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빅뱅 후 우주 급팽창의 증거가 발견되었는가?
(Has Cosmic Inflation Been Proved?)
Danny Faulkner, CEH

   빅뱅(big bang) 모델에 따르면, 우주는 138억 년 전에 극도로 밀집된 뜨거운 상태로 있다가 갑자기 팽창하여 오늘날 우리가 보고 있는 우주가 되었다는 것이다. 이러한 가정에 기초하여, 빅뱅 모델은 우주는 단지 절대온도(K) 몇 도 정도의 온도를 가지는 스펙트럼의 일부 마이크로파 방사선으로 채워졌을 것으로 예측했다. 우주배경복사(Cosmic Microwave Background, CMB)로 간주되는 이 복사선은 빅뱅 후 수십만 년의 시기에 방출되었을 것으로 추정되었다. 1965년에 두 천문학자들은 모든 방향에서 오는 2.73K 온도의 방사선장(radiation field)의 발견을 발표했다. 이것은 빅뱅 모델의 예측에 대한 증거로서 대대적인 환영을 받았다. 그래서 대부분의 과학자들은 우주의 기원으로서 빅뱅 모델을 포용하게 되었다.


제안된 우주의 급팽창

그러나 우주론자들은 이 우주배경복사(CMB)에 심각한 문제가 있음을 깨달았다. 그 중 하나는 ‘지평선 문제(horizon problem)’였다. 즉, 우주의 반대편에서 관측된 CMB도 정확하게 동일한 온도를 가지고 있었다. 하지만 어떻게 이런 일이 가능할 수 있을까? 서로 우주의 반대편에 있는 곳은 서로 열을 교환할 수 있는 (아직 빛이 도달하지 못했음으로) 기회를 갖지 못했을 것이다. ​​그런데 어떻게 그들은 열적 평형(즉 동일한 온도)에 도달할 수 있었을까?

30년도 더 이전에, 앨런 구스(Alan Guth)라는 이론물리학자는 지평선 문제를 해결하기 위해서 우주의 인플레이션(inflation, 급팽창)을 제안했다. 인플레이션 빅뱅 이론에 따르면, 우주는 빅뱅 후 10의 32승 분의 1초(10^-32초)라는 극히 극히 극히 짧은 시간에 빛의 속도보다 훨씬 빠른 속도로 신속하게 엄청난 크기로 확장 또는 급팽창했다는 것이다. 이 이론은 최초의 전체 우주에 열적 접촉이 있도록 하여, 서로 멀리 떨어지기 전에 열적 평형에 도달할 수 있게 했다. 우주의 급팽창 이론은 빅뱅이 가지는 또 하나의 문제점을 해결해주는 이점도 가지고 있었는데, 그 문제는 ‘평탄성 문제(flatness problem)’였다. 많은 토론 후에 우주론자들은 급팽창의 어떠한 증거도 없었지만, 우주의 급팽창 빅뱅 이론을 수용했다.


우주의 급팽창에 대한 증거?

이제 한 팀의 과학자들은 우주의 급팽창에 대한 최초의 증거가 될 수도 있다고 생각하는 것을 발표했다. 그리고 언론 매체들은 급팽창 이론이 입증된 것처럼 요란한 나팔을 불어대고 있었다. (Space.com, PhysOrg, New Scientist, BBC News, Science Magazine, Nature)

이 작업은 CMB에 있는 어떤 종류의 편광(polarization)에 기초하고 있다. 어떤 다른 전자기 복사선처럼, CMB는 일종의 파동(wave) 현상이다. 대부분의 파동들은 모든 방향으로 진동한다. 그러나 때로는 파도가 다른 방향보다 한 방향으로 더 진동할 수 있다. 그럴 경우에, 그러한 파동은 편광되었다고 말해진다. 전자기파(electromagnetic waves)는 다른 방식으로 편광될 수 있다. 서로 다른 물리적 메커니즘은 전자기파를 다르게 편광시킬 수 있다. 그래서 복사선이 어느 정도 어떻게 편광되었는지를 연구함으로써, 무슨 물리적 메커니즘이 작용되었는지에 대한 단서를 얻을 수 있다.

