연의 물리적 상수의 놀라운 정교함과 우주의 초기 조건을 나타냅니다. 지구와 같이 거주 가능한 행성이 어떻게 존재할 수 있는지 설명하기 위해선 이러한 기본적인 상수들이 적절한 값으로 설정되어야 합니다(예를 들어, 적절한 라디오 방송국을 찾기 위해 다이얼을 조정하는 것처럼). 심지어 우주가 만약 약간만 다른 값으로 물리적 상수를 가졌다면, 우주는 생명체를 지지할 수조차 없었을 것입니다. 우주는 너무 빨리 팽창하거나, 결코 탄소 원자를 형성할 수 없었거나, DNA와 같은 복잡한 분자를 절대 만들 수 없었을 것입니다.

 

다중우주는 우리 우주가 무한히 많은 우주 중 하나라는 생각입니다. 존재할지도 모르는 가능한 많은 우주 중에서 각각 다른 세기의 힘과 입자의 성질을 가지고, 우리 우주는 우리가 알고 있는 것처럼 생명체를 살 수 있도록 해주는 극히 적은 수의 우주 중 하나인 것입니다. 사람들은 미세조정과 다중우주에 어떻게 반응할까요? 그들은 하나님에 대한 우리의 이해에 대해 무슨 생각을 할까요?

 

 

미세조정은 "딱 적당한" 성질을 나타냅니다.

 

우리 우주는 정교한 값으로 설정된 몇 가지 속성을 가지고 있으며, 그 값을 약간 변경하면 우리가 알고 있는 것처럼 생명체가 생기지 않았을 것입니다. 여기 세 가지 예가 있습니다.

 

중력의 세기

 

수십억 년 전에 빅뱅이 발생했을 때, 우주의 물질은 균일하게 분포하고 있었습니다. 거기엔 별, 행성 또는 은하는 물론, 우주의 암흑 공간에 떠있는 입자하나 조차 없었습니다. 빅뱅으로부터 우주가 팽창됨에 따라, 중력은 그 물질을 매우 부드럽게 잡아당겼고, 덩어리로 모아진 그 물질들은 결국, 별과 은하가 되었습니다. 그러나 중력은 딱 적당한 세기의 힘을 가져야만 했습니다. 만약 조금만 강했다면, 모든 원자는 하나의 큰 공으로 뭉쳐졌을 것입니다. 그리고 우리 우주의 앞길은 우주 대수축 안에서 순식간에 붕괴되었을 것입니다. 그리고 만약 중력이 조금만 더 약했더라면, 팽창되는 우주는 원자들을 너무 넓게 분포시켜서 그 원자들은 결코 별과 은하로 모일 수 없었을 것입니다.

 

별이 형성되기 위해 중력의 세기는 완벽하게 알맞아야만 합니다. 그러나 여기서 '완벽하게'라는 말은 무슨 뜻일까요? 글쎄요, 만약 우리가 중력을 조금이라도 변화시킨다면-말하자면, 10억 분의 1 정도의 아주 적은 양이라도 크거나 작게 중력의 세기를 바꾼다면-우주는 너무나 달라져서 거기엔 별도, 은하도, 행성도 없을 거라고 합니다. 그리고 행성이 없다면, 생명도 없을 것입니다. 값을 약간만 바꾸면, 우주는 아주 다른 경로를 따라 진화합니다. 그리고 현저하게, 이러한 다른 경로들 모두는 생명체가 없는 우주를 만들어내게 됩니다. 우리 우주는 생명체에 우호적이지만, 이것은 오로지 우리 우주가 지난 137억 년간 액체의 물과 풍부한 화학작용을 겸비한 거주 가능한 행성을 탄생시킨 특별한 방법으로 전개되어 왔기 때문입니다.

 

탄소의 형성

 

탄소는 알려진 모든 생명체의 근간이 되는 원소입니다. 탄소 원자는 융합 반응에 의해 별들의 중심에서 형성됩니다. 이 반응에서, 세 개의 헬륨 원자가 충돌하고 융합되어 하나의 탄소 원자를 만들게 됩니다. 그러나 그 융합 반응이 일어나기 위해서는 에너지 수위가 아주 적당한 방법으로 따라와줘야만 합니다. 그렇지 않으면 그 세 개의 헬륨 원자가 융합되기 전에 서로 튕겨져 나올 것입니다.

 

이러한 범상치 않은 에너지의 균형을 이루기 위해서는 두 가지의 물리적 힘(강력과 전자기력)이 아주 적당한 방법으로 협력해야만 합니다. 강력이나 전자기력에 약간만이라도 변화가 주어진다면, 에너지 수위를 망가뜨려 탄소의 생성을 크게 감소시킵니다. 두 힘의 값은 탄소가 효율적으로 생성되도록 조정되어서 우리가 평생 필요로 하는 만큼의 풍부한 원소의 양을 얻게 해 주었습니다.

