‘방사성 연대측정법’의 진실은 무엇인가?

[손경국]

진화론과 유신진화론을 믿는 사람들은 방사성동위원소 연대측정 결과를 바탕으로 지구의 나이를 46억년이라고 주장한다. 반면에 6일 창조를 믿는 과학자들은 만년 이내의 젊은 지구를 주장한다. 오래된 지구 나이를 주장하는 학자들은 방사성동위원소 연대측정 결과 값만을 소개할 뿐, 방사성 동위원소 측정법에 대한 구체적인 설명을 하지 않는다. 진실은 무엇일까? 자연계에는 원자들이 원자번호(양성자 수)는 같으나 중성자 수가 달라서 질량수가 다른 동위원소들이 있다. 이들 동위원소 중에는 불안정하여 방사선을 방출하면서 붕괴하여 안정된 원소로 변하는 것들이 있다. 예를 들면, 원자번호가 6인 탄소(C)에는 질량수가 12, 13, 14인 3개의 탄소 동위원소(C-12, C-13, C-14)가 있다. C-12와 C-13은 양자수와 중성자수가 변하지 않기 때문에 안정적이지만, C-14는 불안정하기 때문에 방사능을 방출하면서 베타-붕괴하여 질소(N-14)가 된다. 방사성동위원소 중 원래의 원소를 모(母)원소라고 하며, 방사능 방출에 의해 붕괴되면서 생긴 새로운 원소를 자(子)원소라고 한다. 방사성동위원소들은 일정한 비율로 붕괴되며, 대부분의 동위원소들은 그 붕괴 과정이 매우 느리게 진행된다. 동위원소의 붕괴 속도는 ‘반감기’라는 용어로 정의되는데, 주어진 모원소의 양이 붕괴되어 절반으로 줄어드는데 걸리는 시간을 말한다. 방사성동위원소 측정법은 반감기를 계산하여 연대를 측정한다. 이 방법은 화석 또는 암석이 되기 직전의 방사성동위원소의 양(즉, 초기농도)과 측정 당시의 샘플에 남아 있는 양을 비교하여 연대를 측정한다. 방사성동위원소들은 각각 붕괴과정이 다르기 때문에 반감기에 상당한 차이가 있다. 예를 들어 탄소동위원소(C-14)는 반감기가 5,730년인데, 다섯 번의 반감기를 거쳐 모원소가 1/32로 줄어드는데 약 3만년 밖에 걸리지 않는다. 반면에 우라늄(U-238)이 납(Pb-206)으로 붕괴할 때 반감기는 45억년, 칼륨(K-40)이 알곤(Ar-40)으로 붕괴할 때 반감기는 12.5억년, 루비듐(Rb-87)이 스트론튬(Sr-87)로 붕괴할 때 반감기는 488억년이다. C-14와 같이 반감기가 짧은 동위원소는 현재로부터 아주 가까운 지질 시대의 연령을 측정할 때 사용되며, Rb-87과 같이 반감기가 긴 원소는 지질시대표상의 오랜 암석의 연령을 측정하는데 사용된다. 즉, 어떤 동위원소를 사용하는지에 따라 같은 시료일지라도 연대측정 결과가 다를 수 있음을 뜻한다. 또 한 가지 중요한 문제점은 방사성동위원소 연대측정 방법은 과학적이지만, 3가지 가정을 바탕으로 한다는 것이다. 첫째, 샘플에 있었던 모원소 또는 자원소의 초기농도 값을 모르기 때문에 이를 가정해야 한다. 둘째, 방사성 물질의 붕괴속도가 일정하다고 가정한다. 셋째, 주위로부터 샘플에 방사성 물질의 유출입이 없었다고 가정한다. 이 세 가지 가정 중에서 측정 결과에 가장 크게 영향을 미치는 것은 첫 번째 가정, 즉 방사성동위원소의 초기농도이다. 초기농도를 알 수 없기 때문에 어떤 값을 가정하느냐에 따라 방사성동위원소 연대측정 결과는 확연히 달라진다. 모든 동식물 화석은 탄소를 포함하고 있기 때문에 동식물 화석의 연대를 측정할 때는 방사성 탄소동위원소(C-14) 연대측정법을 사용한다. 화석이 되기 직전의 C-14 초기농도를 모르기 때문에 초기농도를 현재 대기 중의 농도와 같다고 가정하고, 샘플에서 측정된 C-14 농도와 차이를 비교하여 연대를 계산한다. 그러나 이 방법은 C-14 초기농도를 현재 대기 중의 농도와 같다고 가정하기 때문에 측정결과의 정확성이 왜곡되는 문제점을 가지고 있다. 또한 동위원소 종류에 따라 반감기가 다르기 때문에 자신의 편견에 따라 사용할 동위원소가 결정되며, 측정된 값 중에서 어떤 것을 선택할 것인지에 대한 결정도 주관적이기 때문에 신뢰성을 의심받는다. 방사성 동위원소 측정 결과의 신뢰성에 관하여 미국 루이지애나 주립대학교의 아조이 박시(Ajoy Baksi) 교수는 다음과 같이 말했다(Geology 18, 985, 1990). “많은 예를 보더라도, 방사성 측정 데이터의 주관적이고 잘못된 사용은 지구과학 문헌에서 풍토병이다... 많은 경우에, 불완전하고 아주 주관적인 데이터에 대한 수학적 분석은 의심스러운 결론으로 귀결된다.” 창조과학자들은 방사성동위원소 연대측정 방법을 무시하지 않는다. 다만, 잘못된 가정을 바탕으로 측정된 결과를 의심하는 것이다.