빅뱅 모델에 따르면, 우주의 급팽창은 CMB에 어떤 종류의 편광을 새겨 놓았을 수 있었다는 것이다. 그리고 여러 실험들이 이들 모델이 예측했던 편광을 찾아보기 위해서 가동 중이었다. 그리고 이제 이들 실험의 한 예비 결과가 발표되었던 것이다. 그러나 우주의 급팽창은 단일 이론이 아니라, 무수히 많은 변수들을 가진 넓은 이론이다. 따라서 이 발견이 급팽창을 증명했다고 주장하는 것은 적절한 주장이 아니다. 오히려 그 발견은 사실이 아닐 수 있는 몇 가지 버전을 단지 배제한 것에 불과할 수 있는 것이다.


실제 관측한 것은 무엇인가?

실제 일어난 일은, 남극에 설치된 바이셉2(BICEP2)라는 민감한 검출기에서 우주배경복사(CMB)에서 B-모드 편광(B-mode polarization)의 일부 신호가 발견된(그들의 주장) 것이었다. 그들은 차트 위의 소용돌이들을 중력파(gravitational waves, 극도로 약하고 감지하기 어려운) 증거로서 해석하고 있었다. 그들은 그것을 빅뱅 후 급팽창에 의해서 원인된 것으로 추론하고 있었는데, 이론에 따르면 그러한 편광 패턴을 만드는 데에는 매우 높은 에너지가 요구될 것이기 때문이라는 것이다. 그들은 그 신호를 왜곡했을 수도 있는 앞선 요인들을 배제했고, 그것을 확실한 것으로 믿고 있었다.

그러나 그들의 주장은 언론 보도들처럼 세기적인 발견인가?

첫째, 그 실험은 매우 이론-의존적이다. 그것은 다음과 같은 추론과 유사하다. ”대전제: 외계인이 화성을 방문했다면, 어떤 표식들을 새겨놓았을 가능성이 있다. 소전제: 한 표식이 화성에서 발견되었다. 결론: 외계인이 화성을 방문했다.” 우주론자들은 급팽창이 우주배경복사에 끼쳤을 어떤 것을 가정한다. 그리고 그 가정 하에 그들이 보고 생각하는 것이 급팽창의 원인이었다고 주장하는 것이다. 예를 들어, 이 신호는 CMB이 가시적이 되기 전 거의 5억년 동안 우주에 새겨졌음에 틀림없다는 것이다. 확신 편견(confirmation bias, 자신에게 유리한 결론을 내리는 정보만을 찾아내는 것)은 과학 분야와 매일의 삶에서 흔한 문제이다. (이것이 칼 포퍼가 과학의 한 기준으로 반증을 제안했던 이유이다.)

둘째, 그 데이터는 극도로 빈약하다. 중력파는 미약하기로 악명 높다. 추가적 데이터가 ESA의 플랑크 망원경(Planck telescope) 팀으로부터 올 수도 있다. 그러나 정보가치가 없는 것으로 간주된 미약한 신호의 감소된 데이터에 대한 해석은 편견으로부터 자유로울 수 없다. 그럼에도 불구하고, 연구팀은 그 신호가 예상보다 강했다고 주장하고 있다.

셋째, 파동의 '발견자'들 조차도 그들의 선호적 해석(급팽창)이 맞는다고 결론 내리기에는 시기상조라는 것을 인정하고 있었다. Space.com 기사에서 연구팀의 리더인 존 코박(John Kovac)은 발표에 뒤이어 더 상세한 연구를 기대하고 있었다. 그는 Space.com에서 논쟁이 있을 것이라고 말했다. ”우리는 사람들이 모든 방향에서 공격해올 것을 예상하고 있습니다. 우리는 그것을 초대하는 바입니다. 그것은 과학적 과정이고, 재미있을 것이고, 흥미로울 것입니다.”

넷째, 발표는 그 신호에 대한 어떤 물리적 원인을 이해하게 됐다고 주장하지 않는다. 하버드 대학의 우주론자 아비 로브(Avi Loeb)는 Space.com 기사의 끝부분에서 이것을 인정하고 있었다 :

아직도, 우주의 처음 몇 순간에 대해 알아야할 것이 훨씬 많이 있다. ”예를 들어, 천문학자들은 여전히 급팽창을 추진한 것(‘인플라톤’이라 불려지는)의 실체가 무엇인지 알지 못한다”고 로브는 말했다.

”초기에 발생한 과정에 대한 증거를 보았다는 것이 이론물리학의 승리는 아직 아니다.” 그는 말했다. ”우리는 정말로 인플라톤((inflaton)이라는 실체가 무엇인지 이해할 필요가 있다. 그렇게 할 때까지, 그것은 우리가 이름은 부여하지만 무엇인지 전혀 알지 못하는 암흑물질(dark matter)이나 암흑에너지(dark energy)와 같은 것이다.” 

