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빅뱅설 HOME > 자료실 > 빅뱅설
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)
John G. Hartnett

   100억 달러가 투입되고, 세계 최대의 입자가속기와 10여년 간의 연구를 통해서, 과학자들은 ”우주는 존재하지 않는다”라는 확신을 갖게 되었다는 것이다.

그렇기에 인터넷 뉴스[1] 기사의 제목은 ”괜찮아. 아무런 문제가 없어. 우리는 존재하지 않는데 아무런 상관없잖아? 힉스 입자가 그렇다고 하잖아?”로 보도되고 있었다. 이것은 도대체 무슨 말인가?


Figure 1

런던 킹스컬리지(King’s College)에서 우주학 박사 과정 중인 로버트 호간(Robert Hogan)은 2014년 6월 24일 포츠머스(Portsmouth) 대학에서 열린 왕립천문협회(Royal Astronomical Society) 회의에서[2] 힉스 입자(Higgs boson)와 우주의 급팽창 이론(cosmic inflation, 빅뱅 이후 극히 짧은 시간인 약 10^-36초 동안 우주가 엄청난 크기로 팽창했다는 이론[3])은 서로 공존할 수 없음을 발표했다.

입자물리학의 표준 모델에 의하면, 힉스 입자(Higgs boson), 소위 신의 입자(God's particle)는 모든 기본 입자에 질량을 부여했다고 알려져 있다. 우리가 알고 있는 힉스 입자와 입자물리학의 표준 모델, 그리고 BICEP2 프로젝트 팀의 최근 연구에 의한 우주 급팽창 이론을 합치면, 우리가 살고 있는 ”우주는 존재해서는 안 된다”고 호간은 결론 내렸다.

남극에 설치된 천체망원경을 통해서 하늘의 아주 작은 지역의 우주배경복사(CMB radiation)를 관찰해왔던 BICEP2 프로젝트 팀은 그들이 우주배경복사 광자(CMB photons)에서 관측한 B-Mode 편광은 빅뱅 직후에 원시중력파(primordial gravitational waves)를 가리킨다는 것이었다. 그리고 그것은 빅뱅의 ‘직접적이고’ ‘결정적인’ 탐지라고 주장되었다.

하지만 미시적인 것과 거시적인 것을 같이 놓고 비교해 보면, 무언가 말이 맞지 않는다. 급팽창 필드(inflaton-field)’에 기인한 우주에서 에너지는 힉스 필드(Higgs-field, 힉스장)를 체계화시키기에 충분한 힘 이상이다. 그리고 그것으로 인해 빠르게 팽창하는 우주는 갑자기, 그리고 빠르게 특이점(singularity)으로 돌아가 붕괴되었을 것이다.[5] 다른 말로 하면, 우주는 결코 안정적일 수 없었고, 지속되기 전에 사라졌어야 한다는 것이다. 물론 이것은 논란 중이다. 그러나 어떤 것인가 잘못되었음이 분명하다.

아이러니한 것은 이러한 문제점을 물리학자들이 인식하고 있다는 것이다. 그래서 ”빅뱅은 사실임에 틀림없다”는 세계관을 갖고 있는 사람들은, 이제 우주가 존재할 수 있게 하는 새로운 물리학을 논의하고 있는 중이다. 물론 표준 입자물리학은 그럴 수 없음을 말하고 있지만 말이다. 아래의 그래프가 이것에 대한 설명이 될 수 있을 것이다.


Figure 2

이론물리학자들은 급팽창에 대한 다양한 모델들을 제안해왔다.[6]

우주의 급팽창(inflation)은 아직 확실히 정의되지 않은, 하지만 아마도 불안정한 전자장과 비슷한, 급팽창 필드(inflation field)라 불리는 것에 의해서 일어났을 것이라고 추정하고 있다. 이것은 우주 급팽창이 어떤 힘에 의해서 발생했는지를 알지 못해서 제안된 미지의 것에 대한 추정이다. 이것은 새로운 물리학이나 다름이 없다. 그리고 그들은 급팽창이 힉스입자에 의해서 설명될 수 있기를 간절히 바랬었다.

