전도사님, 중력파가 신앙이랑 무슨 상관이 있나요?

“별로 상관없어.”라고 대답하면 간단한 문제를 굳이 고민하고 길게 풀어써보려는 이유는 무엇일까요? 답은 간단합니다. 창조 세계가 하나님의 영광을 드러낸다는 것을 동의한다면, 중력파의 검출은 하나님의 영광과 무슨 상관이 있는지 고민해봐야되지 않을까 싶습니다.

사실 과학과 신앙의 조화 문제는 어렵고도 논쟁적인 주제입니다. 그렇기에 저 같은 비전공자가 과학을 논한다는 것이 조심스럽기도 합니다. 다소 엉뚱한 말을 하는 것일지도 모르니까요. 그래도 이야기를 풀어나가려는 것은 저 스스로도 공부를 하기 위해서 입니다. 과학은 과학적 방법론을 사용하여 하나님이 만드신 창조 세계를 이해하려는 학문입니다. 그 과정을 통해 도출된 과학 모델은 우리가 살아가는 세계를 “과학적”으로 잘 설명해주죠. 물론 이 세상의 모든 것을 다 설명해줄 거라고 기대할 필요는 없습니다. 그리고 현재 가장 정설로 굳어진 과학 이론이라고 할지라도 비판적인 입장을 취하면서 거리를 두는 것도 필요하다고 생각합니다. 하지만 과학이 창조 세계를 탐구하는 학문인 이상, 과학적인 발견의 어떤 부분들은 세상을 창조하신 하나님의 속성의 일부를 우리에게 비춰줍니다. 그리고 그리스도인들은 성경에 뿌리 박으면서, 과학이 비춰주는 의미들을 숙고하고 탐구할 필요가 있습니다. 참고로 이 글은 과학과 신앙에 있어서 가장 뜨거운 이슈인 창조와 진화, 창세기의 해석문제에 대해서는 다루지 않습니다. 이 주제에서 굳이 확장해서 다룰 필요도 없거니와, 어떤 의견을 이야기하기엔 지식이 부족한 거 같기 때문이기도 합니다.

아무튼, 최근 중력파가 발견되었다는 것이 큰 이슈가 되었습니다. 이것은 우리의 신앙에 어떤 의미를 전해줄까요?

중력파가 뭐지?

중력파 검출에 성공했다는 것은 아인슈타인의 일반상대성 이론에서 도출되는 시공간에 대한 이해를 지지하는 또 하나의 추가적인 증거가 되기 때문에 이것의 의미를 생각하는 것이 필요합니다. 일반상대성 이론에 따르면 우리가 경험하는 중력은 질량이 시공간을 왜곡시키는 것으로 인해 발생한 중력장의 세기에 의한 것으로 설명할 수 있는데, 중력파는 개념 상 그 시공간의 왜곡의 변화가 일어나는 것으로 인해 생기는 파동이기 때문이죠. 중력파가 시공간의 왜곡으로 생긴다면, 시공간은 왜 왜곡되는 것일까요?

질량이 시공간을 왜곡시킨다는 것은 다음과 같은 원리로 설명됩니다. (그리고 어려우면 이 단락은 넘기셔도 됩니다. 저도 어렵거든요) 뉴턴 역학에서는 시간과 공간이 절대적이라고 봅니다. 그리고 그 안에서 상대적인 시간과 공간을 논의했었습니다. 그러나 특수상대성 이론은 절대적 시간과 공간의 개념을 무의미한 것으로 만들었습니다. 이 이론에서는 불변하고 절대적인 기준값이 되는 것이 시간과 공간이 아니라 “빛”이며, 이에 따라 공간의 크기와 시간의 흐름은 “사건이 성립하는 물리적 조건에 의해 상대적으로 결정”된다는 결론을 도출합니다.[1] 그래서 이전에는 절대적인 것이 시간과 공간이었지만, 이제는 빛의 속도가 절대적이며 시간과 공간은 절대적이지 않은 것이 되었습니다. 즉, 이에 따르면, “모든 관성계, 모든 사건에 보편적으로 적용될 수 있는 시간과 공간은 존재하지 않는다”고 볼 수 있습니다.[2] 그리고 일반상대성 이론은 여기서 더 나아갑니다. 특수상대성 이론이 관성계에[3] 제한된 것이라면, 일반상대성 이론은 거기서 더 나아가 “가속운동이 이루어지는 비관성계, 즉 중력장 안에서의 운동현상”까지 다루는 것으로, 여기서 “좌표계의 가속운동에 의한 상대적인 힘, 관성력”은 중력으로 치환이 가능하다는 등가원리를 전제로 합니다.[4] 즉, 관성력을 중력장의 세기로 표현할 수 있다는 것이며, 아인슈타인은 이 중력장의 세기를 시공간의 곡률로 설명합니다.[5]

