허블상수는 우주의 팽창 속도인가?

11월 15일 수능이 이제 3일 앞으로 다가왔습니다. 이게 얼마만의 포스팅인지 모르겠습니다. 모쪼록 모든 수험생이 노력한만큼의 결과가 나오길 바랍니다.

각설하고 일단 관심 있으신 분 - 아니 사실 제가 도움을 필요로 하는 걸 겁니다. ㅠㅠ - 봐주세요~
2019학년도 EBS 수능특강 지구과학2의 문제입니다.
문제는 그리 어렵지 않아보입니다. 정답은 뭐 2번이 될 듯하고요. 그런데 해설을 읽어보니 이건 좀 이상하다 싶었습니다.
제가 의아하게 생각한 것은 3번에 대한 해설입니다. 제가 아는 범위 내에서 허블 상수는 공간에 대해서 상수, 즉 우주 공간 어디에서나 같은 팽창률을 보이며, 시간에 대해서는 변수인 것을 압니다. 그리고 허블 상수는 아주 이상하게 우주가 팽창하지 않는 한 시간에 따라 지수함수적으로 감소하고 결국 일정한 값에 수렴하는 것을 알고 있습니다. 그래서 "음 당연히 A가 B보다 허블 상수가 크지."라고 생각했습니다. 그런데 해설에는 "우주 팽창 속도 = 허블 상수 이므로 A보다 B가 작다."라고 씌여 있더라고요. 정답에는 문제가 없겠지만. 저 논리대로라면
현재 우주는 가속 팽창하고 허블 상수가 우주 팽창 속도이니, 허블 상수는 계속 증가하고 있고 위 그래프에서 B보다 C시기 허블 상수가 더 크다는 얘기가 되는 거 아닙니까?

아무리 책을 뒤적여 보고 주변에 여쭤봐도 그건 아닌 듯하여, EBS에 교재 정정 신청을 했습니다. 그리고 4번 "까이고" 5번째 정정 신청을 했습니다. 뭐 이미 수능은 3일 앞으로 다가왔고, 재심의를 거칠 경우 최소 30일이라는 답변만 받은 상태입니다. 게다가 4번째 정정 신청에 대한 답변은 이랬습니다.

안녕하세요. 회원님의 의견에 대한 답변을 드립니다.

전문가의 의견을 반영한 심의 결과 우주 팽창 속도=허블상수’로 간주되며 가속이나 감속 팽창은 허블 상수의 변화량으로 볼 수 있다는 내용으로 심의 결과 이상없음이 판단되었습니다. 

답변 변경 시에는 문자로 안내드리겠습니다. 감사합니다.

제가 잘못 생각하고 있는 것입니까?

P.S.) 작년에는 고지구자기 관련해서 3차례 정정 신청 끝에 오류로 인한 문항 삭제를 결과를 얻었습니다. 물론, 그럼에도 제가 "문자" 따위는 없었고, 쥐도 새도 모르게 정오표를 살짝 올려놓았더라고요. ㅠㅠ

P.S.2) 허블 상수 관련 위키피디아 내용을 발췌한 것입니다.

Although H_{0} is commonly called the Hubble constant, this is a misnomer since it is constant in space (at a fixed time), but varies with time in nearly all cosmological models; the Hubble parameter is a more correct term, with {\displaystyle H_{0}} denoting the present-day value.

Another common source of confusion is that the accelerating universe does not imply that the Hubble parameter is actually increasing with time; since {\displaystyle H(t)\equiv {\dot {a}}(t)/a(t)}, in most accelerating models a increases relatively faster than {\displaystyle {\dot {a}}} so H decreases with time. (The recession velocity of one chosen galaxy does increase, but different galaxies passing a sphere of fixed radius cross the sphere more slowly at later times).

(출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/Hubble%27s_law)

by 꼬깔 | 2018/11/12 09:31 | SCIENTIA | 트랙백 | 덧글(15)

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Commented by Dancer at 2018/11/12 15:20
허블상수는 우주의 팽창속도는 동일한 것이 아닙니다.
팽창속도(거리/시간) = 거리 X 허블상수 입니다.


