멀티 유니버스

 

책이름 : 멀티 유니버스

지은이 : 브라이언 그린

옮긴이 : 박병철

펴낸곳 : 김영사

 

무한히 큰 우주 공간에 평행우주가 반복되는 누벼 이은 다중우주(Quilted Multiverse) / 영원히 지속되는 우주적 인플레이션은 무수히 많은 거품우주를 낳고, 우리 우주도 그중 하나인 인플레이션 다중우주(Inflationary Multiverse) / 끈이론/M이론의 브레인 세계에서 우리 우주는 3차원 브레인 위에 존재, 다른 브레인(우주)도 존재하는 브레인 다중우주(Brane Multiverse) / 브레인 세계들의 충돌로 우주의 시작이 창출, 충돌이 시작되면 공간이 아닌 시간을 따라 다중우주가 존재하는 주기적 다중우주(Cyclic Multiverse) / 인플레이션 우주론과 끈이론의 결합은 여분차원의 다양한 거품우주를 양산하는 경관 다중우주(Landscape Multiverse) / 양자역학의 확률파동에 존재하는 다양한 가능성들은 수많은 평행우주에서 모두 실현되는 양자적 다중우주(Quantum Multiverse) / 멀리 있는 경계면에서 일어나는 현상들이 투영된 결과인 홀로그래피 다중우주(Holographic Multiverse) / 기술 발달로 컴퓨터 시뮬레이션으로 실제와 똑같이 만든 시뮬레이션 우주(Simulated Multiverse) / 모든 가능한 수학방정식에 기초한 이론적으로 모든 가능한 우주는 진짜 우주 궁극적 우주(Ultimate Multiverse)

이론물리학자 브라이언 그린(Brian Greene, 1963- )의 책을 세권 째 잡았다. 『멀티 유니버스』의 원제는 『Hidden Reality, 숨겨진 실체』였고, 부제가 ‘우리의 우주는 유일한가?’였다. 저자는 말했다. “물리학적 다중이론은 사변철학의 사물이 아니라 기존 이론들이 확장하면서 필연적으로 마주친 결과‘라고. 다중우주 가설의 도입 과정과 그것을 이해하는데 필요한 고전역학, 상대성 이론, 양자역학, 초끈이론 등의 성과를 소개했다. 책은 11장 113편의 짧은글로 구성되었다.

1929년 미국 천문학자 에드윈 허블은 윌슨산 천문대 천제 망원경으로 은하들이 일제히 은하수로부터 멀어지고 있는 증거 발견. 암흑에너지(dark energy)의 기원과 구성 성분, 물리적 특성들은 아직도 완전한 미지. 우주의 나이는 137억년으로, 137억 광년 이상 떨어진 천제들은 빅뱅 직후에 빛을 방출했어도 우리에게 도달하지 않았다. 우주는 계속해서 팽창하므로 우리가 관측할 수 있는 최대 거리는 무려 410억 광년. 불확정성원리에 의하면 한 물체의 위치를 정확하게 측정할수록 그 물체의 속도는 불확실해진다. 그 반대도 마찬가지여서 물체의 속도를 정확하게 측정할수록 위치가 불확실해진다.

벨연구소의 물리학자 아노 펜지어스와 로버트 윌슨은 우주 전역에 깔려있는 마이크로바 우주배경 복사를 발견. 우주배경 복사는 우주 전역에 균일하게 나타나는데, 온도는 항상 2,725K(-270.275℃). 우주 탄생 직후에 공간은 매우 빠르게 팽창하여 공간상의 각 지점들이 빛보다 빠르게 멀어졌다. 인플레이션 에너지는 10⁻³⁵초라는 극히 짧은 시간에 바닥으로 떨어졌고, 잠시 후에 공간은 거의 10³⁰배로 성장.

강한 핵력(강력)은 원자핵을 단단히 결합시키는 힘이고, 약한 핵력(약력)은 방사능 붕괴를 일으키는 힘. 통일장 이론은 전자기력과 약력 및 강력을 하나로 통일시킬 수 있는 가능성 제시. 일반상대성이론은 중력을 포함한 거시적 스케일 현상을 설명, 양자역학은 원자나 소립자 등 미시적 스케일 현상을 설명하는 이론. 끈이론에 의하면 물질을 구성하는 모든 기본 입자들은 점이 아니라 진동하는 끈으로 크기가 10⁻³³㎝에 불과하기 때문에 끈의 구조를 직접 볼 수는 없다.

1995년 봄 에드워드 위튼은 서로 다른 비전의 다섯 개의 끈이론을 연결고리 ‘듀얼리티(duality, 이중성)’에 기초한 통일된 끈이론(M-이론)으로 증명. 끈이론/M이론이 예견하는 공간은 10차원으로, 시공간은 11차원. 우주상수가 0이 아니라는 것은 눈에 보이지 않는 암흑에너지가 공간을 가득 채우고 있다는 것. 빅뱅 후 70억년 동안 우주의 팽창 속도가 서서히 감소하다가, 지금까지 계속 빨라지고 있다. 우주상수는 약 7.12x10⁻³⁰g/㎝로 70억년동안 우주를 팽창시켜왔고, 두 천체 사이의 거리가 멀어질수록 많은 공간이 생겨서 밀어내는 힘도 커지면서 팽창속도가 빨라지기 시작.

우주의 팽창가속도는 200억 광년 이상 떨어져 있는 임의의 천체는 관측될 수 없다. 우주지평선은 빛의 속도로 달린다고 해도 결코 넘어설 수 없다. 양자역학이 탄생한 지 80년이 지났지만 이론과 실험, 천문관측이 어긋난 사례는 지금까지 단 한 번도 없었다. 양의 에너지를 가진 입자는 블랙홀의 사건지평선 근처에서 우주공간으로 날아가는데, 멀리 있는 관측자에게는 이것이 블랙홀에서 방출된 복사처럼 보이는 현상-호킹 복사(Hawking radiation). 관측가능한 우주, 즉 우주지평선 안에 존재하는 모든 것을 끌어모아 저울에 달면 약 100억x10억x10억x10억x10억x10억g 이다.