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제 9 장
양자(量子) 우주론(宇宙論)
9.1 우주의 파동 함수 (Wavefunction of Universe)
양자 이론을 우주론에 적용함은 논리적인 연장이다. 양자역학은 근본적으로 원자의 입자에 대한 개발이었다. 시스템에서 입자가 파동 함수로 표현할 수 있게 된 이래로 정말로 파동함수와 입자의 집합에 대한 상태를 가지게 되었다. 이것의 성공은 수소 원자의 해법에서 면밀하게 개발되었다. 그런데 이것이 우주나 우주들에 조차 연장할 수 있게 된다. 그것은 전 우주가 그것에 관한 모든 정보를 얻을 수 있다는 것으로부터 파동함수에 의하여 표현될 수 있다는 것을 가정한다. 아이디어는 좋으나 수학적으로 얻는 것은 쉽지 않다.
페인만(Feynman)은 긴 적분(학)을 성가시게 평가하는 수고를 덜기 위한 그의 통로 적분 기법을 개발했다. 이 기법은 무언가 난해한 우주론적 적분을 평가하기 위하여 우주론자들에게서 빌렸다. 이 방법이 역사를 넘어 도합(sum over histories)으로 알려진다. 실제로 그러한 적분은 합리적인 수준에서 제한한다 왜냐하면 적분의 대부분은 각각의 다른 기여를 취소하기 때문이다. 통로 적분은 특별히 큰 기여를 주는 약간의 기하학을 고려하므로 계산할 수 있다. 이것을 인스탄톤(instanon주: 컴퓨터를 켜자마자 원하는 프로그램을 사용할 수 있게 하는 기능)으로 알고 있다. 이러한 인스탄톤을 선택하는 것이 문제이다. 인스탄톤의 선택에 따라 우주의 다른 모델을 가지게 된다. 필수적으로 선택의 세가지가 있다.
1. 평면 우주 – 이것은 보편적인 우리가 아는 각각 다른 것의 독립적인 3차원 공간과 시간이다.
2. 폐쇠(닫힌) 우주 – 여기서 시-공간은 닫힌 시스템의 4차원을 형성한다. 크기는 유한하지만 표면은 경계를 가진다. – 구면은 3차원의 닫힌 우주이다. 독특한 4차원 공간은 일정한 플러스 곡면을 가지며 4차원 구이다. 공간이 플러스 곡면을 가진 우주적인 시나리오를 닫힌 우주라고 부른다. 이 시-공간은 빅뱅에서 0 부피를 가지나 최대 부피에 이르게 되며 그리고 빅 크런치(Big Crunch)로 0 부피로 수축하기 시작한다. 이것은 닫힌 우주의 아이디어(개념)을 갖게 하는 4 차원으로 전개한다. 표면의 면적은 유한하나 표면은 경계가 없다. 4 차원구는 유한한 부피이나 경계가 없다.
3. 열린 우주 – 여기서 공간과 시간은 제한이 없다. 천문학적 증거는 이것이 최종적인 선택임을 지적하는 것으로 보인다
9.2 양자 입자로서의 스테판 호킹의 우주(호킹/하틀 이론)
(Stephen Hawking's Universe as a Quantum Particle (Hawking/Hartle theory)
"The Ontological Interpretation of the Wave Function of the Universe'. by Quentin Smith, http://www.qsmithwmu.com/the_ontological_interpretation_of_the_wave_function_of_the_universe.htm퀜틴 스미스(Quentin Smith의 우주의 파동함수의 존재론적 해석 (The Monist, vol. 80, no.1, pp, 160-185, Copyright 1997, THE MONIST, La Salle. Illinois 61301.)
