“중력 너무 세면 빛도 못 움직여”

(기사 출처 = RNS)

바티칸 천체관측국 소속 천체물리학자인 두 사제가 빅뱅으로 우주가 탄생한 뒤 이어진 초기를 연구하는 방법론에 아주 새로운 수학적 접근법을 내놓았다.

빅뱅 직후 처음 몇 초 사이에 어떤 일이 벌어졌는지에 대해서는 아직 거의 아는 것이 없으며, 이처럼 풀리지 않은 큰 문제 가운데 하나는 이 시점에서 중력이 어떤 역할을 했는가 하는 점이다.

이에 대해, 가브리엘레 존티 신부(예수회)와 마테오 갈라베르니 신부(이탈리아 레조 에밀리아-과스탈라 교구)는 우주가 탄생 초기 급격히 확장될 때 중력이 어떻게 작용했는지를 설명하는 새로운 방법을 제안했다.

이들의 연구는 <Physical Review D journal> 4월 15일자에 실렸다. 그간 아인슈타인의 중력에 관한 일반이론으로 빅뱅 직후의 중력을 설명할 때 생기는 난제를 풀었던 조던스-브랜스-딕 이론 역시 모순이 있었는데, 이들은 이에 대한 대안을 제시한 것이다.

아인슈타인의 이론은 물질이 큰 단위에서 움직이는 방식은 잘 설명하지만, 양자물리학에서 관찰 가능한 최소 입자들 사이에서 중력이 어떻게 작용하는지 설명하는 것과는 충돌했다. 존티 신부는 이 둘 사이의 충돌을 풀기 위해 연구해 왔다.

<RNS>가 5월 5일 두 사람과 줌으로 진행한 인터뷰에서, 갈라베르니 신부는 존티 신부의 작업은 “과학계가 다년 간 양자 중력에 관해 탐색해 왔던 틀 안에서 이루어진 것으로, 중력은 아주, 아주 작은 단위에서도 (물질에) 영향을 끼칠 수 있음을 뜻한다”고 평가했다.

존티 신부는 “우리는, 어떤 한계 안에서, 중력 상수가 아주 크면, 빛의 속도가 0에 이를 가능성이 있음을 깨달았다. 중력이 너무 세면 (빛을 이루는 소립자를 포함한) 아무것도 움직일 수 없다는 뜻”이라고 말했다.

“이는 빅뱅 뒤에 일어난 일을 설명하는 한 방법이 될 수도 있다.”

존티 신부는 이를 쉽게 풀어 “지금까지는 극장에서 우리가 음악가와 오케스트라를 눈으로 봐 왔다면, 이제는 중력파를 통해 음악을 들을 수도 있게 된 것과 마찬가지”라고 말했다. 

그는 “이는 아주 혁명적이며, 앞으로 수십 년간의 천문학에 혁명을 불러일으킬 것”이라고 덧붙였다.

2014년 애리조나 남동부에 있는 바티칸 첨단 기술 망원경. (사진 출처 = RNS)<br>
2014년 애리조나 남동부에 있는 바티칸 첨단 기술 망원경. (사진 출처 = RNS)

존티 신부는 자신들의 연구는 경험이 아닌 인식과 이론수학에 바탕을 둔 것으로, 앞으로 실제 관측을 통해 확인되어야 한다고 말했다.

이들은 이 논문을 교황의 여름 별장인 가스텔 간돌포에 있는 교황청 천문대에서 그들의 계산과 토론을 컴퓨터와 칠판에 정리해냈다. 

존티 신부는 바티칸 천체관측국(교황청 천문대)은 “사회가 교회는 반계몽주의에 빠져 있다고 규탄하는 근대주의의 시대인" 1918년에 레오 13세 교황이 설립했다면서, 교황청이 16세기에 갈릴레오 갈릴레이, 조르다노 브루노 같은 천문학자, 사상가들을 종교재판으로 탄압한 결과 가톨릭교회는 “과학적 진보에 대한 완고한 반대자”라는 딱지가 붙었다고 설명했다.

“교황청이 천문대를 만든 것은 사제, 수녀, 수도자들이 과학적인 천문학적 관측 결과를 제공함으로써 교회도 과학에 직접 기여하고 있음을 세상에 증거하기 위한 것이었다."

존티 신부와 갈라베르니 신부의 업적은 위대한 과학자 반열에 견줄 수 있을 뿐 아니라 다른 종교인의 업적과도 겨룰 만하다. 20세기 초 빅뱅 이론을 처음 만든 사람은 벨기에의 조르주 르메트르 신부였다. 오늘날의 중력과 천문학 이해에 수많은 사제와 수도자들이 기여했다. 예수회의 안젤로 세키 신부는 우리가 지금 별들을 분류하는 기준을 로마에 있는 성 이냐시오 성당 지붕에서 정리해냈다.

갈라베르니 신부는 과학과 종교는 “각자의 다양성 안에서 존중되어야만 할 상호보완적 두 접근법”이라고 말하면서, 우주 연구는 “나의 신앙을 증명하는 그 무엇이 아니라, 내 신앙을 풍요롭게 하는 그 무엇”이라고 덧붙였다.

“과학은 또한 내게 우주를 바라보고 우리가 얼마나 작은 존재인가를 깨달으며 그 안에서 하느님의 위대함을 보면서 겸손하도록 가르쳐 준다.”

그는 물리와 자연의 법칙을 연구하다 보면, 우주는 조화롭고 잘 정돈된 것처럼 보인다면서, “신앙을 지닌 이들은 이 질서 안에서 하느님의 발자국을 쉽게 인식할 수 있다”고 덧붙였다.

존티 신부는 자신들의 연구 결과를 동료 과학자들이 잘 받아들이고 있지만, “아직 우리 연구는 다 끝난 것이 아니다. 우리가 답하지 못한 문제가 많이 남아 있다”고 말했다.

기사 원문: https://religionnews.com/2022/05/06/vatican-astrophysicists-offer-new-way-of-studying-gravity-after-the-big-bang/

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