최고 수준의 질서와 아름다움을 가지고 있는 우주와 지구가 대폭발로 만들어졌을까? 프린스턴 대학과 하버드 대학의 저명한 3명의 천체물리학자들이 2017년에 지에 “우주 급팽창 이론 도전에 직면하다”란 제목의 논문을 발표하여 급팽창 빅뱅우주론의 문제점을 강력히 비판했다. 알랜 구쓰(Alan Guth)와 거의 같은 시기에 지금까지 약 30년 동안 빅뱅우주론을 연구한 슈타인하르트(Steinhardt)와 펜로스(Penrose) 등 세계적 우주론 물리학자들은 마침내 빅뱅을 포기하고 다른 우주론을 주장하고 있다. 다중우주론, 끈장이론, 변하는 광속이론, 진동우주론, 양자우주론 등 현재 발표되고 있는 우주 기원론만 하더라도 5∼6개나 된다. 이렇게 다양한 우주론이 있다는 것은 “우주에 관하여 아는 것이 아무것도 없다”는 것을 뜻한다. 인플레이션(급팽창) 빅뱅우주론의 발전에 많은 기여를 한 알브레흐트(Albrecht)와 마구에조(Magueijo)도 최근에 인플레이션 이론의 문제점을 지적하였다. 그들은 우주초기 이후 지금까지 빛의 속도가 서서히 변해왔다는 ‘변하는 광속 이론’을 이용하여 중요한 우주론적 문제들(지평선 문제, 편평도 문제, 우주상수 문제)을 해결할 수 있다는 제안을 하였다. ‘변하는 광속이론’에 의하면, 우주 초기에 빛의 속도는 지금보다 매우 빨랐지만, 이후에 지수 함수적으로 빛의 속도가 감소하였을 거라고 한다. 러시아 천체물리학자 트로이츠키(Troitskii)는 먼 은하들의 적색편이는 우주 팽창이 아니라 빛의 속도 감소에 의한 가능성을 발표하였다.‘끈장이론’을 제안한 이론물리학계의 석학이자 미래학자인 미치오 카쿠(Michio Kaku) 박사는 “우주가 우연이 아닌 고도의 지능으로 창조됐다는 증거가 있다”면서 지성에 의한 창조를 주장했다. 그는 Nova Evolution과의 인터뷰에서도 “이 세계는 훨씬 복잡하고 생각할 수 없는 방식으로 지적설계자에 의해 창조된 규칙에 따라 만들어졌다. 모든 가능성을 검토해 본 결과, 모든 것을 지배하는 알 수 없는 힘이 존재 한다”고 말했다.

이상과 같은 천체물리학에 대한 전문적인 지식이 없더라도, 빅뱅우주론이 과학적으로 논리적으로 타당한 지를 판단할 수 있는 방법이 있다. 그것은 누구나 알고 있는 기본적인 상식과 지식을 사용하는 것이다. 기본 지식과 상식으로 설명할 수 없다면, 빅뱅우주론은 단지 이론에 지나지 않을 것이다. 폭발에 대한 기본적인 상식과 지식은 다음과 같다.

1) 폭발물질은 스스로 존재할 수 없으며, 폭발의 결과는 종류와 크기에 상관없이 항상 무질서이다. 2) 폭발로 생긴 무질서는 아무리 오랜 시간이 주어진다 하더라도 스스로 질서로 발전하지 않는다. 3) 최고 수준의 질서와 아름다움과 조화는 폭발을 통해서 만들어지지 않는다. 4) 빅뱅우주론은 ‘시간이 지남에 따라 우주의 무질서는 증가한다’는 열역학 제2 법칙에 위배된다.

대폭발 우주론은 위와 같이 폭발에 대한 기본적인 상식들 외에도 아래와 같은 과학적인 문제점들을 가지고 있다.

1) 우주에 존재하는 모든 에너지와 물질을 어떻게 작은 특이점에 가둬둘 수 있나?
2) 특이점에 갇혀 있는 최초의 에너지와 물질의 총량은 얼마이며, 어떻게 존재하게 되었으며, 왜 갑자기 폭발했는가?
3) 우주공간에서 가벼운 미립자들이 모여서 질량이 큰 무거운 별들이 만들어질 수 있을까?
4) 별이 만들어지는데 필요한 중력은 어떻게 만들어졌을까? 과학적 사실은 뜨거운 미립자들이 팽창하여 응축할 경우, 응축입자들 간의 충돌과 상호작용 때문에 운동에너지가 증가한다. 운동에너지가 증가하면 온도가 증가하고, 온도가 증가하면 압력이 증가한다. 압력이 증가하면 수축이 일어나지 않고 오히려 팽창한다. 따라서 열린 우주 공간에서 중력이 우연히 만들어지는 일은 결코 일어나지 않는다.

5) 회전하는 은하계가 어떻게 만들어졌을까? 우주에 있는 천억 개 이상의 은하계들은 시계방향 또는 반시계 방향으로 일정한 질서를 가지고 회전하고 있다. 폭발이 우주 공간에서 일어났다면, 폭발물질들은 모든 방향으로 분산되기 때문에 질서 있게 회전하는 회전체가 만들어지지 않는다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 빅뱅우주론은 기본상식과 과학으로 증명할 수 없는 많은 문제점들을 가지고 있다. 질서의 하나님은 무질서를 만드는 폭발을 사용하실 필요가 없으신 분이다. 빅뱅우주론을 믿는 것보다, 전지전능하신 하나님이 천지만물을 창조하실 때 모든 과학법칙을 만드셨고, 그 법칙에 따라 우주가 최고의 질서를 유지하면서 정교하게 운행되도록 처음부터 완벽하고 성숙하게 창조하셨음을 믿는 것이 더 쉽고 논리적이다.