음? 그런데 허블상수가 지수적으로 시간에 따라 감소한다는 건 들어본 적이 없는거 같은데..
실제로 가속팽창 중인것은 노벨물리학상을 받았을 정도로 유명한 이야기니까요

2011년 노벨물리학상이 가속팽창이었을 겁니다.
Commented by Dancer at 2018/11/12 15:40
현재 교과과정을 직접 본적이 없어서 단정짓지는 못하겠지만,
문제에 사용된 단어의 표현이 모호하여, 문제로서는 부적절하지 않나 싶네요

제가 고등학교 때만해도 허블상수는 간단한 소개 수준이었고,
조금만 깊게 들어가려고 하면, 대학교에서나 건드릴 부분이었거든요



예를 들어
우주의 팽창속도가 빨라지면, 우주는 좁아진다던가
멀리있는 은하는 광속에 가까운 속도로 멀어지지만, 그들은 이동을 하고 있는건 아니라든가

하는 것들을 왜 그런지에 대한 적절한 설명이 없이 중요한 평가용 문제로 제출하는 건
오류가 있는게 아닌가 싶거든요


Commented by Dancer at 2018/11/12 15:39
처음으로 돌아가서

간주할 수 있다는 것이지, 동일한 것이라는 말은 아닙니다.
각 거리에 있는 지점"들"의 팽창속도"들"은 허블상수가 상승하면 다"들" 일정 비율로 상승할 것입니다.

고정된 r 거리에 위치한 공간의 팽창속도를 V_r 이라고 했을때, 허블상수 H가 시간에 대해서 증가하면
V_r은 당연히 증가하겠죠

이때 오히려 r은 상수는 아니지만, 일반항(우주어디나 OK라는 의미로)으로 취급되는거죠
r이 어떤 값이든 상관없다는 의미로 비례항처럼 "간주"되어

우주의 팽창속도는 r에 대해 비례관계 잇는 허블상수가 되는 겁니다.
팽창속도의 상승은 고스란히 허블상수의 변화량으로 볼수 있는 거죠





그렇다고 해도 역시
팽창속도 = 허블상수 라는 설명은 약관 과도한 축소설명이 아닌가 싶네요

애초에
팽창속도는 단위 자체가 [거리/시간] 이고
허블상수는 단위 자체가 [1/시간]인데 말입니다.
Commented by 꼬깔 at 2018/11/12 15:43
맞습니다. 가속 팽창이었던 걸로 기억합니다. 그리고 허블 상수는 우주 팽창률을 의미한다고 알고 있고요. 허블 상수가 감속 팽창, 등속, 가속 팽창 상관 없이 감소한다는 얘기는 예전 이석영 교수님께 여쭸을 때도 들었던 거 같고요. 위키피디아에서 허블 법칙 검색하면 나오기도 하네요~

링크를 걸어 놓겠습니다~
Commented by 꼬깔 at 2018/11/12 15:43
저도 줄곧 그런 부분을 지적했습니다. 게다가 문제 그래프는 팽창 속도 즉 Hr의 그래프이고, 실제 허블 상수 그래프는 본문에 첨부한 것처럼 다르니까 적절치 않다고 주장했지만 묵살되었습니다. ㅠㅠ 실제 고교 과정에서 허블 상수의 시간에 따른 변화는 고려하지 않는 것을 압니다. 그런데 요즘 쓸데 없이 범위를 벗어난 문제를 다루곤 한다는 겁니다. ㅠㅠ
Commented by Dancer at 2018/11/12 15:50
출제자측이 용어를 모호하게 사용해서 생기는 문제 같아 보이네요.
용어만 확실히 교통정리해준다면, 그 후에는 괜찮아질지도 모르겠습니다.


본문에 빨간색으로 써진 글을 쓰면서 제가 제일 놀란건
A=B 인것으로 간주한다 <-- 라는 부분입니다.


아니 등호를 써놓고, 같으면 같은거지 간주한다는 건 또 뭐고,
그럼 정말 같은건가.. 아니면 같지는 않은데 그렇게 보겠다는건가 ㅋㅋ
(고등학교 교과서 이대로 괜찮은가~)

애초에 학계에서 용어를 허블상수 그리고 팽창속도라고 따로 지정한것은
그것이 관계는 있더라도 실질적으로는 다른 것이기 때문에 따로 지정한 것이죠

설사 대강 같은것으로 볼수는 있다고 하더라도.
그런 종류의 것을 대입시 문제로 내는건 문제가 있을수 있다고 생각하네요 ㅎㅎ
Commented by 꼬깔 at 2018/11/12 16:00
요점은 해설에서 팽창 속도 크기로 허블 상수를 비교한 것이 오류라는 것이었는데 받아들여지질 않아요. ㅠㅠ 아 살짝 오기도 생기도 해서 계속 정정 요청을 하는데 편리한 부분에 대한 얘기만 하고 정작 물음에 대한 답을 안줍니다. ㅠㅠ
Commented by Dancer at 2018/11/13 09:39
음 비교 자체는 가능합니다.
다만 그것을 위한 용어의 사용이 타당했느냐고 하다면 그건 아니라고 할수 밖에 없겠지요

예를 들어
B보다 C 시기의 허블상수가 더 큰가? 네. 당연히 더 큽니다.
팽창속도도 더 빠른가? 당연히 더 빠릅니다.
하지만 여기서의 팽창속도라는 건 흔히 우리가 말하는 "속도"와는 다른 단어란 말이죠


보통 우리가 말하는 속도라는 말은 이동속도입니다.