그래서 결론적으로 이 이론에 따르면 질량은 시공간을 휘게 하며, 중력은 시공간의 휘어짐으로 인해 나타나는 것이라고 볼 수 있습니다. 그러므로 우리가 경험하는 중력을 시공간의 왜곡으로 표현할 수 있게 되는 것이죠. 그리고 중력파는 이런 원리를 기초로 할 때 시공간의 왜곡의 변화를 통해서 자연스럽게 발생할 것이라고 예측되는 것이었는데, 이번에 그것이 검출이 된 것입니다. 그래서 이것은 일반상대성 원리가 세계를 과학적으로 잘 설명해주는 원리라는 하나의 추가적인 증거로 작용한다고 볼 수 있습니다.

어떤 의미가 있을까?

그래서 중력파 검출은 결국 일반상대성 원리가 주는 의미가 어떤 것인지를 고찰해보게 합니다. 일반상대성 원리는 기존에 뉴턴 역학에서 지배적인 개념을 차지했던 절대 시간과 절대 공간에 대한 개념을 바꿔놓았습니다. 시간 자체를 절대적인 기준값이 아닌 왜곡되고 변화되는 변수로 생각할 수 있게 된 것입니다. 왜냐하면 “시공간은 물질과 운동에 의존적이며 상대적”이고, “나아가 시간과 공간 그리고 물질은 뗄 수 없는 하나의 단일체를 이루며 존재한다”고 볼 수도 있기 때문입니다.[6] 그래서 이러한 이론을 바탕으로해서 우리가 경험하는 “시제”와 “시간적 생성”이 객관적 실제가 아니라 주관적인 성격을 가진다고 주장하는 과학철학자들이 생겨났는데, 이들의 견해를 “정적 시간이론”, “무시제 시간이론”, “B 시간 이론” 등으로 명명합니다.[7] 이와 관련된 내용을 마크 해리스 교수는 다음과 같이 소개했습니다.[8]

상대성 이론은 단지 시간에 대한 이해뿐만 아니라, 세계에 대한 우리의 ‘상식’에 많은 도전을 제기한다. 특히 지구에서 인간이 공통적으로 경험하는 ‘지금(now)’이라는 중요한 개념은 세계를 설명하는 확실한 과학적 속성이 아니다. 왜냐하면 그것은 관찰자의 준거 틀에 의존하기 때문이다. 실제적으로 우리의 현재 경험은 상대주의적 관점에서 보면 환상에 불과하다. 이런 이유에서, ‘블록 타임(block time)’이란 개념이 보다 유용한 시각을 제공하는데, 이것은 태초부터 종말까지의 모든 시간이 ‘한번에’ 함께 존재하는 것처럼 보인다는 개념이다. 이 개념은 만약 과거, 현재, 미래를 구별하는 우리와 같은 사고방식이 존재하지 않았다면, 그야말로 단일한 독립체로 존재하는 4차원의 시공간 우주가 되었을 것이라는 전제에서 출발한다. 만약 그렇다면, 우리에게 보다 친숙한 ‘시간이 흐른다(flowing time)’라는 개념, 즉 우리가 열린 미래로 이동할 때 과거가 직선적으로 계속해서 늘어난다는 개념은 우리 인간 의식의 주관적인 착각이다.

물론 이것이 우리의 시간 경험이 그저 환상에 불과하다는 것을 입증한다는 것은 아닙니다. 중요한 것은 우리는 이 이론이 가리키는 것들을 통해 우리가 살아가고 경험하는 시간과 공간이 그저 절대적인 것이 아니라 물질-시간-공간이 서로 긴밀하게 연관성을 가지며 서로 안에서 상대성을 지니는 측면이 있다는 것을 생각할 수 있게 되었다는 것이죠. 일반상대성 이론은 우주의 팽창을 잘 설명해주며, 이 이론에서 유래한 수학적 개념인 초기 특이점(initial singularity)은 빅뱅을 통해 우주, 우리가 살아가는 시공간이 생겨났다는 이론과도 연결됩니다.[9] 우리는 시공간 속에서 살아가지만 이 시공간은 절대적이지 않습니다. 이것은 어떤 면에서 시간을 하나님께서 창조하셨다고 설명하는 어거스틴의 개념과도 잘 조화됩니다.[10] 또한 어거스틴은 시간을 절대적인 것으로 보기보다는 영혼이 어떤 변화를 경험하여 느낌으로 시간을 측정한다고 보았습니다.[11] 그래서 그는 이렇게 말합니다.[12]

하오면 ’시간’이란 무엇이니이까? 아무도 내게 묻는 자가 없을 때는 아는 것 같다가도, 막상 묻는 자가 있어 그에게 설명하려 하면 나는 알 수가 없나이다. 하오나 내가 안다고 분명히 말할 수 있는 것은, 만약 아무것도 흘러지나가지 않을 때는 과거의 시간이란 없고, 만약 아무것도 다가오지 않을 때는 미래의 시간이 없을 것이며, 만약 아무것도 현존하지 않을 때는 현재의 시간이란 없을 것이라는 사실이니이다.