 

DNA의 안정성

 

모든 원자는 양성자와 중성자로 이루어진 핵을 가지고 있으며, 그 주위를 빙빙 도는 전자구름을 가지고 있습니다. 원자가 다른 원자와 결합하여 분자를 만들 때, 전하를 띤 양성자와 전자는 서로를 잡아당기는 상호작용을 합니다. 양성자의 질량은 전자의 질량의 약 2000배 정도(정확히 말하자면, 1,836.15267389 배)가 됩니다. 그러나 만약 이 비율이 단지 조금만이라도 바뀐다면, 많은 화학물질의 안정성은 손상될 것입니다. 결국 이것은 생명체의 기본 구성 요소인 DNA를 포함하여 많은 분자가 형성되는 것을 막게 될 것입니다. 신학자이면서 과학자인 알리스터 맥그라스(Alister McGrath)는 다음과 같이 지적했습니다.

 

[전적으로 생물학적인] 진화과정은 탄소의 범상치 않은 화학적 성질에 달려 있는데, 이는 탄소끼리의 결합뿐 아니라 다른 원소와도 결합도 가능하게 만들어, 지구의 온도에서 안정하면서도 고도로 복잡한 분자를 만들며, 유전 정보를 전달할 수 있습니다 [특히 DNA].

 

몇 가지 예가 있습니다.

 

미세조정에 대한 증거는 모든 종교와 세계관을 배경으로 하는 물리학자와 천문학자에 의해 인식되어 왔으며, 수십 년 동안 지속되었습니다. 불가지론자이자 노벨상 수상자인 스티븐 와인버그(Steven Weinberg)는 이렇게 썼습니다.

 

... 자연의 법칙과 우주의 초기 상태가 그것을 관찰할 수 있는 존재를 감안해야 하는 것은 얼마나 놀라운 일인가. 우리가 알고 있듯이, 여러 물리량 중 하나라도 약간의 다른 값을 가진다면 생명은 불가능할 것입니다.

 



 

 

미세조정의 함의

 

일부 불가지론자들과 무신론자들은 미세조정을 단순히 운 좋은 사건으로 여깁니다. 어떤 사람들에게 이것은 그저 태연하게 어깨를 한 번 으쓱하는 정도입니다. 미세조정은 더 이상의 아무런 의미 없이 그저 말 그대로라고 말하지요. 몇몇 사람들은 더 특정한 주장을 합니다. 인간이 존재하기 때문에 자연법칙은 반드시 삶과 양립해야만 한다고요. 그렇지 않으면 우리는 단순히 그 사실을 알리기 위해 여기에 있지는 않았을 거라고요. (이것은 "인류의 원리"라고 불리는데, 대표적인 기독교인이자 물리학자인 존 폴킹혼의 이 [훌륭한 소개]를 보십시오.) 철학자인 존 레슬리(John Leslie)는 이러한 추론에 반대하여, 총살형 집행에서 멀쩡하게 살아남게 되는 예를 비유로 듭니다 (이는 천문학자이자 바이오로고스의 대표인 데보라 하스마Deborah Haarsma에 의해 여기에 요약되어 있습니다).

 

물론 생존자는 왜 그렇게 있을 것 같지 않은 사건이 일어났는지에 대한 설명을 찾아보고 싶을 것입니다. 똑같은 방식으로, 대부분의 사람들은 과학적으로나 신학적으로 왜 우주가 그런 방식인지를 알고 싶어 궁금해할 것입니다. 천문학자인 프레드 호일Fred Hoyle은 다음과 같이 썼습니다. "그 사실에 대한 상식적인 해석은 초월적인 지성이 화학과 생물학뿐 아니라 물리학에도 손을 댔다는 것을 시사합니다." 물리학자 프리먼 다이슨Freeman Dyson은 다음과 같이 썼습니다. "우주와 세부적인 우주 구조를 자세히 살펴볼수록, 나는 우주가 어떤 의미에서는 인간이 생겨날 것을 알고 있었음에 틀림없다는, 더 많은 증거들을 발견하게 됩니다."

 

최근 몇 년 동안 다중우주에 관한 여러 이론들이 제시되었습니다. 다중우주 모델에서는 우리 우주 외에 많은 다른 우주가 존재합니다. 이 각각의 우주는 물리학의 기본 상수의 속성과 값이 다르기 때문에, 일부 우주는 별을 형성하기에 알맞은 중력을 갖겠지만, 대부분의 많은 우주는 그렇지 않을 것입니다. 오직 소수의 우주만이 생명체에 적합할 것입니다. 물론 우리는 다른 우주에 살 수 없기 때문에, 그것들 중 하나에 살고 있는 것일지도 모릅니다. 만약 이 우주들이 어마어마하게 많다면, 그들 중 하나가 생명체에 적합할 만큼 특정한 조건을 제공할 수도 있겠다는 생각은 그리 놀랍지 않을 것입니다. 과연 다중우주는 미세조정을 잘 설명하고 하나님을 가리킬까요?