따라서 그 발표는 아마도 다음과 같이 요약될 수 있을 것이다 : 불확실한 기원에 대한 매우 작은 신호가 먼 우주로부터 중력파에 의해서 유래했을 수도 있는 지구 표면의 마이크로파에서 검출됐을 수도 있다. 그러나 확인이 필요하다. 몇몇 우주론자들이 사랑하는 우주의 기원에 관한 이론이 있지만, 아무도 그들이 의미하는 것을 이해하지 못하고 있다. 


크리스천들은 어떻게 이해해야 하는가?

성경적 창조론자들은 우주는 138억 년 전에 커다란 폭발로 시작되지 않았음을 성경을 통해 알고 있다. 하나님의 말씀으로부터 우리는 이 세계가 훨씬 더 젊다는 것을 알고 있다. 그렇다면 우리는 이러한 발표를 어떻게 이해해야 하는가?

이 발표는 잘못 이해되고 보도될 수 있다. 예를 들어, 2003년에 우주의 급팽창에 대한 증거는 잘못 보고됐었고, 작년에도 유사한 잘못된 주장이 있었다. 그리고 확인되었다고 추정하는 예측도 매우 모델에 의존하는 것이다. 만약 모델이 변경된다면, 예측도 변경된다. 급팽창은 우주론자들이 빅뱅 모델 내에서 그들의 처리로 통해 갖게 되는 많은 자유 매개변수들 중 단지 하나이다. 그래서 그들은 원하는 결과를 얻기 위해서 의도적으로 이러한 매개 변수를 변경할 수 있다. 그리고 다른 메커니즘들도 이들이 지금 주장하는 신호와 유사한 것을 만들 수도 있다. 따라서, 그 데이터가 확인되었다 하더라도, 거기에는 우주의 급팽창이 아닌 어떤 다른 물리적 메커니즘이 존재할 수도 있는 것이다.

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언론 매체들이 하나같이 요란스럽게 떠들어대고 있는 허풍스런 보도들을 무시해버려라. 그리고 이 발표가 창조론자들에게 의미하는 것이 무엇인지 숙고해보라. 만약 그 신호가 정말이고, 우주의 탄생동안 중력파에서 온 것으로 밝혀진다 하더라도, 창조론자들은 놀랄 필요가 없다. 창조론자들은 창세기 1:1절에 태초에 하나님이 천지를 창조하실 때에 기적과 같은 능력으로 하늘을 펴셨음을 믿고 있다. 이사야 40:22절에 ”그가 하늘을 차일 같이 펴셨으며(stretches out the heavens)”라고 기록되어 있다. 초자연적인 사건이었지만 자연계에 그 흔적이 남아있을 수 있다. 중력파를 연구하는 천문학자가 크리스천이라면, 이 일로 하나님의 경이로우심을 찬양할 수도 있을 것이다. 그리고 우리는 창조에 관한 더 많은 것들을 이해할 수 있을 것이다.

하지만 자연주의자들은 자신들이 과학을 한다고 주장하면서, 우주를 설명하는 데에 기적을 필요로 하지 않는다고 말한다. 오 그런가? 조금만 숙고해보라. 그들이 인플레이션이 무엇인지 알고 있는가? 그들은 인플라톤이 무엇인지 알고 있는가? (그 이름은 그들의 무지를 감추기 위한 수단에 불과하다). 그들은 빅뱅을 시발한 것이 무엇인지 알지 못한다. 그들은 빅뱅 이전에 빅뱅을 일으킨 물질들이 어디서 왔는지 알지 못한다. 그들은 그들의 자연주의적 이론에 대한 오류를 피하기 위해서 급팽창이라는 것을 발명해냈다. 급팽창은 문제를 해결할 수 있다고 가정하고 있지만, 또한 많은 문제들을 만들어내고 있다. 왜냐하면 급팽창을 하기 위해서 초기에 극도로 낮은 엔트로피 상태를 요구하기 때문이다. 더군다나, 그것은 현대 과학의 기초인 동일과정 원리를 배제한, 알려진 그 어떠한 자연법칙도 없이 발생했던 일회적 사건이었다. 따라서 급팽창을 믿는 것은 기적(miracles)을 믿는 것과 마찬가지이다. 사람들은 누구나 기적을 믿고 있는 것이다. 창조론자들은 지적으로 설계된 기적을 믿고 있고, 진화론자들은 목적도 없고, 방향도 없고, 지성도 없는, 무작위적인 기적을 믿고 있는 것이다. 이와 같은 질문을 할 수 있는 사람의 뇌도 포함하여 말이다. 창조론자들이 믿는 기적이 진화론자들이 믿는 기적보다 훨씬 우월해 보인다.

