밤하늘은 왜 어두운 것일까? Dr.Yeo 버전2 양자중력공간 에세이

밤하늘은 왜 어두운가?
약간 순서를 바꾸어서 다시 설명드리도록 하겠다.

이를 위하여 먼저
시공간 팽창도가 각각 다른 공간이 연이어져 있을 경우, 그 곳의 광원으로 부터 오는 빛의 파장은 어떻게 변하는지 살펴 보자.

(그림1)


(그림1)와 같이 시공간 팽창도가 1,4,2인 시공간이 연속적으로 이어져 있고, 각각의 시공간에 소속된 태양이 있다고 하자. 태양은 파장이 로 일정한 파장의 빛을 발생시킨다고 한다면 시공간 팽창도가 1,4,2인 시공간을 통과한다하더라도 고유의 파장과 위상 속도를 유지하며 통과한다고 한다면 (그림2)와 같은 결론을 유도하게 된다.
이러한 결과 알 수 있는 중요한 사항은 우리가 존재하는 시공간에서 측정되는 빛의 파장은 중간 단계의 시공간의 시공간 팽창도와는 무관하게 처음 빛이 발생한 원래 시공간의 시공간 팽창도에 영향을 받는다는 것이다.
즉, 우리 시공간에서 측정되는 별빛의 파장이 n라고 한다면, 해당 별빛이 나온 별이 있는 시공간의 시공간 팽창도는 n이라는 뜻이된다.

이를 이용하여 은하의 거리에 따른 적색편이를 살펴보자.

(그림2)

은하거리에 따른 적색편이를 도플러 효과로 해석하면 기존 이론과 같이 팽창 우주론이 되어 태초에 빅뱅이 있게 된다.
그러나 은하거리에 따른 적색편이를 (그림2)과 같이 시공간 팽창도 증가 효과로 해석을 하면, 전혀 다른 결과가 유도된다.
은하 거리에 따라 시공간 팽창도가 증가된 우주의 시공간 구조를 가지고 있다는 해석으로 바뀐다.
이를 그림으로 그리면 (그림3)가 된다.

(그림3)
우리 은하로 부터 거리가 멀어질수록 시공간 팽창도가 점점 증가하는 시공간 구조를 가지고 있는 것으로 풀이할 수 있다. 
이를 경우 우리가 지금까지 알지 못하던 암흑에너지의 정체를 논할 수 있게 된다. 
우주의 중심 쪽으로는 여러가지 은하, 별, 항성간 물질 등 각종 물질적 요소로 말미암아 중력에 의한 인력이 작용하게 된다. 이는 우주를 수축시키려는 방향으로 작용하게 된다. 그러나 우주 밖으로 향할 수록 시공간 팽창도(시공간 밀도)가 증가하는 우주의 구조를 가지게 되면, 시공간 팽창도(시공간 밀도)가 증가하는 방향으로 힘이 작용하게 된다. 즉, 우주적 척력을 발생시키게 된다.
이것이 암흑에너지의 정체인 것으로 여겨진다.
즉, 본인은 암흑에너지의 정체로 우주 밖으로 갈수록 증가하는 시공간 팽창도(시공간 밀도)의 증가에 따른 시공간 기하학적인 효과라 주장하는 바이다.

따라서 중력에 의한 인력과 우주 밖으로 향하는 시공간 팽창도의 증가에 따른 척력(암흑에너지)의 균형으로 말미암아 우리가 살고 있는 우주는 팽창도 수축도 하지 않는 정상우주론을 따른다 생각한다.

앞의 몇몇 본인의 글에서 인플레이션 우주론을 언급한 바 있으나, 인플레이션 우주론은 효과적인 설명을 위한 도입이었고 사실은 본인은 인플레이션 우주론 보다는 정상 우주론을 주장하는 쪽이다.

따라서 태초에 빅뱅이 있었다 하는 것은 사실상 틀린 것이 아닌가 주장하는 바이다.

본인의 은하거리에 따른 시공간 팽창도의 증가를 암시하는 관찰 결과가 있어서 하나 소개한다.

호주 시드니 머쿼리 대학의 이론물리학자 폴 데이비스 교수는 과학잡지 네이처(2002년 8월 8일)에서 ‘퀘이사’라고 불리는 거대한 항성 천체에서 지구까지 수십억년 동안 여행한 빛을 측정한 결과 상대성이론의 광속도 불변의 원리와 달리 빛의 속도가 일정치 않다는 결론을 얻었다고 밝혔다.

