우주 미세조정

미세조정이라는 생각은 변증론자들의 최근 발명품이 아니다. 연구자들의 당초 예상과 달리, 20세기에 걸쳐 우주론 자체에서 점진적으로 드러났다.

Robert Dicke (1916-1997)：창시적 직관

물리학자 Robert Dicke는 로체스터 대학 박사 학위(1941년)와 전쟁 중 MIT 레이더 연구를 마치고 1946년 프린스턴 대학 교수로 부임한 뒤, 우주가 생명의 출현에 이상하게 적합한 "설정"을 보여준다는 직관을 정식화했다. 특히 1961년 디락 우주론과 마흐의 원리에 관한 논문에서였다^[3]. 그는 다른 어떤 학문도 표준 우주론 모델이 우주에 부여하는 나이(약 138억 년)가, 항성 진화, 탄소 핵합성, 그리고 결국 우주를 관조할 수 있는 지적 생명의 출현을 가능하게 하는 데 필요한 기간과 정확히 일치하는 이유를 설명할 수 없다고 지적했다. Dicke는 *「수십 개의 우주론적 매개변수 가운데 하나의 아주 미세한 변화」*만으로도 우리가 아는 우주의 존재가 막혔을 것이라고 결론지었다^[4].

Brandon Carter (1942-)：「인류 원리」

이 현상을 지칭하는 **"인류 원리"**라는 용어를 1973년에 만든 이는 호주 물리학자 Brandon Carter이다^[5]. 그는 두 가지 버전을 구분했다.

• 약한 인류 원리 : 우리가 관측하는 우주는 관측자의 존재와 양립해야 한다 (자명한 이치)
• 강한 인류 원리 : 우주는 그 안에서 생명이 발전할 수 있는 성질을 갖추고 있어야 한다 (변증 논증)

John D. Barrow & Frank Tipler：기준이 되는 저작 (초판 1986년)

기초가 되는 책은 John D. Barrow(케임브리지 대학 수학 교수)와 Frank Tipler가 쓴 The Anthropic Cosmological Principle(Oxford, Clarendon Press, 초판 1986년)로, xx + 706쪽에 걸쳐 미세조정 사례를 광범위하고 문헌에 근거해 목록화하여 이 현상의 실재에 의심의 여지를 남기지 않았다^[6].

Stephen Meyer (2021년)：현대의 종합

2021년, 과학철학자 Stephen C. Meyer(케임브리지 대학 PhD)는 『Return of the God Hypothesis』(HarperOne, 2021년)를 출간하여, 유신론을 가리키는 20세기의 세 가지 과학적 발견, 즉 표준 우주론이 제시하는 빅뱅 모델(1927년 정식화, 1964-1965년 확인), 우주 미세조정(1973-1986년), DNA 속 정보(1953-2003년)를 종합했다^[7].

물리학자들은 그 정확한 값이 우주의 성격 자체를 결정하는 약 30개의 기본 상수를 확인했다. Matthieu Lavagna는 핵심을 잘 요약한다. 과학자들은 단지 현재의 지구 생명만이 아니라, 영양 섭취, 에너지 추출, 성장, 번식이 가능한 유기체의 가능성 자체를 말한다. 이런 설정이 없다면 어떤 일반적 형태의 생명도 나타날 수 없었다^[8].

우주 상수 Λ

가장 극단적인 사례다. 우주 상수(Λ, 람다)는 우주의 가속 팽창과 진공의 에너지 밀도를 관장한다. Weinberg(1989년) 이래 기준이 되는 서술은, 이론으로 예측된 진공 에너지와 관측된 값 사이에 약 120개 자릿수의 격차가 있다는 것이다. 즉 10¹²⁰분의 1 정도의 정밀도이며, Susskind도 이를 받아들인다^[14][15]. Lavagna는 약간 다른 플랑크 단위 관례에 따라 10¹²¹분의 1을 제시한다^[16]. Bolloré-Bonnassies는 기여분이 소수점 둘째 자리부터 122번째 자리까지 상쇄된다고 말한다^[17].

이 정밀도는 물리학자들에 의해 *「물리학의 최악의 미세조정 문제」*라고 불려 왔다. 의심스러워서가 아니라, 어떤 이론도 이를 자연스럽게 설명하지 못하기 때문이다. 한쪽으로 아주 조금 변하면 우주가 폭발하여 어떤 은하도 형성되지 않는다. 반대쪽으로 변하면 최초의 항성이 생기기도 전에 붕괴한다.

네 가지 기본 힘

• 강한 핵력 : **0.5%**의 정밀도. +2%면 안정한 양성자가 없고, −9%면 수소보다 무거운 어떤 원소도 결코 존재하지 않았을 것이다.
• 전자기력 : **4%**의 정밀도. 그렇지 않으면 탄소도 산소도 없다.
• 약한 핵력 : 방사성 붕괴를 관장한다. 안정과 진화 사이의 미세한 균형이다.
• 중력 : 약 10⁴⁰배 더 강했다면 항성은 수백만 년 만에 타 버렸을 것이다 (생물학적 진화에는 부족한 기간이다).

전자/양성자 질량비

양성자는 전자보다 약 1,836배 무겁다. 이 정확한 비례가 복잡한 화학을 가능하게 한다. 공유 결합의 형성, DNA 분자의 안정성, 세포 생화학이 그것이다. 몇 퍼센트만 변해도 DNA는 구조적으로 불안정해진다^[18].

우주의 초기 밀도：Dicke의 정밀도

매개변수 Ω₀(오메가 제로)는 우주의 실제 밀도와, 팽창이 통제되는 우주에 필요한 임계 밀도의 비율을 측정한다. 관측된 값은 1에 극도로 가깝다. 빅뱅 당시 10⁵⁵분의 1의 편차만으로도 우주는 몇 초 만에 붕괴하거나 은하가 형성되지 않은 채 흩어졌을 것이다.

표준 우주론 모델의 연대에 따르면, Bolloré-Bonnassies(같은 책, 173쪽)가 전하는 자릿수는 놀랍다.