따라서 이 발표는 자연주의를 지지하지 않는다. 이전부터 존재했던 모든 문제점들이 여전히 남아있는 것이다. 앨런 구스는 2005년에 급팽창 빅뱅 이론(그는 이 이론을 한 독특한 이론이기 보다 여러 모델들의 수집으로 불렀다)은 ‘인류지향 원리’(Anthropic Principle, 지구는 생명체가 살도록 설계된 것처럼 보인다는 원리)를 배제시키지 못한다고 인정했다. 이 발표는 나노미터 크기의 사실을 일 광년의 크기로 뻥튀기를 하는 오늘날의 철학적 자연주의자들의 실상을 보여주는 가장 최근의 사례인 것이다. 그들은 자신들의 자연주의적 세계관에 기초하여 알고 있는 사실보다 훨씬 많은 것들을 과대 포장하여 주장하고 있는 것이다.
 

*관련기사 1 : 138억년 전 '빅뱅 후 급팽창' 증거 발견 의미는 (2014. 3. 18. 경향신문)
http://www.yonhapnews.co.kr/international/2014/03/18/0601330100AKR20140318006500091.HTML?template=5565

'우주, 빅뱅 뒤 급팽창” 이론 입증…전 세계 ‘흥분’ (2014. 3. 16. 한겨레)
http://www.hani.co.kr/arti/science/science_general/628809.html

138억년 전 '빅뱅' 비밀 … 남극 망원경이 풀었다 (2014. 3. 19. 중앙일보)
http://live.joins.com/news/article/article.aspx?total_id=14193753&cloc=njoins%7Chome%7Cshowcase

우주 ‘빅뱅 후 급팽창’ 증거 찾았다 (2014. 3. 19. 서울신문)
http://www.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=20140319001007

‘빅뱅후 급팽창’ 초기우주 생성과정 흔적 찾았다…세기의 발견 (2014. 3. 18. 동아일보)
http://news.donga.com/Main/3/all/20140318/61803414/1

우주탄생 직후 찰나의 증거 찾았다…우주 급팽창 증거 발견 (2014. 3. 18. 조선일보)
http://biz.chosun.com/site/data/html_dir/2014/03/18/2014031800668.html?news_HeadBiz

초기우주 생성과정 흔적탐지에 국내 학계 '놀랍다' (2014. 3. 18. 연합뉴스)
http://www.yonhapnews.co.kr/international/2014/03/18/0608000000AKR20140318057500017.HTML?template=2087

가설 상태 우주생성론이 이제 정설로… '노벨상감' 과학계 흥분 (2014. 3. 18. 한국일보)
http://news.hankooki.com/lpage/it_tech/201403/h20140318202534122310.htm

 

*관련 기사 2 : '중력파가 맞다” vs '노이즈다”, 진실은?
중력파 찾았다는 바이셉2 연구 결과에 의혹 제기돼 (2014. 5. 20. 동아사이언스)
http://www.dongascience.com/news/view/4487

'우주 태초 원시중력파의 흔적 맞나' 논란 잇따라 (2014. 5. 20. 사이언스온)
http://scienceon.hani.co.kr/166416

`빅뱅後 급팽창 증거' 오류 가능성 확산 (2014. 6. 20. 데일리한국)
http://daily.hankooki.com/lpage/ittech/201406/dh20140620160630138290.htm

올 봄 '빅뱅이론 증거물' 발표한 과학자들,
오류 가능성 시인하며 한발 물러나 (2014. 6. 20. 뉴시스)
http://www.newsis.com/ar_detail/view.html?ar_id=NISX20140620_0012995634&cID=10104&pID=10100

'우주 급팽창 증거' 논문 오류 인정…사실상 철회 (2015. 2. 1. 세계일보)
http://www.segye.com/content/html/2015/02/01/20150201002211.html?OutUrl=daum

 

