미세구조상수는 정말 상수인가?

이코노미스트지를 읽다가 물리학에 대한 기사[1]가 나와있길래 한 번 소개한다.

사실 미세구조상수(fine structure constant)라는 용어 자체를 이 기사에서 처음 봤는데, 뭐 대충 읽어보니 물리학에서 매우 중요한 상수 중의 하나인 듯 하다. 이 상수는 위키피디아에 따르면 다음과 같이 정의된다.

\displaystyle \alpha = \frac{e^2}{4\pi\epsilon_0\hbar c}

여기서 e 는 기본전하량, \hbar 는 디랙 상수, c 는 광속, \epsilon_0 는 진공의 유전율이다. 이 값은 단위가 모두 약분되어서 (차원이 없다고 표현하는 듯) 단위에 관계없이 일정한 값이 된다.

그런데 기사에 의하면 이 상수가 만약 4% 정도만 값이 적거나 많아도 별은 안정된 핵융합이 불가능하게 되어, 이 결과 지구상에 탄소를 기반으로 하는 생명체도 없었을 것이라고 한다. 우주가 어떻게 미묘하게 딱 들어맞는 이 값을 취하게 된 것인가는 물리학의 미스터리로 남아있다.

그런데 사실 이 값이 상수가 아니라 장소나 시간에 따라 변화하는 값이라는 주장이 있다. New South Wales 대학의 John Webb이라는 친구가 76개의 퀘이사를 관측하여 값을 계산해보니, 남반구에서 보이는 퀘이사부터 북반구에서 보이는 퀘이사까지 미세구조상수의 값이 연속적으로 변하더라는 결과를 발표한 것이다. 헉, 물리학의 법칙이 장소나 시간에 따라 변하다니 이거야 말로 놀라운 일 아닐 수 없다.

그렇다면 미세구조상수가 딱 맞는 이 시점에 인류가 존재한다는 것 자체가 훌륭한 기적같은 이야기가 아닌가. 우연성이 진화에 심오하고도 지속적인 영향을 가져올 수 있다는 굴드 형님의 말씀이 불현듯 생각난다. 정말 지구상에서 생명의 존재는 그 자체로 진정 우주적 드라마이다.

 


2010.9.15
퀘이사에서 날아온 미세구조상수 이상현상 by ExtraD

 


[1] 이코노미스트 Ye cannae change the laws of physics Aug 31st 2010

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