호킹(Hawking)의 개념(아이디어)은 마치 우주가 양자 대상인 것으로 전 우주를 취급하기 위한 것이다. 우주의 창조의 가치란 관점으로서 우주가 출발한 이래 우리들은 엉킨 시스템을 가지게 되었으며 시스템이 파동 함수에 의하여 표현될 수 있다는 것을 기대하여야 한다. 호킹의 아아디어는 그것을 입자로 취급하거나 아니면 공간을 떠도는 비누 거품으로서 취급해야 한다는 것이다. 현존에서 우리가 여러 가지 다른 병행하는 우주가 있다는 것이 가능하다. 그러므로 숫자적으로 무한한 모든 가능한 우주들의 무대가 있다. 만일 우리들의 우주의 위치에 대하여 높은 확률 분포(밀도)가 있다는 것을 가정한다면 만일 우리가 다른 우주의 존재의 확률이 적다면 우리는 형태의 상태 함수를 구할 수 있다. 그래서 다른 우주가 존재하는 유한한 가능성이 있다. 그렇다고 하더라도 같은 확률로 다른 우주가 있다는 것이 가능하다. 가능성으로 떠돌거나 또는 함께 연합하거나 분리되는 비누 방울과 유사하거나 다른 활력을 가진 우주를 기대할 수 있다. 불랙홀과 화이트홀(white hole)의 중력적인 본질이 의미할 우주 사이의 터널의 가능성으로부터 떠나 호킹(Hawking)/하틀(Hartle) 이론 또한 다른 우주를 연결하는 벌레 구멍의 존재의 가능성을 가정한다. 한 우주에서 다른 우주로의 개성을 위한 우주간의 터널의 가능성이 있다는 것을 따르도록 해야 한다. 슈퍼마인드(supermind)가 그것을 억제하기 위한 우주의 어떤 것을 넘어 잠재적인 wells을 부과하는 것이 가능하다. 곧, 얼마 동안 우주를 격리하는 성질과 선택적인 전파를 허용한다. 이것이 고도로 억측이라면 더 이상 진행하지 않을 것이다. 만일 다른 우주가 있다면 그러한 가능성의 실재의 함축은 엄청난 것이다. 만일 다른 우주가 있다면 비지역성 원리는 우리로 하여금 다른 우주와 연결되었음을 보장하는 것이다. 다른 차원이 우주에 있다. 그러한 터널의 과정에 의하여 차원을 넘어 갈수 있겠는가? 그러한 터널을 구축할 수 있는가? 이런 것들이 엄청난 신학적인 함축이다.
Dr. Michiu Kaku http://www.geocities.com/capecanaveral/hangar/6929/h_kaku2.html
http://web.uvic.ca/~jtwong/Hartle-Hawking.htm
9.3 좋은 동조와 약한 인류학적 원리
모든 물리적 그리고 우주적인 분량의 관측된 값은 동일하게 가능하지 않으나 탄소 베이스 생명이 이끌어 낼 수 있는 곳인 사이트를 존재하는 요구에 의하여 그리고 그것이 이미 그렇게 되었던 것이 넉넉하다는 요구에 의하여 제한된 값을 취한다. Barrow, John and Tipler, Frank (1986): The Anthropic Cosmological Principle. Clarendon Press.
통계학적으로 양자 영역의 정의된 거시적 세계를 도출하여 얻기 위한 경우가 실제적으로 제로(0)이다. 그래서 그것은 우리가 살고 있는 우주를 맞추기 위한 빅뱅(Big Bang)의 초기 상태를 설정하기 위한 찬스이다. 정확도는 우리의 우주가 101230안에 있다. (Penrose R. (1997) The Large, the Small and the Human Mind. Cambridge: Cambridge University Press.
“놀라운 사실은 이러한 수의 값이 생명의 개발을 가능하게 만들도록 매우 정교하게 조정되어 왔던 것처럼 보인다. “ 예를 들면 호킹은 “만일 전자의 전하가 조금만 달랐다면 수소와 헤륨을 태울 수 없었을 것이며 또는 그 밖에도 폭발하지 않았을 것이다.” 라고 썼다. “지능적인 성명을 형성하는 개발에 대하여 허용되는 숫자(상수로서) 값은 상대적으로 매우 적은 범위이다 라는 것이 분명하게 보인다. 대부분의 값들은 비록 우주가 매우 아름답다고 할지라도 곧, 창조에서 신의 목적과 (신에 의한) 과학의 법칙의 선택에서 그 아름다움에 놀라 수 없는 사람을 포함하는 우주에 대하여 떠 올리게 한다. P 125) Stephen Hawking "A Brief History of Time
그래서 우리가 살고 있는 우주는 인간의 존재를 위하여 정밀하게 조정되었음을 보여 주는 충분한 증거이다.