출처 : AiG, CEH, 2014. 3. 17.
URL : http://www.answersingenesis.org/articles/2014/03/17/has-cosmic-inflation-been-proved
URL : http://crev.info/2014/03/has-cosmic-inflation-been-discovered/
번역자 : 미디어위원회

관련 자료 링크:

1. 빛의 여행 시간 : 빅뱅의 걸림돌 (Light-travel time: a problem for the big bang)
2. 씨앗 우주 창조론 - 창조와 시간의 해답을 찾아서
3. 빅뱅설과 모순되는 2012년의 발견들 : 천문학 분야에서 계속되고 있는 논란 (The Best Creation Science Updates of 2012: Space Sciences)
4. 퀘이사들은 다시 한번 빅뱅을 거부한다. (Quasars again defy a big bang explanation)
5. 우주론을 천체물리학이라고 말할 수 있을까? 암흑물질 : 빅뱅이론의 트릭 (‘Cosmology is not even astrophysics’ Dark matter: a big bang fudge factor)
6. 높은 적색편이 퀘이사들은 빅뱅설과 충돌한다. (High-redshift quasars produce more big bang surprises)
7. 빅뱅 : 하나님이 선택하신 창조의 방법인가? (The Big Bang : God’s Chosen Method of Creation?)
8. <리뷰> 빅뱅을 제거하고 하나님의 우주를 재발견하자. (Dismantle the big bang and rediscover God’s universe)
9. <리뷰> 바이-바이 빅뱅? : 진화론적 천문학에서 풀리지 않는 수수께끼, 적색편이 (Bye-Bye, Big Bang?)
10. 플랑크 데이터와 빅뱅 : 우주에 특별한 방향성이 있을 수 있다. (The Planck Data and the Big Bang)
11. 새로 발견된 직경 100억 광년의 초거대 우주 구조는 현대 우주론의 근본 교리를 부정하고 있다. (New Record Structure Defies Fundamental Tenet of Modern Cosmology)
12. 우주는 진화적 모습을 보여주지 않는다. : 115억 년 전의 성숙한 은하? (Cosmos Does Not Look Evolutionary)
13. 거대 블랙홀은 은하 형성 이론을 붕괴시키고 있다. (Massive Black Hole Disrupts Galaxy Formation Theories)
14. 주요 우주론적 질문들은 아직도 대답되지 못하고 있다. (Major Cosmic Questions Remain Unanswered)
15. 미국인들은 빅뱅 이론을 의심하고 있었다. (Americans Question the Big Bang)
16. 빅뱅 이론의 리튬 문제는 더욱 커지고 있었다. (Big Bang Fizzles under Lithium Test)
17. 암흑물질은 발견되지 않았다! : 중국 암흑물질 검출기의 결과도 이전과 동일했다. (China Celebrates Non-Discovery of Dark Matter)
18. 암흑물질은 또 다시 발견되지 않았다. (Matters Dark and Mysterious)
19. 빅뱅 후 급팽창의 '증거'로 주장됐던 중력파 패턴은 우주 먼지에 의한 것으로 확인되었다. (A Fuss Over Dust : Planck Satellite Fails to Confirm Big Bang 'Proof')
20. 모든 것이 암흑인 급팽창 이론. 힉스 입자는 우주의 급팽창 빅뱅 이론을 기각시키고 있다. (Inflation—all in the ‘Dark’. The Higgs boson messes with cosmic inflation)
21. 빅뱅은 없었다고 한 새로운 연구는 주장한다. (Secular Study: No Big Bang?)
22. 우주에 퀘이사들은 서로 정렬되어 있었다! (Quasar Alignment Is “Spooky”)
23. 우주 거리 측정의 기본 잣대가 흔들리고 있다 : 1a형 초신성의 광도는 일정하지 않았다. (Cosmic Ruler Flawed)
24. 우주 초기의 제1세대 항성들이 발견됐다는 일부 천문학자들의 주장은 터무니없는 것이다. (Astronomers Lie about Star Formation)
25. 우주에서 지름 50억 광년의 은하들 고리가 발견되었다? : 빅뱅 이론에서 그러한 거대한 구조는 존재해서는 안 된다. (Giant Galaxy Ring Shouldn't Exist)
26. 빅뱅 우주론을 붕괴시키고 있는 새로운 발견들 : 우주 역사의 초기부터 존재하는 초거대 블랙홀과 중원소 먼지들 (Big Bang Cosmology Challenged by Dust and a Massive Black Hole)
 
 
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