• 빅뱅 후 180초, 그 비율은 1과 「소수점 13번째 자리까지」 달랐어야 한다. 즉 1.0000000000001 (계산은 George Gamow와 Steven Weinberg에게 귀속)^[19]
• 빅뱅 후 1초, 「팽창 속도는 소수점 15번째 자리까지 실로 정확하게 조정되어야만 했다」 (계산은 Robert Dicke 본인에게 귀속)^[20]
• **플랑크 시간(빅뱅 후 10⁻⁴³초)**에는 이 정밀도가 더욱 극단적이었다. 쓸 수 없는 숫자다

우주론자 Alan Guth(MIT, 우주 인플레이션 이론의 아버지)는 이런 식으로 설명한다(의역). 그 순간 우주의 팽창이 아주 조금 더 약했다면, 태어난 우주는 현재 크기에 이르기 훨씬 전에 중력에 의해 스스로 붕괴했을 것이다. 반대로 팽창이 조금이라도 더 빨랐다면, 원자와 항성이 형성될 시간이 없어 우주는 기체 상태로만 남았을 것이다^[21].

초기 엔트로피 (Penrose)

수학자이자 노벨상 수상자인 Roger Penrose는, 모든 질서 있는 구조의 전제 조건인 우리 우주만큼 낮은 초기 엔트로피를 가질 확률을 계산했다. 결과는 아찔하다. 10^(10^123)분의 1. 그 십진법 표기가 인간의 상상을 넘어선다^[22].

「우리와 같은 우주를 만들어내는 데 필요한 정밀도는, 열역학 제2법칙의 관점에서 볼 때 10^(10^123)분의 1 수준이다.」 — Roger Penrose, The Emperor's New Mind, Oxford University Press, 1989^[23]

변증 논증은 네 갈래의 양단으로 형식화된다. 이 극단적인 정밀도 앞에서 문헌에서 논의되는 설명은 우연, 물리적 필연성, 다중우주, 지적 설계이다^[24][25].

1. 우연

가장 순진한 가설이다. 「그냥 그렇게 된 것, 우연이다」. 그러나 Penrose가 보여주었듯이 확률은 너무 미미하여(초기 엔트로피만으로도 10^(10^123)분의 1), 우연에 대해 말하는 것은 더 이상 합리적이지 않다. 그것은 불가능성에 대한 신앙 행위다. Lavagna는 빨간 구슬 비유를 든다. 자루 안에 치명적인 파란 구슬 수십억 수십억 개와 구원하는 빨간 구슬 하나가 있다면, 바로 그 빨간 구슬을 뽑는 일은 *「일어날 확률이 낮은 사건도 일어난다」*보다 더 강한 설명을 요구한다^[26].

2. 물리적 필연성

"모든 것의 이론"이 상수들이 수학적 필연성에 의해 이 값만을 가질 수 있음을 보여줄 것이다. 그러나 한 세기의 연구에도 불구하고 그런 이론은 결코 발견되지 않았고, 존재한다는 징후도 없다. 이것은 공상 과학의 약속이다.

3. 다중우주

무한히 많은 우주가 존재한다는 가설이다. 가능한 모든 우주가 있다면, 적어도 하나(우리 우주)는 생명에 완벽한 상수를 가질 수밖에 없다. 그러나 이 가설에는 세 가지 중대한 문제가 있다.

• 검증 불가능성 : 정의상 다른 우주는 관측할 수 없다. 과학으로 가장한 형이상학이다
• Borde-Vilenkin-Guth 정리(2003년) 는 다중우주에도 적용된다. 그것들 자체도 시작을 가져야 하며, 따라서 원인을 가져야 한다
• 볼츠만 뇌 문제 : 다중우주에서는 자발적으로 요동치는 뇌가 우리와 같은 질서 있는 우주보다 통계적으로 무한히 더 개연성이 높다. 이는 모든 합리적 관측을 부조화로 만든다^[27]
• 우주 생성기 : 어떤 메커니즘이 다수의 우주를 만들어낸다 해도, 그 메커니즘이 왜 바로 상수를 올바른 가능성의 공간에서 변화시킬 수 있는 법칙을 갖고 있는지 설명해야 한다^[28]

4. 지적 설계

네 번째 선택지이며 Bolloré, Bonnassies, Meyer, Craig, Lennox에 따르면 가장 합리적인 선택지는, 초월적이고 인격적인 지적 설계자가 생명을 수용할 수 있는 우주를 만들어낼 의도를 갖고 상수의 값을 선택했다는 것이다. 이것은 고전적인 설계 논증이지만, 이번에는 20세기와 21세기의 가장 정밀한 과학적 데이터로 뒷받침된다.

반론：「틈 메우는 신」 논증

미세조정 변증에 대한 가장 흔한 반론은 「틈 메우는 신」(God of the gaps)이다. 과학이 아직 설명하지 못할 때마다 신자들이 그 틈에 하느님을 놓고, 다음 물리 이론이 그 결함을 메울지도 모른다^[29].

이 반론은 근본적으로 다른 두 종류의 추론을 혼동한다.

• 무지에 근거한 논증 (God of the gaps) : 「과학이 아직 설명하지 못한다 → 따라서 하느님.」 실제로는 일시적인 결함에 의존한다.
• 명시된 복잡성에 관한 긍정적 논증 : 「정밀하게 측정된 현재의 과학적 데이터가 설계자를 가리킨다.」 이것은 무지가 아니다. 아는 바에 근거한 추론이다.

미세조정은 우리의 지식 속 빈 곳이 아니다. 그것은 정밀하게 측정된 사실이다. 우주 상수 Λ는 플랑크 자연 단위로 10⁻¹²²로 측정되었다. 그리고 바로 우리가 그 값을 알기 때문에, 그것이 얼마나 정밀하게 조정되어 있는지 계산할 수 있다. William Lane Craig가 밝히듯, 「미세조정 논증은 우리가 모르는 것이 아니라 우리가 아는 물리에 근거한다」^[30]. John Lennox는 덧붙인다^[31]. 하느님이 존재하신다면 그분은 "과학이 멈추는 곳"에만 계시는 것이 아니다. 그분은 과학이 앞으로 나아가는 곳, 즉 상수의 정밀도가 설명되기는커녕 매 십 년마다 더 아찔해지는 곳에도 계신다.