물체가 움직여서(중요합니다)
시간당 위치벡터가 얼마나 변했냐를 가리키는 말이죠


하지만 허블상수에 기반하는 팽창속도에서는 움직이는 사물이나 공간은 없습니다.
물론 그 자체의 물리적 운동이야 하고 있겠지만



예를 들어
가시한계 끝자락에 지구로부터 광속으로 멀어지는 은하가 있다고 해보죠
이 은하는 지구로부터 광속으로 멀어지고 있는건 맞습니다만.

이 은하는 광속으로 이동하는 중도 아니고
그 은하는 가만히 있고, 지구가 광속으로 이동하는 것도 아닙니다.
둘다 아니죠,

그 은하도, 지구도 이동 중이지 않습니다.(물론 그 자체의 자유운동은 배제하고)

굳이 표현하자면, 지구와 그 은하 사이에 공간이 생겨나고 있는거죠
1초당 1광초거리정도의 분량만큼 말입니다.

초당 거리생성량은 역시 단위가 거리/시간이 되겠지만..
이것을 속도라고 말할 수 있느냐고 한다면, 흔히 속도라고 말하는 것들과는 다르지만
그렇게 말하기로 한 것에 지나지 않죠

가시한계의 천체들은 광속으로 멀어지고 있지만,
광속을 가진만큼의 운동량이나, 운동에너지를 가지고 있지 않습니다.

당연히 개념적으로 가시 한계 밖의 천체도 부정되지 않으며,
이들은 광속 이상의 팽창속도로 지구로부터 멀어지고 있을 겁니다.



내용을 다 알고 있는 입장에서는 그것을 비교할 수 있는게 맞습니다.
수많은 말하지 않은 조건들을 다 알고 있으니까요

하지만 그것을 고등학생의 대입시 문제로 수많은 조건들을 다 설명하지 않고 출제해도 되느냐고 한다면..
부당해보이네요

Commented by Dancer at 2018/11/13 09:45
결과적으로 일반적인 설명에서
팽창속도는 지구로부터의 거리에 지배되죠
우리가 흔히 아는 허블 상수는 이 거리를 변수로 팽창속도를 연산할때 쓰는 상수라는 겁니다.

하지만 해당 문제의 경우
허블상수는 우주의 팽창 시기에 따라 변했을 것으로 추정되는 것은 사실이니
거리를 고정값으로 하는 "동일 위치"의 속도는 허블상수의 변화에 지배된다는 것에 의거해서

팽창속도 V_r = H_t X r 이고 이 경우 r이 상수고, H_t가 변수가 되는 것을 문제로 출제한 것이죠




당연하다면 당연한거지만..... 몇번이나 말했듯이, 각 조건들을 제대로 설명하지 않고,
용어를 혼용하고 있는게 문제라고 생각합니다.
Commented by 꼬깔 at 2018/11/15 16:50
B지점보다 C지점 허블 상수가 더 크다고요? 저는 허블 상수는 시간에 따라 감소하는 것을 알고 있거든요.
허블 상수가 우주 팽창 속도에 관여하는 것은 맞지만 같은 거리일 경우 후퇴 속도는 허블 상수가 커지면 커지지만, 허블 상수 자체는 시간이 흘러감에 따라 감소한다고 알고 있습니다.
Commented by Dancer at 2018/11/16 08:19
그게 사실이라면 노벨 물리학상 타시겠네요
Commented by 꼬깔 at 2018/11/16 09:03
본문에도 밝힌 것처럼 위키백과를 참조했고 이석영교수님과 박창범교수님께 여쭸던 부분이었습니다. 그리고 본문의 허블 상수 그래프도 그렇고요.
Commented by Dancer at 2018/11/17 11:52
저는 님이 틀렸다고하는게 아닙니다

노벨상 수상논문 및 실측 증거를 상회하는 증거를 확보하신듯하니 노벨상 타실거라고 말씀드린겁니다

Commented at 2018/11/17 21:57
비공개 덧글입니다.
Commented at 2018/11/17 22:00
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