실재로 놀라운 일은 지구 상의 생명이 칼날 끝에서 균형을 취하고 있는 것이 아니라 전 우주가 칼날 끝에서 균형을 취하고 있다는 것으로서 그래서 자연적인 상수가 조금이라도 어긋나면 전적인 혼돈(chaos)가 될 것이다. 보다시피 데비스(Davies)는 “만일 여러분이 사람을 경우의 일로 해고했다면 사실은 우주가 생명의 존재에 부당하게 적응된 것처럼 보인다는 것으로 남는다. –거의 부자연스러운 것으로 미리짜고 하는 짓이라고 말해야 할 것이다. 라고 덧붙였다. “
"Prof. Paul Davies, Adelaide University
Dr. Gerald
Schroeder, "Genesis and the Big
Bang" and "The Science of Life
http://www.geraldschroeder.com/tuning.html
Hugh Ross http://www.reasons.org/resources/apologetics/design_evidences/20020502_universe_design.shtml?main
Design and the Anthropic Principle
http://mypage.direct.ca/g/gcramer/design.html
나는 인간 이외의 모든 탄소 기본 생명을 포함하기 위하여 좀 더 이것을 수정해야 한다. 인간의 형태는 형태들 중의 오직 하나가 되어야 하는 것으로 보인다. 성경은 우주에서 인간 형성에 따라 세 가지 다른 형태가 형성된 것을 기술하고 있다.
(에스겔 10:14) 그룹들은 각기 네 면이 있는데 첫 면은 그룹의 얼굴이요 둘째 면은 사람의 얼굴이요 셋째는 사자의 얼굴이요 넷째는 독수리의 얼굴이더라.
(계 4:7) 그 첫째 생물은 사자 같고 그 둘째 생물은 송아지 같고 그 셋째 생물은 얼굴이 사람 같고 그 넷째 생물은 날아가는 독수리 같은 데
이러한 것은 실재로 존재하는 것이며 우리와 함께 있는 이 우주를 공유하는 상징이 아니거나 우리와 유사한 다른 우주 안에 있는 것이 정말로 가능하다.
이 세상은 분명히 우리가 아는 인간의 육체의 몸으로서 알고 있는 것처럼 인간 생명의 필요에 적합하다. 빈번하게도 사람들은 생명과 의식이 몸에 종속되어 있다고 생각하고 있는 것으로 보인다. 실재는 그것이 다른 길이다. 우주는 의식(지각) 또는 지능(지성)으로 창조되었다. 어떠한 형태의 몸이든 의식의 습관으로서는 할 수 있는 것은 없었다. 생명은 진화로서 생성되지 않았다. 그래서 신(Brahman)은 프라크리티(Prakriti, 형이상학적인 의식, 또는 자연, 고대 인도어)와 함께 선재 또는 공재(共在)해야 하며 결코 진화 과정에 의하여 창조되지 않았다. 물론 의식이 Prakriti 의 기본적인 입자라는 것을 가정한다. 그것은 오직 공재의 원리의 재천명일 뿐이다. 그것은 생명이 존재하며 다른 차원에서 다른 몸의 형성이 존재하는 곳인 우주가 있다는 것을 따른다. 그러므로 우주에 대한 파동함수는 그러한 확률 정곡을 허용한다. 우리가 할 수 있는 오직 진정한 성명은 인간 생명을 지속하기 위하여 잘 조율된 그러한 삶이 있는 우주이다. 다른 우주는 다른 생명과 인지가 잘 조율되어 있다.
우주가 또한 우주터널 또는 웜홀(Wormholes, 벌레구멍)에 의한 여행을 허락하고 있음을 볼 수 있다. 우주의 선택에 근거한 존재의 분리하는 것이 가능하다. 이것이 실재 우주로서 천국과 지옥의 존재 대하여 충분하게 허용한다. 우주간의 여행에 대한 유일한 문서는 성경에서만 발견되며 만일 신뢰할 수 있다면 많은 방문자들이 다른 세상으로부터 이 세상으로 방문했을 것이다. 이러한 것들이 우리들로부터 현저히 다른 몸을 가진 존재가 있었다. 과거의 예언자들이나 선지자들이 신령한 몸 또는 환상적인 몸 등 이러한 몸을 반영하였다.