 

 

다중우주의 과학

 

"다중우주"라는 용어는 실제로 여러 다른 과학적 모델에서 사용됩니다. 다양한 다중우주 모델들은 이론물리학과 우주론에서 비롯되며, 그중 주요한 모델들은 풍부한 수학을 기본으로 합니다. 다중우주의 한 가지 버전은 끈 이론에서 비롯됩니다. 끈 이론은 각 입자를 11차원 공간에서 작동하는, 미세하게 진동하는 끈으로 묘사함으로써 물리학의 4가지 근본적인 힘을 통합하기 위해 지금까지 개발된 최고의 이론입니다. 미세조정이나 다중우주를 설명하기 위해 끈 이론이 발명된 건 아니었습니다. 다중우주의 예측은 이론수학에서 비롯되었습니다. 끈 이론은 실험적으로 아직 확인되지는 않았으나, 그것을 시도해보는 것은 도전적일 것이며 강입자 충돌기와 같은, 혹은 그 이상의, 거대한 에너지를 요구할 것입니다.

 

다중우주의 또 다른 버전은 인플레이션 이론에서 비롯됩니다. 이 이론은 거의 균일한 온도와 물질/반물질의 불균형과 같은 우주의 성질에 대한 질문에 답하기 위해 개발되었습니다. 인플레이션에서 우주는 첫 순간에 엄청나게 빠른 속도로 팽창합니다 (약 10-33초 만에 1026 배의 비율로). 그 순간, 초기 우주에서의 미세한 요동은 거의 은하의 크기로 팽창되어 오늘날의 우주에서 우리가 보는 구조를 만들어냈습니다. 인플레이션은 초기 우주로부터 남겨진 열복사인 우주배경복사의 성질에 대해 특정한 예측을 했으며, 그러한 예측은 완전히 확인되었습니다. 인플레이션 이론은 철저히 테스트되고 확인된 것입니다. 놀랍게도 인플레이션 이론의 대부분 버전에서도 다중우주를 예측합니다. 새로운 우주는 상전이에 의해 형성되는데, 이는 물이 끓기 시작하면서 많은 거품을 만들고, 각 거품은 각기 다른 성질의 우주를 만드는 것과 같습니다.

 

아마도 우주에 대한 가장 큰 질문은 "이것이 과학인가?" 하는 것일지도 모릅니다. 우리가 다른 우주를 측정할 수 있다는 것은 거의 불가능합니다. 우리가 접근할 수 없기 때문입니다. 우주론자들은 다중우주가 과학의 영역에 있는지 그들끼리 논쟁합니다. 그중 일부는 다중우주를 설명으로 사용하는 것이 과학적 추론의 본질을 약화시킬 것이라고 주장합니다. 직접적으로 테스트할 수 없기 때문입니다. 다른 일부는 비록 모든 예측이 테스트될 수 없다 하더라도, 그 예측의 일부만이라도 확인된다면 (우주배경복사와 같이) 물리적 이론 (인플레이션과 같은)도 확인될 수 있을 거라고 주장합니다.

 

또한 과학자들은 설사 다중우주 모델이 옳다고 하더라도, 다중우주가 미세조정을 제거하지는 않는다는 것을 알아냈습니다. 예를 들어, 엄청난 팽창률을 산출하기 위해서 인플레이션 이론은 정확한 값을 취하기 위한 특정 매개변수가 필요합니다. 인플레이션이 과거에 미세조정된 것으로 나타난 우리 우주의 몇몇 성질들을 설명할 수 있다 하더라도, 미세조정은 제거되지 않을뿐더러, 오히려 다중우주 자체의 기원으로 한 단계 거슬러 올라가게 됩니다.

 

 

우주든지 다중우주든지, 하나님은 창조주이시다.

 

일부 무신론자들이 다중우주가 신의 존재 가능성을 약화시킨다고 주장할 때, 그들은 과학 자체가 주장할 수 있는 것을 과장합니다. 다중우주 모델은 매력적이며, 이 우주에서 과학적 질문들에 답을 해주지만, 과학적 수준에서 다른 우주에 대한 예측은 사실상 검증이 불가능합니다. 그러나 비록 다중우주 모델이 과학적 수준에서 잘 정립되어 있다 할지라도, 그것은 신을 대신하지도 대신할 수도 없습니다. 어떤 과학이론도 그것을 할 수는 없습니다. 성경적 신앙의 관점에서 과학은 단순히 하나님이 창조하시고 유지하시는 물리세계를 탐구할 뿐입니다.

 

다중우주를 연구하는 물리학자 중에는 다중우주를 하나님의 창조라고 여기는 기독교인도 있습니다. 다중우주는 신중히 고려해야 할 신학적인 질문을 제기합니다 (예를 들어, 물리학자 로버트 만Robert Mann의 주장을 보세요). 그리고 물리학자 제럴드 클리버Gerald Cleaver가 썼듯이, 만약 다중우주 이론이 옳다고 밝혀지게 되면, 그것은 "하나님이 하신 창조의 아름다움, 화려함, 다양함, 그리고 광대함을 이해하는 다음 단계"가 될 것입니다.

 

 

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