Large-field inflation 모델은 이름이 나타내듯이 커다란 변화를 가져왔다는 모델이다. 하지만 이론가들은 Small-field inflation 모델을 선호하고 있다. 왜냐하면 이 모델은 본래 더 안정적이면서, 기괴한 양자 효과들을 제어할 수 있기 때문이다.

이들 모델들은 BICEP2 프로젝트 팀의 최근 데이터로 검증됐는데, Small-field가 아닌 Large-field inflation 모델이 오히려 이들 결과에 더 부합했다. 하지만 이론가들은 이 모델을 좋아하지 않는다. 왜냐하면, 지금처럼 평탄한 우주를 만들기 위해 오랫동안 확장을 계속하는 일은 급팽창 필드의 크기가 무한히 변화됐다는 이야기이기 때문이다.


Figure 3

그리고 힉스입자 모델(Higgs boson models)은 Small-field inflation을 만들어낸다. 그러므로 그들은 새로운 BICEP2 데이터에 의해서 반박당한 것이었다. Small field 모델은 BICEP가 관측했던 것보다 훨씬 더 약한 소용돌이를 예측하고 있다. 따라서 그 모델은 사망하게 된 것이다.

하지만 힉스입자에 대한 호간의 시도는 우주가 힉스 장의 골짜기에 있어야 함을 의미한다. 그래야 왜 모든 입자들에 질량이 있는지가 설명되기 때문이다. 하지만 그에 의하면, 훨씬 더 깊은 다른 골짜기가 있고, 거대한 에너지 장벽에 막혀서 우주는 그곳으로 떨어지지 않는다고 생각하고 있었다.

앞에서 말했듯이 BICPE2의 데이터는 반드시 Large-field 모델이어야만 하며, 본질적으로 불안정함을 말해주고 있었다. 이러한 시도로부터, 우주는 급팽창 단계에서 엄청나게 큰 양자 요동(quantum fluctuations)을 받게 되었을 것이고, 1초도 안 되는 극히 짧은 시간 내에 에너지 장벽 너머에 있는 힉스 장의 다른 골짜기로 튀겨져 나갔을 것이다. 그로인해 우주는 빅 크런치(big crunch, 대함몰)로 빠르게 붕괴됐어야만 한다. 무슨 말이냐면, 나타나자마자 특이점으로 다시 사라졌어야 한다는 것이다. 호간은 말했다 :

”하지만 이러한 그 이론의 예측은 받아들여질 수 없다. 왜냐하면 그것이 실제로 일어났다면, 우리는 지금 이에 대해 얘기할 수 없었을(존재하지 않을) 것이기 때문이다.”

적어도 여기까지는 자명한 사실이다.

그것은 이론가들이 코너에 몰려있다는 것을 의미한다. 힉스입자는 BICEP2 데이터로부터 얻어진 급팽창 필드 모델과 맞지 않는다. 이론가들은 불안정한 우주 모델을 인정할 수밖에 없는 상황이 된 것이다. 이제 이론가들은 미지의 새로운 물리학에 기대어, 그 구덩이를 메워야 할 운명에 처해지게 되었다.

실험과학은 빅뱅 우주론과 상충된다. 특히 우주는 급팽창의 시작부터 모순된다. 빅뱅 우주론은 먼 과거를 추정해 보려는 역사과학이다. 그러나 힉스입자의 등장으로 발견된 모순은 표준 빅뱅 모델을 구조하기 위해서, 또 다시 미지의 새로운 물리학을 발견해야 하게 되었다.

호간은 빅뱅 세계관으로부터 벗어나지 못하고 있었다. 그래서 입자물리학의 표준 모델에 결함이 있을 수 있어서, 어떤 것을 놓치고 있을 수 있다고 결론내리고 있었다.

”만약 BICEP2의 정보가 정확하다면, 우리가 알고 있는 표준 모델 너머의 새로운 입자물리학이 있을 수 있음을 우리에게 말해준다”고 호간은 말했다.[10]

간단히 말해서, BICEP2 데이터가 사실로 확인된다면, 그는 실험으로 검증된 입자물리학 이론 대신에, 급팽창에 대한 입증되지 않은 해석을 따르겠다고 말하고 있는 것이다. 이것은 한 사람이 가지고 있는 세계관(worldview)이 어떠한 영향을 끼치고 있는지를 명백히 보여주는 한 사례가 되고 있는 것이다.

