[아하! 우주] 우주도 ‘황금비율’로 이뤄져 있다

남아프리카의 연구자들이 우주는 ‘황금비율’로 작동한다는 연구결과를 내놓았다고 영국 일간 데일리메일이 6일(현지시간) 보도했다.

‘황금비율’로 알려진 이 우주 상수는 허리케인의 모양과 코끼리의 엄니뿐 아니라, 은하에서도 발견되고 있다. 연구자들은 이 비율이 시공간의 위상기하학(topology of space-time)에서도 볼 수 있으며, 전 우주에 걸쳐 영향력을 발휘하고 있다고 주장한다.

나아가, 이 수치는 우주 안의 모든 것들에 연결고리 역할을 하고 있으며, 시공간과 화학, 생물학도 예외가 아니라는 것이다. 이 연구진을 이끄는 사람은 프리토리아 대학의 잰 보이언스 박사와 남아프리카 비트바테르스란트 대학의 프랜시스 새커리 박사다.

그들은 황금비율 1.618이 수학뿐만 아니라, 물리학, 화학, 생물학, 그리고 시공간의 위상기하학에까지 연관된 것을 찾아볼 수 있다고 밝힌다. 그리스 문자 ‘파이’(Ø)​로 나타내는 황금비율은 한 선분을 두 부분으로 나눌 때, 전체에 대해 큰 부분의 비와 큰 부분에 대해 작은 부분의 비가 같도록 나눈 것으로, 그 비는 약 1.618:1로 나온다.

​가로와 세로가 황금 비인 직사각형은 고대 그리스 이래로 가장 아름답고 조화를 이룬 모양이라고 생각됐으며, 조각과 그림, 건축의 아름다움을 결정하는 것으로 알려졌다. 20세기의 화가들 역시 초상화를 그릴 때 이 비율을 적용했다. 직사각형의 두 변의 비가 황금분할이 되는 것은 여러 가지 비례의 직사각형 중에서 가장 정돈된 직사각형이라고 한다. 황금 비는 일상생활 속에서 쉽게 찾을 수 있다. 엽서, 명함의 치수 등도 두 변의 비가 황금 비에 가깝다.

그러나 이 비율은 결코 인위적인 것이 아니다. 식물의 줄기와 동물의 뼈대 등에서도 이 비율은 발견되고 있는 것이다. 나선형 역시 이 황금비율에 따르는 것으로 보인다. 이는 곧 우주의 기하학적인 형태가 궁극적으로는 이 수학적 상수에 의해 지배되고 있음을 뜻한다.



“황금비율이 우주를 특징짓는 가장 확실한 예로는 우주 곳곳에 편재하는 나선형을 들 수 있다”고 연구진은 논문을 통해 밝히고 있다. “소용돌이 은하(M51)의 장려한 모습을 비롯해 암모나이트 조개, 앵무조개, 카트리나 허리케인, 태양계 내의 행성-위성-소행성-고리들의 배열” 역시 그런 예로 들 수 있다.

태양의 둘레를 도는 행성의 움직임이 2차원적으로는 타원을 그리지만, 태양계 전체가 은하 중심을 도는 운동을 보태면 실제로 행성들의 운동은 나선형을 그리는 것으로 나타난다.

연구진은 이처럼 황금비율이 우주의 전 부분에 걸쳐 널리 작동하고 있는 만큼 실질적으로 시공간의 특성을 결정하는 것으로 보고 있다. “전 우주에 걸쳐서 광범위하게 나타나는 이 놀라운 일치(자기 유사성)는 휘어진 시공간의 특성이 될 수 있다”고 연구진은 논문에 밝히고 있다.

또 “시간은 상대성이론과 양자론의 통합으로 인식되는 것이며, 나아가 수학적 상수인 황금비율에 연결된다”고 말한다. 그러나 우주가 왜 이 법칙에 따르는가에 대해서는 알려진 바가 없다.

일부 학자들은 다중 우주설에서 말하듯이 미세 조정된 우리 우주는 단순히 행운의 일치가 가져다준 것이며, 그러한 행운이 따르지 않은 무수한 은하가 존재하는 것으로 믿고 있다.

이광식 통신원 joand999@naver.com