우리가 경험하는 과거와 현재와 미래에 대한 인식은 한계가 있고 절대적이지 않으며, 그저 우리는 변화를 통해서 시간을 감지할 뿐입니다. 시간이 절대적인 것이 아닐 수 있다는 것은 시간이 하나님의 창조물이라는 것과 하나님은 시간을 초월하는 분이라는 것을 잘 보여주는 듯 합니다. 그러나 하나님이 시간을 초월하는 분이시라는 것이 다소 이신론적인 의미로 받아들여질 수도 있기 때문에, 마크 해리스는 시간과 관계하시는 하나님에 대해 설명하면서 “하나님의 초월성은 영원에 관계되는 한편, 하나님의 내재성은 시간에 관계된다.”라고 말합니다.[13] 하나님은 영원에 계신 초월적인 분인 동시에 시간 속에서 우리와 관계하는 분이시라는 것이죠.

이렇듯 중력파를 검출했다는 것은 일반상대성 이론이 말하는 하나님의 창조의 일부인 시공간의 한계에 대해 생각할 것을 우리에게 요구하며, 그것을 초월하시는 하나님에 대해 묵상하게 합니다. 더 나아가, 위에서 설명한 ‘블록 타임’이라는 개념은 시공간을 초월하여 온 세계를 직시하시는 하나님의 전지하심에 대해 조금이나마 설명할 수 있는 좋은 예가 됩니다. 시공간에 제한되지 않고 오히려 그것을 창조하신 하나님께서는 4차원의 시공간 우주를 하나의 단일체로 바라보시며 모든 것을 아신다고 표현할 수 있습니다.[14] 비록 시공간에 제한된 우리는 그것이 실제로 어떠한 것인지는 경험할 수 없지만 말입니다. 정리하자면 중력파를 실제로 실험에서 검출 발견했다는 사실은 이런 하나님의 크심과 시공간 속의 우리의 한계를 다시금 되돌아보게 합니다.

좀 더 생각해보면, 중력파의 발견은 우리가 신앙에서 마주하게 되는 역설을 어떻게 대해야 하는지에 대해서 생각해보게 만듭니다. 사실 중력파의 검출이 매우 어려운 이유 중의 하나는 중력파가 시공간의 왜곡이기에, 중력파가 발생할 때 그것을 관찰하고자 하는 사람도 함께 왜곡되기 때문입니다. 즉 “중력파는 시공간 자체의 기하학적 요동이며, 관측자도 중력파를 따라 같이 흔들린다”는 것이 문제인 것이죠.[15] 시공간은 왜곡되었는데, 그것을 관찰하고 싶은 사람인 나조차도 함께 왜곡되어서 그것을 알 수가 없습니다. 관측자의 한계가 더 높은 차원의 인식을 방해합니다. 비록 과학 기술의 발달이 중력파 검출에 공헌했지만, 시공간 속에서 관측자도 함께 왜곡되는 것으로 말미암는 관측의 어려움은 신앙에서 마주하는 역설에 대해서 어떤 자세를 가져야 할지 생각하게 해줍니다. 시공간 안에 살아가는 유한한 존재인 우리는 시공간을 초월하는 개념들을 마주할 때 혼란을 느끼게 될 수밖에 없습니다. 예정과 복음 전파의 문제, 인간의 자유의지와 주권적인 하나님의 작정의 문제 등이 대표적인 예입니다. 영원에 속한 초월적인 하나님이 동시에 시간에 관계하시는 것에 대해 이해할 수 없는 것은 우리는 시간 안에서 살아가고 생각할 수밖에 없기 때문일 것입니다. 중력파 자체를 직접적으로 보고 느끼는 것이 아니라 간접적인 방법을 통해 검출하는 것처럼, 우리는 다 알 수는 없으나 신앙을 통해 모든 것을 미리 아시고 정하시며 다스리시는 하나님을 경험하고 고백합니다. 비약적인 비유이긴 하지만, 과학자들이 상대성이론을 통해 중력파의 존재를 말했듯이 우리는 성경을 의지하여 시공간을 초월하며 그것을 다스리시는 하나님에 대해 믿음으로 고백합니다. 언젠가 보다 더 직접적으로 그러한 하나님의 속성을 경험할 날이 오겠죠. 아무튼 중력파의 검출은 이런 사실에 대해 생각해볼 단초를 제공해줍니다.