미세조정의 삼단논법, 가장 명확한 형태(William Lane Craig 참조)^[32] :

1. 우주는 생명과 양립하는 극단적인 미세조정을 보여준다.

2. 이 미세조정은 우연, 필연성, 또는 설계 때문이다.

3. 우연은 통계적으로 비합리적이다. 필연성은 입증되지 않았고 극도로 개연성이 낮다. 다중우주는 검증할 수 없으며 논리적 부조화를 낳는다.

4. 그러므로 미세조정은 지적 설계 때문일 가능성이 매우 높다.

결론 : 우주는 초월적 정신, 즉 가톨릭 전통이 하느님이라 부르는 분에 의해 설계되었다.

Matthieu Lavagna는 『Soyez rationnel, devenez catholique !』(85-93쪽)의 한 전체 장을, 미세조정 논증에 대한 주요 반론들을 제시하고 논박하는 데 바친다^[33]. 정직한 변증론의 규칙은 반론을 언제나 가장 강한 형태로 제시하는 것이다. 희화화하기 위해서가 아니라, 논증이 가장 엄밀한 비판에도 견딤을 보이기 위해서다. 다음은 허수아비 논증 없이 서술된 일곱 가지 주요 반론이다.

반론 1：우주 로또 :「어떤 조합도 똑같이 개연성이 낮다」

가장 강한 형태의 반론 : 어떤 특정한 물리 상수 조합이든 선험적으로 똑같이 개연성이 낮다. 상수들이 다른 값을 가졌다면, 이 우주의 주민들(있다면)은 자기들의 "운"에 놀라며 같은 질문을 던졌을 것이다. 미세조정 논증은 고전적인 실수를 저지른다. 우리 결과가 특별하다고 전제하지만, 그것은 사후적으로만 특별할 뿐이다. 마치 포커 플레이어가 특히 개연성이 낮은 패에 놀라는 것과 같지만, 어떤 다른 패도 똑같이 그랬을 것이다. Lavagna는 요약한다. 어떤 특정한 상수 조합도 똑같이 개연성이 낮았으므로, 설명할 것이 없다^[34].

답변 : 포커 비유는 바로 그 한계를 드러낸다. 미세조정이 놀라운 것은 우리의 특정한 결과가 나와서가 아니라, 그 결과가 생명과 양립하는 극도로 제한된 집합에 속하기 때문이다. 가능한 모든 물리 상수 조합 가운데, 안정한 원자, 장수하는 항성, 유기 화학, 생명의 존재를 허용하는 조합은 미미한 부분을 이룬다. Bolloré와 Bonnassies는 순수한 우연으로 생명을 품은 우주의 확률이 10⁵⁰ ⁰⁰⁰분의 1보다 낮다고 추정한다^[35].

영국 철학자 John Leslie는 사살 분대 비유로 결정적인 논증을 제시한다^[36]. 저격수 50명이 근거리에서 당신을 겨누고 전원이 빗나갔다면, *「어떤 결과든 가능했으므로 놀랄 필요 없다」*고 결론짓는 것은 부조화다. 진짜 질문은 왜 50명 모두 빗나갔는가이다. 미세조정 논증은 *「왜 내가 살아 있는가?」*를 말하는 것이 아니다. *「왜 50명의 사수가 모두 빗나갔는가?」*를 말하며, 이 질문은 인과적 설명을 요구한다.

반론 2：약한 인류 원리 :「우리는 우리와 양립하는 우주밖에 관측할 수 없다」

가장 강한 형태의 반론 : 약한 인류 원리(Weak Anthropic Principle)는 이렇게 규정한다. 관측 가능한 어떤 우주든 관측자의 존재와 양립해야만 한다. 그러므로 우리가 미세조정된 우주 안에 존재한다는 것은 우연이 아니라 논리적 자명성이다. 미세조정에 대해 질문할 수 있는 유일한 관측자들은, 자신들을 가능하게 하는 우주 안에 존재하는 이들이다. 우주론자 Sean Carroll(2022년 이후 존스 홉킨스 대학, 이전 Caltech)은 이 인류학적 선택이 추가 설명 없이 문제의 겉모습을 용해한다고 주장한다^[37]. Richard Dawkins는 『Pour en finir avec Dieu』(2006년)^[38]에서 WAP만으로도 미세조정의 겉모습을 설명하기에 충분하다고 덧붙인다.

답변 : WAP는 타당한 자명성이다. 바로 그렇기 때문에 아무것도 설명하지 못한다. 그것은 왜 우리가 생명과 양립하지 않는 우주를 관측할 수 없는지를 말하지만, 왜 이 양립하는 우주가 존재하는지는 말하지 않는다. Lavagna는 구분을 정확하게 서술한다^[39]. WAP는 왜 관측자들이 반드시 양립하는 우주 안에 있는지를 설명하지만, 왜 이 양립하는 우주가 아무것도 없지 않고 존재하는지는 설명하지 않는다.

인류학적 선택은, 이미 선택할 여러 우주들의 집합을 전제할 때만 설명으로 기능한다. 단일 우주에서는 아무것도 설명하지 못한다. 선택할 것이 없다. Leslie는 한계를 서술한다^[40]. WAP는 관측자들이 어디에 있을 수 있는지를 밝힐 뿐, 왜 그들의 존재 조건이 갖추어졌는지는 말하지 않는다. 이 두 질문은 근본적으로 구별된다.

반론 3：생명 영역이 생각보다 넓을 것이다

가장 강한 형태의 반론 : 미세조정 계산은 탄소, 물, 유기 화학에 기반한 생명이 유일한 기준임을 전제한다. 규소, 암모니아에 기반한 구조나 근본적으로 다른 복잡성의 형태를 고려한다면, 어떤 종류의 복잡성과 양립하는 우주의 영역은 어쩌면 훨씬 넓을지도 모른다. 무신론 물리학자 Victor Stenger(콜로라도 대학, 1935-2014)는 『The Fallacy of Fine Tuning』(Prometheus Books, 2011년)에서 개연성 낮음의 계산이 정당화되지 않은 생물학적 가정에 의존한다고 주장했다^[41].