그러나 입자물리학에 문외한인 사람들은 이러한 문제가 아무렇지도 않은 것처럼 반응하고 있다. 끈 이론(String theory)이 어떤 의미 있는 모델을 예측하는 데에 실패하자, 그에 대한 설명으로 다중우주(multiverse)를 주장하는 것처럼 말이다.[11]

다중우주론은 입자물리학으로 설명할 수 없는 것에 대한 다목적의 핑계인 것이다. 그들은 입자물리학은 무작위적인 것이며, 설명이 불가능한 것이고, 다중우주의 여러 우주마다 다르다고 말한다. 다중우주의 각 우주는 다른 물리법칙들을 갖고 있어서, 여기에서 하는 실험이 우주의 시초에 적용된다고 확신할 수 없다고 말한다.

하지만 급팽창은 다른 대안에 비해 우월하며, 왜 빅뱅이 우주를 평탄하게 만들었는지를(즉 유클리드 공간) 설명할 수 있다고 말한다. 우주의 진화론을 지지하는 한 블로거는 다음과 같은 글을 남겨놓고 있었다 :

”하지만 급팽장의 주장이 더 놀라운 것은 전혀 예상 밖이었기 때문이었다. 급팽창 이론은 어떻게 빅뱅 이후의 초기 우주가 평탄할 수 있었는지를 설명하려는 앨런 구스(Alan Guth)의 시도로 탄생했다.” 즉 왜 폭발력이 중력과 10^60분의 1의 미세함으로 일치하는지에 대한 설명인 것이다. 관측 가능한 우주에 있는 양성자의 수가 10^80개 정도 된다. 그래서 모래알 하나 정도인, 10^20개의 양성자만큼 빅뱅이 잘못 일어났다면, 블랙홀로 다시 수축하거나 은하나 별들은 생겨날 수 없을 정도로 빠르게 팽창했을 것이다. 모래알 하나가 더 많거나 더 적었다면, 우리는 여기에 있지 않았을 것이다.”[12]

와! 이것이야 말로 대단한 신념 아닌가?

급팽창 이론은 과학에 의한 것이 아니라, 창조주 즉 지적설계자 없이 우리가 살고 있는 우주를 설명해보려는 철학에 의해서 생겨난 개념이다. 급팽창 이론을 지지하는 증거는 없지만, 급팽창은 그들에게 선택이 아닌 필수인 것이다. 급팽창이 없다면 용납될 수 없는 이론을 용납해야 하기 때문이다.

그렇다면 어떤 원인으로 빅뱅이 일어났는가? 만약 창조주가 없다면 제1 원인이 없는 것이다. 일부 이론학자들은 새로운 괴상한 이론과 수학적 논거를 통해 가설적인 원인들을 만들어냈다. 예를 들어, 어떤 이론가들은 고차원의 막이 충돌했다는 가설을 제시한다. 하지만 그 가설은 검증이 불가능한 끈 이론, 고차원 막, M-이론 등 괴상한 것들을 포함한다. (막이란 충돌을 통해 우리가 사는 우주와 다른 우주들의 빅뱅을 일으켰다고 하는 어떤 고차원의 공간을 의미한다.)


결론

저는 여러분이 이 글을 읽은 후에도 암흑 속에 있는 것처럼 느끼는 것을 이상하게 생각하지 않는다. 인간이 발전시킨 가장 성공적인 물리학 이론인 힉스입자와 입자물리학은 우주 급팽창과 상충된다. 그 말은 우리가 알고 있는 우주는 존재해서는 안 된다는 것이다. 그러나 이 우주는 분명히 존재하고 있다. 그렇기에 어떻게 우주가 빅뱅으로부터 시작되었다는 것에 대한 과학은 암흑 속에 있는 것이다.

이는 또 다시 우주 급팽창 이론이 살아남기 위해서는 본질적인 도움이 반드시 필요함을 나타내는 또 하나의 사례가 되고 있는 것이다. (어떤 이들은 힉스입자가 만든 진퇴양난의 상황을 돌파하기 위해서는 새로운 물리학이 필요하다고 얘기한다.) 빅뱅 패러다임은 사실처럼 믿어지고 있다. 그러므로 새로운 모름이(암흑물질, 암흑에너지와 같은) 하나 더 발명되어야만 우주가 존재할 수 있는 것이다.