(고전 15:39) 육체는 다 같은 육체가 아니니 하나는 사람의 육체요 하나는 짐승의 육체요 하나는 새의 육체요 하는 물고기의 육체라
(고전 15:40) 하늘에 속한 형체도 있고 땅에 속한 형체도 있으나 하늘에 속한 자의 영광이 따로 있고 땅에 속한 자의 영광이 따로 있으니
(고전 15:41) 해의 영광도 다르며 달의 영광도 다르며 별의 영광도 다른데 별과 별의 영광이 다르도다
우리들은 우리들의 일상 생활에서 혹시 그러한 존재와 만나더라도 놀라서는 안 된다. 예수께서 말씀하시기를
(요 14:2) 내 아버지 집에 거할 곳이 많도다 그렇지 않으면 너희에게 일렀으리라 내가 너희를 위하여 처소를 예비하려 가노니
(요 14:3) 가서 너희를 위하여 처소를 예비하면 내가 다시 와서 너희를 내게로 영접하여 나 있는 곳에 너희도 있게 하리라
(계 21:1) 또 내가 새하늘과 새땅을 보니 처음 하늘과 처음 땅이 없어졌고 바다도 다시 있지 않더라
이 새로운 우주는 새로운 법이다.
(계 21:4) 모든 눈물을 그 눈에서 씻기시매 다시 사망이 없고 애통하는 것이나 곡하는 것이나 아픈 것이 다시 있지 아니하리니 처음 것들이 다 지나갔음이러라
성경에서의 분명한 가르침은 우리가 살고 있는 현재의 우주는 하나님의 창조 위에 부과된 인간의 의도적인 창조에 의하여 이러한 상태를 초래하게 된 것이다.
창세기의 이야기는 아담과 이브에게 그들의 행위 때문에 그들이 살고 있는 우주에서 변화가 존재 안으로 왔음을 상기토록 되풀이 했다.
(창 3:17) 아담에게 이르시되 네가 네 아내의 말을 듣고 내가 너더러 먹지 말라 한 나무 실과를 먹었은 즉 땅은 너로 인하여 저주를 받고 너는 종신토록 수고하여야 그 소산을 먹으리라
(창 3:18) 땅이 네게 가시덤블과 엉겅퀴를 낼 것이라 너의 먹을 것은 밭의 채소인 즉
(창 3:19) 네가 얼굴에 땀이 흘러야 식물을 먹고 필경은 흙으로 돌아가리니 그 속에서 네가 취함을 입었음이라 너는 흙이니 흙으로 돌아갈 것이니라 하시니라
결과적으로 오늘 날 우리가 살고 있는 세상은 쇠퇴해가는 세계이다. 분명하게 이 우주는 결과적으로 격리되었다. 이 쇠퇴하는 순서는 유다서에서 그것을 언급하는데 필연적이다.
(유 1:6) 또 자기 지위를 지키지 아니하고 자기 처소를 떠난 천사들을 큰 날의 심판까지 영원한 결박으로 흑암에 가두셨으며
인간의 영역 안으로 격리의 규정을 위반한 이러한 천사들은 이제 어떠한 웜홀(벌레구멍)도 없거나 심판 날까지 우리들과의 연계가 없는 다른 우주에 격리되어 있다. 이러한 우주의 존재는 고대 세계에서 부과되어 취하여 졌다.
9.4 관측자 – 피창조자 또는 우주 참가자 : 강력한 인류의 원리
인류의 존재에 대한 우리 우주의 섬세한 조율은 특수한 목적을 위하여 우주를 창조하신 설계자 하나님께서 강하게 지시하셨다. 대안으로서의 설명은 강한 인류의 반박에 있었다. 이 반박에서 비록 우주적인 파동함수에서 모든 가능한 잠재적인 것이 있다고 하더라도 오직 생명을 위하여 출현한 우주가 구체화되었거나 실제화를 위하여 필요한 자체 지각하는 마음 또는 우주를 만들기 위한 파동함수를 붕괴한 것들이 존재 한으로 들어 왔다. 그렇더라도 이러한 접근에는 자체의 부인(否認)이 있다. 우리들은 잠재적인 관측자가 아니라 우주를 존재 안으로 붕괴 또는 실제화 시키기 위한 외부에 있는 실제적인 관측자가가 필요하다. 우리의 우주를 구체화 시킨 이 처음 관측자는 누구인가?
9.5 펜로즈(Penrose)와 호킹(Hawking)의 특이공리
우주론자들은 빅뱅(Big Bang)의 개념에 이르게 되었다. 빅뱅의 다른 조건은 창조의 순간이다. 가장 오래된 것은 창세기 1장 1절을 보면 태초에 바로 이 순간에 빛이 태어났다. 이 순간 이전에는 없었다. 왜냐하면 시간이 없었기 때문이다. 시간의 간단한 역사에서 스테판 호킹(Stephen Hawing)에 따르면 성 어거스틴(St Augustine)에게 우주를 창조하기 이전에 하나님은 무엇을 하였는가라고 물었다. 성 어거스틴은 시간이 하나님께서 창조하신 우주의 자산이어서 그런고로, 하나님께서 우주를 창조하시기 이전에는 없었다라고 대답했다.