답변 : 이 반론은 정밀한 실증적 답변을 받았다. 천체물리학자 Luke Barnes(웨스턴 시드니 대학)는 2012년 『Publications of the Astronomical Society of Australia』에 Stenger의 논문을 논박하는 글을 발표했다^[42]. 이어서 『A Fortunate Universe』(Cambridge, 2016년)^[43]에서도 다루었다. Barnes는 Stenger가 여러 방법론적 실수를 저지른다고 보여준다. 상수들을 하나씩 변화시키면서 나머지를 고정하고(이로써 실제 상관관계가 지워진다) "가능한 생명"의 정의를 일관성 없이 사용한다. 무신론자와 유신자가 함께 서명한 Barnes와 Lewis의 결론은 분명하다. 복잡성에 관대한 정의를 쓰더라도 양립하는 매개변수 영역은 비범하게 좁다. Robin Collins는 정량화한다. 베이지안 분석에서 우주 상수 하나의 미세조정만으로도 최소 10⁵³분의 1의 개연성 낮음을 나타낸다^[44].

반론 4：미래의 「모든 것의 이론」이 상수를 필연적으로 만들 것이다

가장 강한 형태의 반론 : 물리 상수가 오늘날 자유로워 보이는 것은 우리의 물리학이 불완전하기 때문이다. 끈 이론이나 루프 양자 중력 같은 통일 이론이 이 상수들이 하나의 근저 수학 구조의 필연적 귀결임을 보여줄 수 있다. 마치 π의 값이 유클리드 기하학의 귀결이듯이. 그렇다면 미세조정은 우리의 무지와 관련된 일시적 겉모습에 지나지 않는다. Hawking는 『The Grand Design』(Bantam Press, 2010년)에서 이 가능성을 언급한다^[45].

답변 : 이 반론은 지성적으로 정직하지만 근본적인 난점을 안는다. (1) 순전히 사변적이다 : 1세기가 넘는 기초 물리학에도 어떤 이론도 상수를 수학적 필연성으로 환원하지 못했다. 끈 이론은 오히려 10⁵⁰⁰개의 가능한 해라는 랜드스케이프를 만들어내어, 자유 매개변수의 공간을 줄이기는커녕 키웠다^[46]. (2) 질문을 옮긴다 : 상수들이 수학 구조에서 나온다 해도, 왜 바로 이 수학 구조가 존재하며 추상으로 남지 않고 실제 우주로 실현되는지 설명해야 한다. Hawking 자신은 『A Brief History of Time』에서 완벽한 이론조차 혼자서 "방정식에 불어넣을 수 없다"고 인정한다^[47]. (3) 초기 엔트로피는 온전하다 : Penrose의 정밀도(10^(10^123)분의 1)는 우주의 초기 상태에 관한 것이다. 상수에 관한 모든 것의 이론은 왜 우주가 그렇게 아찔한 정밀도의 상태로 시작했는지 설명하지 못한다.

반론 5：신의 복잡성 논증

가장 강한 형태의 반론 : 이것은 철학적으로 가장 정교하게 다듬어진 반론으로, Richard Dawkins가 『Pour en finir avec Dieu』(The God Delusion, Houghton Mifflin, 2006년)^[48]에서 제시했다. 형식화하면 다음과 같다. (1) 그렇게 정밀하게 조정된 우주를 구상하려면 창조주는 경이적인 복잡성을 가진 지성을 가져야 한다. (2) 복잡한 어떤 존재든 인과적 설명을 요구한다. (3) 그러므로 창조주를 상정하는 것은 아무것도 해결하지 못한다. 그것이 해결한다고 주장하는 문제보다 더 어려운 문제를 만들어낼 뿐이다. Dawkins는 질문한다. *「Who designed the designer ?」*에 따르면, 우주를 조정할 수 있는 어떤 신이든 통계적으로 우주 자체보다 개연성이 낮다.

답변 : 이 반론은 Alvin Plantinga(『Where the Conflict Really Lies』, Oxford University Press, 2011년)^[49]와 John Lennox^[50]가 확인한 정밀한 철학적 실수에 의존한다. 그것은 하느님을 물리적 복잡한 객체, 즉 물질적 부분으로 구성되어 그 복잡성이 자연물과 같은 인과적 설명을 부르는 존재로 취급한다. 그러나 아리스토텔레스에서 토마스 아퀴나스까지 이어지는 고전 철학 전통에서 하느님은 물질적 의미에서 복잡하지 않다. 그분은 순수 행위이며, 형이상학적 의미에서 단순하다(부분으로 구성되지 않음). 필요적이고 우연적이지 않다. Dawkins가 전제하는 복잡성은 바로 자신이 반박한다고 주장하는 신학자들에 따르면 하느님이 아닌 것의 정의이다.

Lennox는 반대 논증을 정확하게 서술한다^[51]. 단순한 지성이 방대한 복잡성을 만들어낼 수 있다. 기본적인 알고리즘이 수학적으로 무한히 풍부한 프랙털을 만들어낼 수 있다. 작곡가는 자신의 작품 전체보다 단연코 "더 단순하다". 결과의 복잡성이 원인의 비례적 복잡성을 함의하지 않는다. 또한 Dawkins의 추론이 작동하려면, 모든 사고하고 행위하는 존재가 반드시 물리적으로 복잡해야 함을 먼저 입증해야 한다. 그것은 바로 고전 유신론이 필요적이고 단순한 존재라는 개념으로 반박하는 바이다.

반론 6：「누가 하느님을 창조했는가?」：원인의 무한 후퇴

가장 강한 형태의 반론 : 미세조정 논증이 설계자로 결론난다 해도, 왜 바로 그 설계자가 존재하는지 설명해야 한다. 정밀하게 구성된 모든 것이 설명을 요구한다면 하느님 자신도 설명을 요구한다. 이 논증은 문제를 한 칸 옮길 뿐 해결하지 않는다. 그리고 인과 법칙의 예외로 하느님을 임의적으로 놓는다면, 우주 자체를 그 예외로 놓을 수도 있으며, 그렇게 되면 하느님은 쓸모없어진다^[52].

