우주론의 본질

우리가 그동안 찾아낸 입자의 세계는 참으로 다양하다. 현재 우주를 이해하기 위한 소립자들을 밝히는 standard model 에서 16개의 소립자 들이 하나하나 그 정체를 드러내왔는데 17번째로 이름을 올리고자 하는 힉스, 왜 세상은 유독 이 입자에 열광하는가? 2012년 CERN에서 새로 관찰되었다고 밝힌 입자는 바로 신의 입자인 힉스일 가능성이 크기 때 문에 그렇다. 힉스라는 정식 이름과 신의 입자(particle of god) 라는 별 명을 가진 이 입자는 엄밀히 말해서 그 존재 자체를 드러낸 것이 아니다.

그가 양성자 충돌 실험과정에서 그의 존재가 지나간 자취를 남겼고 그 자취를 찾아내었다는 것인데 힉스, 그의 역할은 하드론 시기에 만들어진 입자들에게 질량을 부여하는 역할을 맡았다. 입자에 질량이 부여되었다 는 것은 우주가 물질세계로 탈바꿈 하였다는 것이고 곧 우리가 보고 듣 고 만질수 있는 모든 물질세계가 힉스와 무관할 수 없다는 것을 확인하 는 의미이기 때문이다.

또한 힉스를 통한 입자에의 질량 부여가 불가능하다면 빅뱅우주의 초 기 인플레이션때 우주가 매우 빠른 속도로 팽창하다가 왜 지금은 팽창 속도가 느려졌는지 , 왜 기대보다 우리 우주가 더 크지 않은지를 설명할 수 없기 때문이다.

소립자에 대한 인류의 집착은 알고 보면 사물을 부수고 부수어서 가 장 작은 알갱이가 무엇인지를 알고자 하는 탐구욕과 우리 밖에 무엇이 존재하며 우리를 감싸고 있는 물질세계의 궁극적 차원이 무엇인지 알고 자 하는 탐구욕을 동시에 해결할 수 있기 때문이다. 그것은 자연의 원리

를 탐구하는데 있어 가장 큰 질문인 ‘우주는 무엇인가?’, 그리고 ‘물질이 란 무엇인가’를 알아보고자 하는 욕구의 표출인 것이다. 그리고 그 탐구 결과는 곧 우리는 무엇으로 이루어져 있는가(우리는 대체 누구인가? 아 니 무엇인가?) 그리고 우리는 어디에서 왔는가? 그리고 우리는 어디로 가는가? 에 대한 궁극적인 대답이 되어 줄 것이다.

[그림 3-1-1] 우주의 본질에 대한 연구는 입자의 충돌로부터 시작한다

주위를 둘러보고 자신을 내려다보자. 세상은 ‘ 나( )’와 ‘ 나의 밖(

)’에 있는 물질로 나뉠 수 있다. 하지만 이 세계는 물질과 에너지의 순 환을 염두에 두면 ‘나( )’와 ‘나의 밖( )’이라는 구분이 구지 필요치 않음을 알게 된다. 아인쉬타인에 질량도 에너지의 특정한 형태임이 밝혀 졌으므로로 시간의 흐름에 의해 에너지가 형태를 바꾸어 ‘나( )’와 ‘나 의 밖( )’으로 재배열 되었을 뿐이다. 모든 물질의 순환을 거꾸로 되 돌아 거슬러가다 보면 그 근원은 모두 한 점을 향해 치달려간다. 무려 137억년 정도를 거꾸로 거슬러 가면 ‘나( )’와 ‘나의 밖( )’을 둘러

싸고 있는 지구의 모든 것, 태양계, 우리 은하, 우리 은하가 포함된 은하 단, 외부 은하단 은하들이 몰려있는 거대한 우주의 벽(great wall)과 빈 공간(void) 등은 모두 맨홀 속으로 빨려 들어가듯 한 점으로 몰려 특이 점에 도달하게 된다. 바로 현대 과학에서 우리 우주의 역사에 대해 이구 동성으로 외치는 한 점, 빅 뱅 우주의 최초의 순간이다. 현재 우주에 존 재하는 네 개의 힘, 중력, 전자기력, 약력, 강력이 분리되지 않고 통일되 어 있을 것으로 믿어지지만 현대 과학으로 정확히 알 수 없는 순간이다.

거슬러 되돌아간 그 시점, 물질도 존재하지 않고 빛도 존재하지 않는 순 간이 우리의 근원이라는 말이다. 우주론은 그래서 고대로부터 과학 이전 에 철학일 수밖에 없었다. 해답이 없을 것 같은 우주론에 대한 대답은 수 학과 물리학, 그리고 관측 천문학을 도구로 꾸준히 답을 구할 수 있었으 며 이러한 도구의 사용을 통해 대폭발이론을 검증을 통해 확인이 가능 한 비교적 확실한 지식수준으로 드러낼 수 있을 만큼 되었다.