특이 공리(singularity theorem)는 시간이 제로(0)에서 ‘특이’는 중력이 인력을 남기는 것이 필연적이며 이러한 특이에서 공간과 시간의 얽힘(fabric)은 정의되지 않은 비-존재가 된다. 1976년에 이탈리아 트리스테(Trieste)의 이론 물리학 센터(Theoretical Physics Center)에 있었을 때 인도 뱅갈 대학생이 나에게 공간과 시간의 비대칭 해석에서 동차(同次) 대칭 해법에 대하여 그의 해답을 보여주었다. 해석은 간단했다. 시간이 제로(0)인 특이의 태초 이전에 시간이 결코 없다라는 것이다. 하나님은 어디에 언제 그가 우주를 창조했으며 하나님이 무엇을 하였는가와 같은 질문이 단순한 질문이었다. 시간 안에서 하나님의 존재를 그려내려는 어떠한 시도도 오해이다.
9.6 우주의 미래 (The Future of the Universe)
개인적으로 나는 우주가 뜨거운 빅뱅으로부터 시작했음을 확신한다. 그러나 그것이 언제까지 진행할 것인가? 아니면 어떻게 끝날까? 나는 다소 간에 그것에 확신이 있다. 우주의 팽창은 모든 것을 날려 버릴 것이나 중력은 그것을 다시 제자리로 당길 것이다. 우리의 운명은 어느 힘이 이길 것인가에 달려 있다. – 스테판 호킹(Stephen Hawking)
우주는 빅뱅 이래로 팽창하고 있다. 중력은 팽창 속도를 낮추고 있다. 팽창하는 우주에 대한 증거를 가진 이래로 팽창을 가속시키는 알지 못하는 반발력(우주 상수)이 있을 수 있다. 1920년에 어드원 허블(Edwin Hubble)은 우주가 정체된 것이 아니라 팽창하고 있다는 증거를 제시했다. – 공간 자체의 몸통이 팽창하며 풍선의 표면과 같이 늘어나고 있다. 우주의 부피는 증가하고 있다.
우주에 대한 두 가지 가능한 미래가 있다.
만일 우주 중력에서 자원이 충분하다면 이러한 현재의 팽창 과정을 중단할 것이며 우주는 수축하기 시작할 것이며 빅 크런치(Big Crunch) 곧, 불에 의한 사멸(Heat Death)로 끝날 것이다.
만일 우주 팽창이 이기기에 충분하지 못한 자원이라면 우주는 영원히 팽창할 것이다. 우주의 팽창에서 에너지가 소진되어 모든 것이 정체될 때 절대 영도에 도달할 때까지 온도가 감소하면 동사하게 된다.
마지막 희망의 근거로서 홀로 하나이신 하나님에게로 되돌아 가고 있다. 그래서 우리 자신과 우주의 운명은 신의 구원의 변형 행동을 기다린다. - -
- 죤 폴킹혼
(John Polkinghorne)
(벧후 3:7) 이제 하늘과 땅은 그 동일한 말씀으로 불사르기 위하여 간수하신 바 되어 경건치 아니한 사람들의 심판과 멸망의 날까지 보존하여 두신 것이니라
(벧후 3:13) 우리는 그의 약속대로 의의 거하는
바 새 하늘과 새 땅을 바라보도다
빅 크런치(Big Crunch)로서의 멸망은 모든 수집된 정보가 잃게 되는 블랙 홀(Black Hole)로 이끌고 어딘가에 있는 새로운 우주를 여는 화이트 홀(white hole)을 통하여 새로운 차원으로 들어가는 것이 가능하다. 그것은 재도약의 우주가 아니라 새로운 창조 이다.
(계 21:1) 또 내가 새 하늘과 새 땅을 보니 처음 하늘과 처음 땅이 없어졌고 바다도 다시 있지 않더라
(계 21:2) 또 내가 보매 거룩한 성 새 예루살렘이 하나님께로부터 하늘에서 내려오니 그 예비한 것이 신부가 남편을 위하여 단장한 것 같더라