답변 : 미세조정 논증은 엄밀한 베이지안 정식화(Collins, Craig)에서 *「모든 것에 원인이 있으므로 하느님」*을 말하지 않는다. *「어느 가설이 미세조정을 가장 개연성 높게 만드는가?」*를 말한다. 이 비교적 추론은 하느님의 기원 질문으로 무효화되지 않는다. *「이 칼을 누가 만들었는가?」*가 *「그 장인을 누가 만들었는가?」*로 반박되지 않는 것과 같다. 두 질문은 모두 정당하며 서로 구별된다.

가톨릭 철학 전통은 우연적 존재(존재하지 않을 수도 있음)와 필요적 존재(비존재가 불가능함)를 구분한다. 상수들이 다른 값을 가질 수 있었던 물리적 우주는 분명히 우연적이다. 토마스주의에서 하느님은 필요적 존재로 놓인다. 임의적 명령 때문이 아니라, 우연적 원인의 무한 후퇴가 논리적으로 자기 자신이 우연적이지 않은 존재를 요구하기 때문이다. 아리스토텔레스가 제1의 불가동의 동자라고 불렀던 것. 이 구분은 임시방편이 아니다. 미세조정 이전에 독립적으로 수행된 형이상학적 사유의 결과이며, 바로 그 반론이 두려워하는 무한 후퇴를 막는다.

반론 7：다중우주 : 우주 규모의 자연 선택

강화된 반론 : 어떤 물리적 메커니즘이 상수가 변하는 무한히 많은 우주를 만들어낸다면, 즉 Leonard Susskind에 따르면 끈 이론의 랜드스케이프가 10⁵⁰⁰개의 해를 가진다면(『The Cosmic Landscape』, Little, Brown, 2005년)^[53], 어떤 우주들은 생명과 양립하는 상수를 가질 수밖에 없게 된다. 우리는 단순한 인류학적 선택으로 그중 하나에 있다. 그렇다면 미세조정은, 우리가 행성에서 살고 성간 진공 속에 살지 않는다는 사실보다 더 놀랍지 않다. 이 입장은 Lee Smolin(『The Life of the Cosmos』, 1997년)과 Max Tegmark(『Our Mathematical Universe』, Knopf, 2014년)^[54] 같은 물리학자들이 옹호한다.

답변 : 다중우주는 물리적으로 존중할 만한 가설이지만, 미세조정에 대한 답변으로 사용되면 구조적 난점을 안는다. (1) 검증 불가능성 : 랜드스케이프의 다른 우주들은 정의상 관측할 수 없다. 물리학으로 가장한 형이상학이며, 회의론자들이 종교에 대해 비난하는 바로 그것이다. (2) 측도 문제 : 다중우주가 개연론적 설명이 되려면 우주들의 공간 위에 확률의 측도를 정의해야 한다. 순환성 없는 일관된 측도는 제시되지 않았다^[55]. (3) 생성기 문제 : 우주 생성 메커니즘(영구 인플레이션, 끈 이론) 자체가 정밀하게 보정된 물리 법칙을 요구한다. 미세조정은 단지 한 단계 옮겨질 뿐이다. (4) 볼츠만 문제 : 무한한 무작위 우주의 공간에서, 진공 속에서 자발적으로 요동치는 뇌(Boltzmann Brains)는 우리와 같은 질서 있는 우주보다 통계적으로 비교할 수 없을 만큼 많다^[56]. 이는 일관된 모든 과학적 경험을 부조화로 만들 것이다. 철학자 Richard Swinburne(옥스퍼드)는 자신의 논증을 이렇게 요약한다(의역). 미세조정을 설명하기 위해 관측되지 않는 무한히 많은 우주를 상정하는 것은, 단일 창조 신을 상정하는 것보다 존재론적으로 훨씬 비용이 크다^[57].

미세조정에 관한 학술적 연구는 21세기에 크게 발전했다. 네 권의 저작이 이 주제에 대한 현재의 대학적 기준을 이룬다.

Luke Barnes & Geraint Lewis：『A Fortunate Universe』(Cambridge, 2016)

무신론 우주론자(Geraint Lewis, 시드니 대학)와 유신론 우주론자(Luke Barnes, 웨스턴 시드니 대학)가 함께 쓴 이 저작은 Cambridge University Press가 출판하여 미세조정에 관한 학술적 기준이 되었다^[58]. 형이상학적 입장이 갈림에도 두 저자가 함께 서명한 중심 결론은 다음과 같다.

「우주의 근저 성질들은 생명을 위해 정밀하게 조정된 것으로 보인다.」^[59]

Martin Rees：『Just Six Numbers』(1999)

영국 왕립 천문학자이자 전 왕립학회장인 Martin Rees 경은, 우주의 성격만으로도 설명하기에 충분한 여섯 가지 결정적 상수를 확인했다.

• N ≈ 10³⁶ : 전자기력과 중력의 비율. N이 현저히 작다면 어떤 항성도 충분히 오래 빛나지 못한다.
• ε ≈ 0.007 : 수소-헬륨 핵융합의 효율. 0.006이면 복잡한 화학이 없고, 0.008이면 안정한 수소가 없다.
• Ω ≈ 0.3 : 실제 밀도 / 임계 밀도.
• λ ≈ 0.7 : 진공의 우주론적 에너지(우주 상수).
• Q ≈ 10⁻⁵ : 원시 밀도 요동의 진폭.
• D = 3 : 공간 차원의 수. D = 2 또는 D = 4라면 생명은 존재할 수 없다.

「우주 진화는 이 숫자들의 값에 놀랍도록 민감하다. 그중 하나라도 조정되지 않았다면 항성도 생명도 없었을 것이다.」 — Martin Rees, Just Six Numbers, 1999^[60]

Robin Collins：『Blackwell Companion to Natural Theology』(2009)

철학자 Robin Collins(메시아 대학, 펜실베이니아)는 미세조정 분야의 세계적 권위자로, 기준이 되는 학술 저작인 Blackwell Companion to Natural Theology의 제5장(「The Teleological Argument: An Exploration of the Fine-Tuning of the Universe」)을 집필했다. 그의 베이지안 형식화는 미세조정이 유신론 가설 아래에서 자연주의 가설보다 생명의 존재를 10⁵³배 더 개연성 높게 만든다는 것을 보여준다^[61].

