기사 제공처 : 개미신문 / 등록기자: 김태봉 [기자에게 문의하기]  0 /  

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우리가 밤하늘에서 보는 모든 별들은 놀라울 만큼 둥근 별들이라고 한다. 왜 별들은 네모나거나 울퉁불퉁하지 않고, 거의 예외 없이 동그란 원구형(圓球形)일까? 이 질문에 답하기 위해 천체물리학자들은 오래전부터 중력, 유체역학적 평형, 별의 진화 과정을 탐구해 왔다.

영국의 물리학자 아이작 뉴턴(Isaac Newton)은 『프린키피아(Principia, 1687sus)』라는 책에서 “중력이 질량을 중심으로 끌어당긴다면, 거대한 천체는 결국 원구형이 될 것”이라고 지적했다. 이것이 오늘날 우리가 별의 구형성을 설명하는 출발점(出發點)이다. 중력(Gravity)은 방향성이 없는 힘으로, 모든 입자를 천체의 중심으로 동일하게 끌어당긴다. 따라서 거대한 가스 덩어리가 있다면, 시간이 지날수록 가장 안정된 형태인 원구형을 형성할 수밖에 없다는 것이다.

20세기 초반에 들어와서 영국의 천체물리학자 아서 에딩턴(Arthur Eddington)은 별이 안정적으로 존재할 수 있는 조건을 유체정역학적 평형(hydrostatic equilibrium)으로 정의했다. 별의 내부에서는 핵융합으로 발생한 복사압력(radiation pressure)과 뜨거운 플라즈마(Plasma)의 열압력(thermal pressure)이 바깥으로 밀어내려고 하는데 반해 별의 질량이 만들어내는 중력은 안쪽으로 당기게 된다. 이 두 힘이 균형을 이룰 때 별은 안정적으로 원구형 구조를 유지하게 된다는 것이다.

1983년 노벨물리학상을 수상한 미국 시카고대학교의 물리학 교수 수브라마니안 찬드라세카르(Subrahmanyan Chandrasekhar)는 이런 에딩턴의 이론을 바탕으로 하여 더욱 발전된 이론을 제기했다. 그는 백색왜성과 같은 압축된 별의 구조를 연구한 결과 별의 내부가 중력과 압력의 정교한 균형 위에 존재한다는 사실을 수학적으로 증명했다.

20세기 중반에 들어와서는 소련의 천체물리학자 마쿨린(Aleksei Makurin)과 이후 여러 학자들이 연구한 바에 의하면, 별이 빠르게 자전할 경우 원심력(centrifugal force) 때문에 적도 부분이 팽창하여 세로보다 가로의 길이가 약간 더 긴 편구형((偏球形, Oblate spheroid)이 된다는 사실을 발견했다. 예를 들면 알타이르(Altair)라는 별은 태양보다 2배나 큰 별인데, 빠른 자전으로 인해 적도(가로) 반경이 극(세로) 반경보다 약 20% 더 크다고 한다. 태양 역시 완벽한 구형이 아니며, 극 반경보다 적도 반경이 약간 더 긴 편구형(偏球形)이라고 한다.

또 천문학자들은 작은 소행성과 위성들이 왜 울퉁불퉁한 모양을 가지는지도 연구했다. 미국의 나사(NASA)와 유럽의 ESA(European Space Agency) 연구진에 의하면, 천체가 구형을 이루기 위해서는 최소한 직경이 약 500~600km 이상이 되어야 중력이 충분히 커져 울퉁불퉁한 모양이 무너지고, 구형에 가깝게 변형된다는 것이다. 따라서 직경이 그만한 거리에 못 미치는 수많은 소행성들은 울퉁불퉁한 반면, 항성과 행성 같은 대형 천체는 중력의 압도적인 힘에 의해 구형을 이루게 된다는 것이다.

오늘날 천체물리학자들은 별이 원구형(圓球形)을 이루는 원리를 최소 에너지 상태(minimum energy configuration)로 설명한다. 즉, 원구형이야말로 중력과 압력이 가장 안정적으로 균형을 이루고 있는 상태라는 것이다. 만약 별이 네모나거나 불규칙한 모양이라면, 중력은 즉시 불균형을 해소하려 하며, 결국 물질을 중앙으로 재분배해 둥근 형태로 만들게 된다고 한다. 따라서 구형은 단순히 "우연한 모양"이 아니라, 물리학적으로 필연적인 결과라는 것이다. 이런 관점에서 볼 때 밤하늘의 둥근 별 하나하나는 우주적 힘의 질서와 법칙을 증명하는 실물이 되는 셈이다.

우리는 ”원구형이야말로 중력과 압력이 가장 안정적으로 균형을 이루고 있는 상태“라는 말에 주의를 기울일 필요가 있다. 왜냐하면 각졌다는 말은 아직 미처 성숙하지 못한 별이라는 말이되기 때문이다. 인생도 이런 별의 원리와 조금도 다를 바 없다. 각진 인생은 아직 성숙하지 않은 별처럼 어딜 가도 부딪치는 인생이 될 것이다. 그러나 성숙한 별처럼 둥근 공 같은 인생은 어딜 가도 부딪치지 않고 자연스럽게 굴러가는 인생이 될 것이다.

이렇게 볼 때 우주에 있는 수많은 별들은 중력이라는 힘에 의해 둥근 별이 된 것이므로 종교인들이 말하는 우주를 창조한 신(神)은 아무런 일도 한 적이 없다. 오직 별과 중력의 관계를 미처 알지 못하는 무식한 인간들이 우주를 창조한 신(神)이라고 생각하고 우주를 만들었다고 우길 뿐이다. 그러므로 성경의 창세기 1장 3절에 나오는 “하나님이 빛이 있으라 하시니 빛이 있었다(God said, Let there be light, and there was light.”는 구절은 천구(天球)의 역학을 제대로 몰랐던 무식쟁이 교인들이 만들어낸 신화에 불과하다는 것이다.

“무식한 자가 용감하다”는 말은 이런 엉터리 설명을 전제로 하여 생겨나게 되었다고 한다. 정치인도 “무식한 자가 용감하다”는 말을 증명한다. 빈 깡통 소리만 크듯 목소리 큰 정치인들 중 빈 깡통 아닌 자가 없기 때문이다. 이렇게 말로 먹고사는 종교인들과 정치인들은 항상 자기만 옳다고 큰소리치는 모난(각진) 인간들이다. 성숙한 별처럼 둥근 자들이 아닌 무식이 용감인 각진 자들, 정말 닮아도 너무 닮았다.

-손 영일 컬럼