추가적으로, 여러 곳에서 소개하듯이 중력파의 발견은 세상을 살펴볼 새로운 관측 도구를 얻었다는 의미를 준다고 합니다. 실제로 중력파를 검출한 연구소는 이제 관측소로 사용될 것이라고 하네요.[16] 가시광선으로만 세상을 바라보던 인류가 적외선과 자외선을 사용하고 더 나아가 다양한 도구를 통해 세상을 파악하고 바라보는 범위를 넓혀왔듯이, 중력파를 통해서 우리는 여전히 제한적이겠지만 하나님의 창조세계를 보다 더 풍성하게 바라볼 수 있게 된 것입니다.

하지만 주의할 점

물론 한 가지 유의해야 할 것이 있습니다. 우리는 창조세계에 대한 좋은 과학적 설명으로서 이 이론을 인정하고 그 의미를 고찰할 수 있지만, 이것을 너무 절대적으로 받아들여서 시간과 공간에 대한 의미에 대한 논의를 종결지을 필요는 없다고 봅니다. 다른 말로 표현하자면, 절대적인 시간과 공간의 개념을 완전히 폐기해버릴 필요는 없다는 것이죠. 사실 검증주의를 따르는 아인슈타인에게 있어서 절대 시간과 공간은 사람이 감각적 경험을 할 수 있는 것이 아니기 때문에, 즉 형이상학적인 것이었기에 논의가 무의미한 것이었습니다.[17] 그러나 이 개념이 상대성이론에서는 논의가 무의미하다 하더라도, 로렌츠와 같은 경우 “뉴턴의 절대시간과 절대공간 개념을 여전히 전제하며, 에터(또는 에테르) 등의 존재를 가정한다”는 것을 기억할 필요가 있습니다.[18] 물론 마이컬슨-몰리 실험을 통해 에테르가 부정되기는 하는데, 이것의 존재를 계속 가정하는 것이 의미가 있는지는 모르겠습니다. 또한 상대성 이론으로 인해 뉴턴의 상대 시간의 의미는 수정되겠지만 절대시간 개념은 여전히 유효하다고 보는 견해가 존재합니다.[19] 예를 들어 상대성 이론에서 시간개념을 논의할 때 중요한 것이 동시성에 대한 것인데, 이것은 빛을 통해 정의내립니다. 그렇지만 “상대성이론적 시공간 개념은 실질적인 경험적 사실에 근거하여 고전적 시간 개념을 재고한 것에 불과”하며 “뿌앙까레가 말한 것처럼 만일 더 빠른 사건 전달 방법이 있다면 동시성은 다시 정의될 것”이라는 견해가 있음을 생각한다면,[20] 절대시간을 폐기해버릴 필요는 없어보입니다. 모어랜드와 크레이그는 이렇게 말하죠.[21]

동시성 관계에 대한 앎은 하나님 자신만이 배타적으로 소유하고 있다. …시각 동기화를 얻는 데 빛 신호를 쓰는 것은 유한하고 무지한 피조물이 채택할 수밖에 없는 규약이다. 하지만 모든 것을 아는, 살아 있고 능동적인 하나님은 그런 식으로 의존적이지 않다. 하나님의 시간 경험 속에서는, 시계로 시간을 재든 말든, 절대시간 안에 현재하는 한 순간이 존재할 것이다.

뉴턴은 절대시간과 절대공간이 하나님과 독립하여 절대적인 것이 아니라, 하나님께 의존적인 것이며 곧 하나님의 영원성과 편재성의 효과라고 여겼습니다.[22] 이 견해가 옳은지에 대해서는 숙고가 필요하지만, 이 또한 유신론적 세계관에 깊이 뿌리를 내린 개념으로 볼 수 있으며,[23] 그렇기에 절대시간과 공간이 우리의 감각으로 경험될 수 없다는 것으로 인해(그것만이 이유라면) 폐기해버릴 필요는 없습니다. 지금까지의 과학적 연구 결과들을 포괄하면서 더 풍성한 설명을 해줄 수 있는 이론이 나타난다면, 뉴턴의 절대시간과 절대공간 개념이 세상을 바라보는 우리의 이해에 새로운 통찰력을 제공해줄지도 모르기 때문이죠.

그렇기에 과학이 주는 선물을 통해 그 안에서 의미를 숙고하여 창조세계를 풍성하게 이해해나가면서도, 인간 지성의 한계를 인정하는 겸손한 자세가 그리스도인에게 필요한 자세일 것입니다. 아무튼 이 글에서 시작한 질문에 대해 이렇게 답할 수 있겠네요. “중력파는 어떤 면에서 하나님의 크심을 보여줘.”라고 말이죠.

Over de auteur

재국

스코틀랜드 에딘버러 대학에서 17세기 신학자 사무엘 러더포드의 교회론을 연구했다. 기독교 역사 속에서 일어난 신학적 논의들, 특히 교회론에 대한 논의에 관심이 많다. 『신앙탐구노트 누리』의 저자이며 초보 아빠이기도 하다.