급팽창 이론은 표준 빅뱅 모델이 가지는 우주의 엄청난 미세조정 문제에 대해, 창조주를 제외하고 해결책을 구하기 위해서 만들어진 이론이다. 하지만 BICEP2 데이터가 선호하는 급팽창 시나리오는 신의 입자에 의해서 부정되고 있었다. 힉스입자의 발견의 신뢰 한계는 99.999999999% 이며[13], 이것은 이제는 의심받고 있는 원시중력파의 특성을 통한 우주 급팽창 증거의 발견[14]의 신뢰한계에 비하면 비교할 수 없이 높은 수치인 것이다.


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References and notes
1.It’s okay. Nothing really matters. We don’t actually exist, anyway. Or so the Higgs Boson particle suggests, 27 June 2014; news.com.au.
2.Should the Higgs boson have caused our Universe to collapse?, 20 June 2014, ras.org.uk.
3.By a factor of 1078 in a period 10-32’s starting about 10-36’s after the big bang; See creation.com/big-bang-smoking-gun.
4.De Repentigny, M.B., Looking for the God Particle at the Large Hadron Collider, J. of Creation 22(3):77-83, 2008.
5.The assumption is that the universe arose out of a singularity by a quantum fluctuation of some false vacuum field. The latter is another unknown, which will be discussed elsewhere.
6.Cho, A., The Morning After, Inflation Result Causes Headaches, Science 344(4):19,20, 2014
7.Flat means the geometry of the universe is Euclidean.
8.Ref. 2.
9.E.g. dark matter, dark energy, etc. –unknown fudge factors to explain unknowns. See Big bang fudge factors.
10.Ref. 2
11.String theory is based on the idea that tiny vibrating strings are the fundamental units of all particles in the universe. The universe is 10 or 11 dimensional or even more if you include super-symmetry (SUSY). The problem is that there are something like 10500 different possible models of reality and so String theory is essentially untestable.
12.Sheldon, R., Bang for the Buck: What the BICEP2 Consortium’s Discovery Means, 19 March 2014; evolutionnews.org.
13.Anthony, S., CERN now 99.999999999% sure it has found the Higgs boson, 17 December 2012; extremetech.com.
14.Hartnett, J.G., The authors of the claimed biggest astrophysics discovery of the century admit they may have been wrong, 3 July 2014; creation.com/astrophysicists-big-bang-backflip.

 

출처 : CMI, 2014. 7. 31.
URL : http://creation.com/inflation-all-in-the-dark
번역자 : Jay Lee

관련 자료 링크:

1. 앨런 구스의 급팽창 이론은 젊고 완벽한 우주를 회피하기 위해서 지어낸 이론이었다. (Inflation Concocted to Avoid a Young, Perfect Universe)
2. 힉스입자와 창조과학
3. 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')
4. 궁지에 몰려있는 우주 급팽창의 증거 (Cosmic Inflation Proof Is on the Ropes)
5. 급팽창 이론은 곤경에 처해있는가? (Is Inflation Theory in Trouble?)
6. 빅뱅설을 거부했던 거장이 우리 곁을 떠났다. 은하들의 거리 지표인 적색편이에 의문을 제기했던 핼튼 아프 (Big-bang-defying giant of astronomy passes away)
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12. 높은 적색편이 퀘이사들은 빅뱅설과 충돌한다. (High-redshift quasars produce more big bang surprises)
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14. 새로운 우주 지도는 빅뱅설을 더욱 손상시키고 있었다. (New Sky Map Shows Big Bang Even More Unlikely)
15. 빅뱅 : 하나님이 선택하신 창조의 방법인가? (The Big Bang : God’s Chosen Method of Creation?)
16. 빅뱅을 제거하고 하나님의 우주를 재발견하자. (Dismantle the big bang and rediscover God’s universe)
17. 우주의 미세조정 (YouTube 동영상) (The Fine Tuning of the Universe)
 
 
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