Frank Tipler：『The Physics of Christianity』(2007)

물리학자 Frank Tipler(툴레인 대학)는 Barrow와 함께 『The Anthropic Cosmological Principle』의 공저자로, 『The Physics of Christianity』(Doubleday, 2007)에서 전개한 유신론적 물리학으로 그 연구를 이어간다^[62].

미세조정 역사에서 가장 놀라운 사건은 Fred Hoyle이 1953년에 한 유신론적 예측이다. 생명에 필수적인 원소인 탄소가 항성 안에서 삼중 알파 융합(헬륨 원자핵 세 개의 융합)으로 형성되려면, 매우 정밀한 에너지에 핵 공명이 존재해야 한다. Hoyle은 이 에너지를 이론적으로 7.68 MeV로 예측했고, Caltech의 William Fowler가 수행한 실험 측정값은 7.65 ± 0.03 MeV였다^[63].

이 예측은 그토록 정밀하고 개연성이 낮아서, 당시 전투적 무신론자이자 정상 우주론 옹호자였던 Hoyle로 하여금 자연 안에서 작용하는 「초지성」을 공개적으로 언급하게 만들었다. 그의 유명한 선언은 이 발견에 이어 나온 것이다.

「당신은 스스로 이렇게 말하지 않겠는가 : "어떤 계산하는 초지성은 탄소 원자의 성질을 설계했음이 분명하다"고?」 — Fred Hoyle, 탄소-12 공명에 대하여^[64]

정밀 조정 논증은 우주론에 국한되지 않는다. 20세기 분자생물학의 발견들은 우주론적 미세조정과 구별되고 독립적인 두 번째 층위의 미세조정, 즉 생명 자체의 출현에 필요한 조건의 조정, 특히 생물학적 정보의 문제를 드러냈다.

DNA：40억 자의 도서관

1953년, Francis Crick와 James Watson은 DNA의 이중 나선 구조를 발견한다^[65]. 이 발견은 DNA가 본질적으로 디지털 정보 매체임을 밝힌다. 염기(아데닌, 티민, 구아닌, 시토신)의 서열이 모든 살아 있는 유기체의 구축과 기능 지시를 암호화한다. 단순한 세균 Escherichia coli조차 4,288개의 유전자와 460만 염기쌍의 게놈을 가진다. 정보량으로 치면 600쪽 분량의 기술 서적에 해당한다. 그러나 결정적인 문제는 이 책을 읽는 것이 아니라, 지성도 의도도 없는 원시 화학 수프 속에서 그 책이 어떻게 저절로 쓰일 수 있었는지를 설명하는 것이다.

케임브리지의 과학철학자 Stephen Meyer는 『Return of the God Hypothesis』(HarperOne, 2021)에서 생물학적 정보가 빅뱅과 우주론적 미세조정에 이어 유신론 논증의 세 번째 기둥임을 논증한다^[66]. 그의 근저 논증은 이렇다. 알려진 모든 복잡하고 지정된 정보는 지성에서 비롯된다. 작동하는 정보 체계가 화학적 우연에서 저절로 출현했다는 관측은 결코 없었다.

최초의 기능성 단백질의 개연성 낮음

Bolloré & Bonnassies는 『Dieu, la Science, les Preuves』 제11장을 생명의 기원과 그 개연성 낮음에 바친다^[67]. 최소한의 기능성 단백질은 약 150개의 아미노산이 매우 정밀한 순서로 놓여야 한다. 각 위치마다 20개의 가능한 아미노산 가운데 하나를 골라야 하며, 키랄 균질성(왼손성만)이라는 제약까지 더해진다. 조합 계산은 가차없다. 이 크기의 기능성 단백질이 우연히 얻어질 확률은 10¹⁹⁵분의 1을 넘는다.

정보생물학자 Hubert Yockey(핵물리학자에서 생물정보학으로 전환)는 『Information Theory, Evolution, and the Origin of Life』(Cambridge University Press, 2005)에서 이 계산을 섀넌 이론의 엄밀함으로 형식화한다^[68]. 그는 가장 단순한 기능성 폴리펩티드 사슬 하나가 자발적으로 나타날 확률이 10¹⁶⁴분의 1임을 확립했다. 신자가 아닌 Yockey는 그럼에도 이렇게 결론짓는다.

「결론해야겠다. 확립되어 널리 받아들여지는 상식과 달리, 우연과 자연적 원인에 의해 지구 위 생명이 생겨났음을 서술하는 시나리오 가운데, 믿음이 아니라 사실에 근거하여 받아들일 수 있는 것은 아직 쓰이지 않았다.」^[69]

수렴：노벨상 수상자 Christian de Duve

1974년 생리학·의학 노벨상 수상자 Christian de Duve(1917-2013)는 20세기의 대표적인 세포생물학자(리소좀의 발견자) 가운데 한 사람으로, 생물학적 복잡성의 의미를 성찰하는 만년의 저작을 남겼다. 『Singularities: Landmarks on the Pathways of Life』(Cambridge University Press, 2005)에서 de Duve는 생명 기원의 유물론적 설명에 환원될 수 없는 난점이 있음을 인정한다^[70].

de Duve는 그 책에서, 의역하면, 생명이 분자들의 극도로 개연성 낮은 우연적 결합의 산물이 아니라 우주 구조 자체에 새겨진 우주적 필연에 속한다고 주장한다^[71].

이 명제는 깊은 목적론적 확신을 표현한다. 생명체의 복잡성은 분자들의 우연한 결합에서 튀어나오지 않는다. 그것은 우주 법칙 그 자체에 미리 새겨진 것을 반영한다. Bolloré & Bonnassies는 이 입장을, 생명이 필연적으로 출현하도록 법칙을 설계한 창조주의 입장과 가까이 둔다^[72].

생물학적 미세조정이 논증에 더하는 것

생물학적 미세조정은 우주론적 논증을 두 가지 층면에서 강화한다.

독립적이다 : 우주론적 상수가 필요적이거나 다중우주로 설명될 수 있다고 받아들인다 해도, DNA 속 정보의 문제와 최초의 단백질의 개연성 낮음은 온전히 남는다. 두 층위의 미세조정은 서로에 의존하지 않고 같은 결론으로 수렴한다.

