시간의 기원으로부터의 교훈들
Lessons From The Beginning of Time
지난 주에 두 집단의 과학자들이 포함된 공들인 데이터 분석 후에 많이 과장된 빅뱅에서 비롯된 중력파의 탐지―거의 일 년 전에 발표된―가 사실상 잘못된 경보였다는 뉴스가 공표되었는데, 우주의 바로 그 구조에 있어서 나선형 모양의 뒤틀림들은 대체로 훨씬 덜 극적인 원인, 즉 성간 먼지 알갱이들에 의해 초래되었다. 매우 근접했지만, 최소한 당분간은 아니다.
물론, 그 신호가 우리가 바랬었던 것이 아니었다는 점은 실망스럽다. 수천 억 개의 다른 은하들 가운데 한 은하의 가장자리에 놓여 있는 매우 작은 이 행성에 살고 있는 우리가 초기 우주에 관한 관념들을 고안할 뿐 아니라 복잡한 실험들과 데이터 수집을 통해서 그것들을 실제로 입증할 수 있다면 얼마나 경이로울 것인가?
그런데 기운 없는 상태에 빠지기 전에 우리는 엄청난 것이나 다름없는, 우리가 초기 우주에 관해 알고 있는 것을 인식해야 한다. 우리는 우주의 나이가 대략 138억 년(137억 년에서 갱신된 숫자이다)이라는 것을 알고 있다. 우리는 우주의 조성, 또는 최소한 구성 성분들의 상대적 기여―구성 성분들 자체는 아닐지라도(암흑 물질과 암흑 에너지는 여전히 불가사의이다)―를 알고 있다. 우리는 빅뱅 후 400,000년부터 지금까지의 우주 역사를 확실히 파악하고 있으며, 그리고 심지어 우주 역사를 최초의 원자 핵이 합성되었던 사건 후 대략 1분까지 더 밀고 나아갈 수 있다. 또한 우리는, 은하들의 출현에 앞서는 씨앗들이 어디에서 비롯되었는지 여전히 알지 못하지만, 은하들이 어떻게 형성되는지 그리고 그것들이 공간 전체에 걸쳐 어떻게 분포되어 있는지 이해할 수 있다.
그것이 빅뱅에서 비롯된 중력파가 도움이 될 지점인데, 그 중력파는 한참 오래 전에 우주 역사를 재개시킨 과정들에 관한 단서들을 제공한다. 그런 중력파는 훨씬 나중에 은하가 생성될 때 작동한 씨앗들에 관한 단서들을 갖고 있을 것이다.
이전에 여러 번에 걸쳐 이 블로그에서는 2014년 3월 빅뱅에서 비롯된 중력파의 "발견"을 발표하기 위해 가진 기자 회견의 장단점을 논의했다. 일부 과학자들은 얻은 결과가 동료 평가를 거치기 전에 뉴스를 발표하기로 한 BICEP2 팀의 결정을 전적으로 지지한 반면에, 나와 애덤 프랭크(Adam Frank)를 비롯한 다른 사람들은 그 결정이 조급했다고 느꼈다. 그 결정을 지지한 사람들은, 그 결과의 특질―폭발적인 잠재력―을 감안하면, 그 결과에 관해 더 많은 사람들이 알면 알수록 더 좋다고 주장했다. 그들은, 결국 과학적 과정이 여전히 작동할 것이라고, 즉 실제로 그랬듯이, 더 많은 분석과 새로운 연구들이 그 결과를 입증하거나 반증할 것이라고 주장했다. 비판가들은, 과학이 비판받고 있으며 그것의 신뢰성이 시험받고 있는 시기에 못 쓰게 될 수 있는 거대한 주장들에 대해 더 많은 주의를 기울여야 한다고 주장했다. 우리 모두가 그 과정에서 배웠다고 말하는 것이 공정한데, 결국 과학적 과정은 여전히 그대로이다. 우리는 초기 우주와 관련하여 무언가를 배우게 되었고, 더 중요하게도, 알아내야 할 것이 훨씬 더 많이 존재한다는 것을 배우게 되었다.
실제로, 그 상황을 대단히 상세하게 분명히 밝히기 위해 다음 몇 년 동안 여러 실험들이 데이터를 수집할 것이다. 우리는 가까운 시기에 빅뱅에서 비롯된 중력파 신호, 즉 우주가 급하게 성장해야 했던 것처럼 몇 분의 일 초 동안 지속된 엄청나게 빠른 팽창에서 비롯된 공간 자체의 구조에서 울려 퍼지는 소리가 존재하는지 여부를 알게 될 것이라고 예상해야 한다. 평결이 무엇이든 간에, 즉 중력파가 있든지 없든지 간에, 그 뉴스는 우리가 초기 우주를 이해하는 데 핵심적일 것이다.
우리는 우리 기원을 이해하고자 하는 충동, 창조의 신비를 밝히고자 하는 충동을 선조들과 공유하고 있다. 우리가 마침내 볼 수 있을 때 무엇을 알아내든 간에, 과학이 우리가 우리의 심원한 과거를 들여다 볼 수 있는 창을 개방한다는 사실은 찬양의 원인이 되어야 한다.