천문학상의 관측 자료로 볼 때 약 60억~1백억년 전에는 빛의 속도가 지금의 초당 30만km보다 더 빨랐다는 게 데이비스 교수의 주장이다. 그는 “우주 생성기인 ‘빅뱅’(우주대폭발) 때 빛의 속도는 무한대였을 것”이라고 말했다.


이러한 관측결과를 본 내용은 잘 설명한다. 지구로부터 멀리 떨어질수록 우주 공간의 시공간 팽창도가 커지는 구조를 가지고 있는 것으로 추정됨으로 지구로부터 멀리 있는 별로부터 오는 빛의 속도는 그 별이 존재하는 공간의 시공간 팽창도
에 비례하여 증가하는 것으로 추정되기 때문이다. 아울러 위의 신문 기사에 있어서 과거의 별빛이라 함은 멀리 있는 별로 부터 오는 빛이라 해석할 수 있기 때문이다.

따라서 본인은 다음의 내용을 독자들에게 쥐어주고자 원한다.
태초에 빅뱅이 있었다는 내용은 잘못된 내용으로 여겨진다는 것이다.
아울러 암흑에너지의 정체는 다름아닌 은하 거리에 따른 시공간 팽창도의 증가 효과에 따른, 우주의 특이한 시공간 구조로 인하여 나타나는 겉보기 에너지 현상이 아니냐는 것이다.


위와 같이 예상 되는 우주 시공간 구조를 토대로 우주배경복사를 다시 해석해 보자.

밤하늘은 왜 검게 보이는가?
이는 하인리히 빌헬름 올베르스가 제기한 역설이다.
우주가 무한히 크고 균일하다며, 어떤 방향을 바라봐도 그곳에는 무한히 많은 별들이 보여야 한다. 밤하늘에서 임의의 방향으로 시선을 고정시켰을 때, 관측자의 눈이 향하는 곳으로 무한히 긴 직선을 그리면 무한개의 별이 이 직선과 만나야 된다. 그렇다면 관측자의 눈에는 무한한 양의 빛이 도달해야 하고, 따라서 밤하늘은 엄청난 빛으로 가득 차 있어야 한다. 그런데 밤하늘은 검게 보인다.
왜 그런가?

이는 지금까지 알려져 있는 바와 같이 우주가 팽창되므로 먼 우주의 별빛이 우리 눈에 아직 도달하지 않았기 때문이라 말 할수도 있다. 그러나 이를 전혀 다른 방법으로도 설명할 수 있다. 

그것은 은하 거리에 따라 시공간의 시공간 팽창도가 증가하는 구조를 고려하면 지구에 도달하는 여러가지 은하의 빛, 별빛 들의 파장이 (그림1)에서 설명한 바와 같이 길어지게 되고 그 결과 우리 지구에서 관찰되는 은하들로 부터 오는 빛의 파장의 에너지가 시공간 팽창도를 고려하지 않았을 때 보다 상당히 줄으들게 된다. 그 중 너무 먼 은하로부터 오는 빛의 파장은 가시광선의 범위를 벗어나게 되고 그 빛들은 눈으로 감지 할 수 없게 된다. 대부분의 빛들이 가시광선의 범위를 벗어나 있을 것으로 예상되므로 결국 밤하늘은 검은 것으로 관찰하게 된다. 그와 같이 눈에 보이지 않는 파장이 가시광선 범위를 벗어날 정도로 길어진 파장들의 평균값은 2.7k 정도로 충분히 줄어들 수 있을 것으로 보인다. 그러나 코비위성을 이용하여 파장이 더 긴 마이크로파의 범위에서 관찰하게 되면 (그림4)와 같이 밤하늘 전체에 0.1mm에서 20cm 정도의 파장을 갖는 마이크로파가 분포되어 있는 것으로 관찰되어 밤하늘은 매우 밝은 것으로 관찰되는 것이다. 이를 우주배경복사라 하며 이는 우주 전체에 흩어져 있는, 빛의 파장이 늘어나 가시광선 범위를 벗어난 빛의 파장들에 의해 나타나는 평균 에너지 분포 효과일 것으로 오히려 추정 가능하게 된다.

(그림4)


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