다르게 정량화된다 : 우주론적 미세조정은 연속 매개변수의 확률에 관한 것이다. 생물학적 미세조정은 이산적 서열의 조합 확률에 관한 것이다. 두 접근 모두, 관측 가능한 우주의 원자 수(약 10⁸⁰개로 추정)를 천문학적으로 초과하는 개연성 낮음의 수치에 도달한다. 순수한 우연에 의한 어떤 설명이라도 이성적으로 유지할 수 없게 만드는 수준이다.

숫자와 상수를 넘어, 우주의 정밀 조정은 20세기의 가장 위대한 물리학자들, 심지어 유명한 유물론자나 불가지론자들에 의해 인식되고 논평되었으며 때로는 경악 속에서 고백되었다. 바로 이 증언들의 합창을 Michel-Yves Bolloré와 Olivier Bonnassies가 『Dieu, la science, les preuves』 제8장^[73]과 제12장(「100개의 필수 인용문」)^[74]에 모아 두었다. 가장 인상적인 것들 가운데 몇 가지를 소개한다.

Lee Smolin：무작위로 뽑힌 우주가 항성을 담을 확률은 10²²⁹분의 1

유물론 물리학자 Lee Smolin(페리미터 연구소, 워털루) 자신이 인정한다.

「기본 입자와 그 상호작용을 관장하는 매개변수들이, 이처럼 복잡하고 다양한 코스모스가 나타나도록 하는 균형으로 배열된 까닭은 무엇인가? 우주가 매개변수의 무작위 선택에 의해 만들어졌다면, 그 안에 항성이 담길 확률은 10²²⁹분의 1이다.」^[75]

Richard Feynman：「우리는 이 숫자들이 어디서 오는지 이해하지 못한다」

노벨상 수상자 Richard Feynman(1965년)은 유명한 무신론자이면서도 이렇게 인정한다.

「우리는 모든 이론에서 이 숫자들을 사용하지만, 그것이 무엇인지, 어디서 오는지 이해하지 못한다.」^[76]

Paul Davies：「나는 우주가 우연한 사고라고 믿기를 거부한다」

물리학자 Paul Davies(애리조나 주립 대학), 1995년 템플턴상 수상자, 형성기에는 불가지론자였던 그는 고백한다.

「나는 기존 종교에 가입하지 않으면서도 우주가 목적 없는 사고라고는 믿지 않는 연구자들의 무리에 속한다. 물리적 우주는 그토록 놀라운 기교로 조립되어 있어서, 나는 그것을 순전한 사실 그대로 받아들일 수 없다. 내 생각에 더 깊은 층위의 설명이 있어야 한다. 그 더 깊은 층위를 "하느님"이라 부르고 싶은지는 취향과 정의의 문제다.」^[77]

Paul Dirac：「그러면 하느님이 계시는 것이다」

양자역학의 창시자 가운데 한 사람인 노벨상 수상자 Paul Adrien Maurice Dirac는 1971년에 선언한다.

「물리 법칙이 생명의 시작을 극도로 낮은 확률, 즉 순수한 우연만으로 생명이 시작되었다고 가정하는 것이 합리적이지 않을 만큼 낮은 확률로 만든다면, 그러면 하느님이 계시는 것이다.」^[78]

Allan Sandage：「조직화의 원리가 있어야 한다」

미국 천문학자 Allan Sandage(1926-2010), Edwin Hubble의 전 조수, 1991년 천문학 크라포르드상 수상자.

「그런 질서가 혼돈에서 나왔다고 보기는 매우 개연성이 낮다. 조직화의 원리가 있어야 한다. 나에게 하느님은 신비지만, 존재의 기적, 즉 왜 아무것도 아닌 것이 아니라 무엇인가가 있는가에 대한 설명이다.」^[79]

Steven Weinberg：전투적 무신론자의 시인

노벨상 수상자 Steven Weinberg(1933-2021), 전투적 무신론자이자 유명한 말 *「우주가 이해할수록 더 목적 없는 것으로 보인다」*의 저자. 그럼에도 그는 양보하지 않을 수 없다.

「우리가 아는 생명은, 여러 물리량 가운데 하나라도 값이 조금 달랐다면 불가능했을 것이다.」^[80]

Arno Penzias：「하나의 계획에 복종하는 우주」

1978년 노벨 물리학상 수상자 Arno Penzias는 Robert Wilson과 함께 우주 배경 복사, 즉 빅뱅의 잔광을 공동 발견했다. 유대교 교육에서 받은 불가지론을 거쳐 확신에 찬 유신론적 입장으로 나아간 그는 말한다.

「천문학은 우리를 유일무이한 사건, 즉 아무것도 없음에서 창조된 우주, 생명의 출현에 필요한 바로 그 섬세한 균형을 지닌 우주, 하나의 계획에 복종하는 우주로 이끈다.」^[81]

Fred Hoyle：「어떤 초지성이 물리학을 가지고 놀았다」

위대한 영국 우주론자 Fred Hoyle(1915-2001), 정상 우주론의 역사적 옹호자이자 전투적 무신론자. 그는 자신의 탄소-12 공명 예측(앞 절 참조)으로 인해 자연 안에서 작용하는 「초지성」을 공개적으로 언급하게 된다.

「사실들에 대한 상식적인 해석은, 어떤 초지성이 화학이나 생물학에서처럼 물리학을 가지고 놀았으며, 자연에 말할 가치가 있는 맹목적 힘은 없다고 시사한다. 사실들로부터 계산해 내는 숫자들은, 이 결론을 거의 의심할 수 없게 만들 만큼 압도적으로 보인다.」^[82]

Stephen Hawking：「생명의 발전을 가능하게 하도록 매우 정밀하게 조정된」

20세기의 가장 유명한 우주론자 Stephen Hawking(1942-2018), 케임브리지 이론우주론센터 소장. 그는 교단적 의미의 신자가 된 적이 없다. 그러나 『A Brief History of Time』(1988년)에서 미세조정을 명시적으로 인정한다.

「이 숫자들의 값은 생명의 발전을 가능하게 하도록 매우 정밀하게 조정된 것으로 보인다.」^[83]

Hawking은 훗날 다중우주 가설과 「양자 합의 역사들」을 대안적 설명으로 제시한다. 그러나 이는 미세조정의 문제를 제거하지 않는다(위의 볼츠만 뇌와 우주 생성기 반론 참조).

George Smoot：「정교하게 연출된」

노벨 물리학상 수상자 George Smoot(COBE 임무로 2006년 노벨상 수상, 우주 배경 복사의 요동을 지도화하고 빅뱅의 실재를 확인)는 Keay Davidson과 함께 『Wrinkles in Time』에 쓴다.

「빅뱅, 우리가 상상할 수 있는 가장 격변적인 사건은, 자세히 들여다보면 정교하게 연출된 것으로 보인다.」^[84]

Antony Flew：20세기의 가장 유명한 무신론자의 개종

현대 철학에서 가장 의미심장한 사례 가운데 하나는 Antony Flew(1923-2010)의 만년의 개종이다. 50년간 영어권 세계에서 가장 영향력 있는 무신론 철학자로 알려졌으며, 『God and Philosophy』(1966년)와 분석적 무신론의 창시적 논문들의 저자였다. 2004년, 그는 공개적으로 자신이 자연신론자가 되었다고 선언한다. 결정적 이유로 우주론적 미세조정과 DNA 속 정보를 들면서이다. Roy Abraham Varghese와 공저한 『There Is a God』(HarperOne, 2007)에서 그는 쓴다.

「나는 이렇게 결론지지 않을 수 없었다. 우주의 미세조정은, 우주의 질서와 복잡성 뒤에 반드시 인정되어야 할 창조주가 존재한다는 사실에 대한, 내가 지금까지 본 어떤 실증적 증거보다 가장 설득력 있는 증거를 제공한다.」^[85]

Flew의 개종은 특히 의미심장하다. 그에게 입장을 바꿀 아무런 개인적 이익이 없었기 때문이며, 평생의 자기 철학적 전통에 맞서 오직 합리적 논증에 근거해서만 그렇게 결심했기 때문이다.

John Lennox：달까지 이어진 러시아 동전 더미의 비유

전자기력과 중력의 비율을 특징짓는 10⁴⁰분의 1이라는 자릿수 감각을 전하기 위해, John Lennox(옥스퍼드 대학 수학 교수)는 다음과 같은 교육적 비유를 제시한다.

「우주 초기에 생명을 가능케 하는 화학이 존재하려면, 전자기력과 중력의 비가 10⁴⁰분의 1에 이르는 정밀도로 조정되어야만 했다. 10⁴⁰분의 1이라는 정밀도의 감각을 주기 위해, 러시아 전역을 작은 동전으로 덮는다고 상상해 보라. 그리고 그 영토 전체에 동전 더미를 달까지의 높이로 쌓아 올린다. 이제 이와 같은 체계를 십억 개 만들고, 그중 단 하나의 동전만 붉게 칠한 뒤, 친구의 눈을 가리고 한 번 만에 그것을 찾아보라고 한다. 그가 「우연히 그 위에 떨어질」 확률은 10⁴⁰분의 1 수준이다. 정말로 미미한 확률이다.」^[86]

Max Planck：「의식적이고 지적인 힘」

양자역학의 창시자 Max Planck(1918년 노벨상 수상자)는 1944년의 글 『Das Wesen der Materie』(『물질의 본성』)에서 이렇게 말한다.

「모든 물질은 하나의 힘에 의해 비롯되고 그 힘에 의해서만 존재한다. 우리는 그 힘 뒤에 의식적이고 지적인 정신의 존재를 가정해야 한다.」^[87]

Freeman Dyson：「우주는 우리가 오고 있다는 것을 알고 있었다」

위대한 이론물리학자 Freeman Dyson(1923-2020), 프린스턴 고등연구소.

「우주와 그 구조의 세부를 더 살펴볼수록, 우주는 어떤 의미에서 우리가 오고 있다는 것을 알고 있었음이 분명하다는 증거를 더 많이 발견한다.」^[88]

대부분 노벨상 수상자나 최고의 학술적 인물들, 그중 다수가 불가지론자나 유물론자인 이 증언들의 축적은 그 자체로 20세기의 가장 특이한 과학적 현상 가운데 하나다. Bolloré가 요약하듯, 「우주의 정밀 조정은 더 이상 아무도 논쟁하지 않는다. 남는 유일한 문제는 그 해석이다.」^[89] 이 문장은 기준이 되는 학술 문헌에서 그 현상의 실재를 가리키는 것이지, 해석의 만장일치를 뜻하지 않는다. 바로 위에서 다룬 일곱 가지 반론이 그것을 보여준다.

현대의 가톨릭 저자들은 이 과학적 진전들에서 창조 교리와의 수렴을 본다. 그들이 근거로 삼는 교회의 정해진 가르침은 제1차 바티칸 공의회(헌장 Dei Filius, 1870년 4월 24일, 제2장 및 정언 1)의 것이다. 하느님은 「피조물로부터 인간 이성의 자연스러운 빛으로 확실하게 알려질 수 있다」^[90]. 정해진 것은 이와 같은 하느님의 이성적 인식 가능성이다. 교도권은 미세조정 논증 그 자체에 관하여는 어떠한 행위로도 입장을 밝힌 바 없다. 무신론적 입장이 「과학적으로 유지할 수 없게」 되었다는 판단은 수필가 Olivier Bonnassies의 것이지, 교도권의 행위가 아니다^[91].

조화주의적 신중함 : Georges Lemaître 신부 자신, 즉 가톨릭 사제이자 빅뱅 모델의 아버지, 는 성급한 어떤 조화주의에도 경고를 보냈다. 우주론이 제시하는 것은 합리적 수렴이지 믿음의 증거가 아니며, 이 두 질서는 혼동되어서는 안 된다.

이 글에 인용된 연대의 숫자들(우주의 나이, 빅뱅 이후의 초)은 현재의 표준 우주론 모델의 것으로서 그런 의미로 제시되었다. 세계의 나이에 관하여 취하는 입장은 전통에서 받아들인 짧은 연대의 것이다.

• 칼람 우주론 논증 : 우주의 시작에 근거한 보완적 논증