우주론은 어떤 것들이 있나요?

Question

갑자기 우리가 살고 있는 우주가 어떻게 만들어 졌는지 궁금해져서요.

우주가 만들어진 이론들에는 어떤것들이 있는지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.

1. 다중우주론

'다중우주론'은 '딸우주론'이라고도 불리워 지는데, 현재 가장 적극적으로 이 이론을

주장하고 있는 학자는 유명한 '스티븐 호킹'박사 입니다.

저는 가끔 우리가 살고 있는 우주가 혹시 다른 차원의 우주에 존재하는 행성의 물방울

속 우주가 아닐까 하는 엉뚱한 상상을 할 때가 있습니다. 많은 사람들이 이러한 상상을

하곤 하는데... 이처럼 우리가 살고 있는 우주는 수많은 우주들중에 하나일 뿐이고

각각의 우주는 각각 다른 법칙들에 의해 지배 받는 우주란거죠. 호킹은 각 우주들이

블랙홀을 입구로 한 웜홀로 이어져 있다고 주장했지만, 다중우주론을 연구하는 모든

학자들이 그 주장에 동의 하는 것은 아닙니다.

또, 다수의 물리학자들이 다중 우주의 가능성을 그 이론적 추상성 때문에 부정하지만,

호킹 같은 학자들은 적극적으로 다중 우주론을 주장하기도 합니다. 아마도 이것은 21세기에

인류가 풀어야 할 과학적 난제 중에 하나가 될 것입니다.

아니면, 인류가 존재하는 동안은 절대로 풀지 못할 영원한 수수께끼가 될지도 모릅니다.

2. 평행우주론

질문자님께서 알고 계시는 평행우주론은 시간은 공유하지만 공간은 달라진다는 우주

이론입니다. 쉽게 이야기하면 히틀러가 2차세계대전에서 승리했을 경우의 우주 또한

존재한다는 이야깁니다.

즉 무수한 선택의 순간 순간마다 우주는 각각의 경우의 수로 분리되어 간다는 이론입니다.

평행우주론은 어느 학자가 발표했다라기 보다는 SF문학등에 의해 제기 되어진 시간여행에

대한 패러독스를 극복하는 이론으로 등장했다고 보는게 맞을것 같습니다.

즉 과거로 돌아가서 자신의 아버지를 살해하게 되는 패러독스는 자신의 아버지가 죽게되어

자신이 태어나지 않는 우주와 자신이 생존해있는 우주가 있다는 논리로 풀 수 있게 되는거죠.

평행우주론은 양자역학의 발전과 함께 그 이론에 대한 덧씌우기가 진행 되었었는데, 매순간

새로운 우주가 탄생하는 주기를 입자의 탄생과 소멸마다 우주가 하나씩 탄생한다고 생각하여

한때는 그 수식이 만들어 졌을때도 있었습니다.

3. 팽창우주론

위에서 설명한 두가지 우주론과 서로 보완가능한 우주론으로서 팽창우주론이 있습니다.

'아인쉬타인'과 '드 지터' 등의 정적인 우주론에 반대하는 팽창우주론에 대한 수학적인 전개가

지구물리학자이며 기상학자인 '프리드만(Alexandr Alexandrovich Friedmann, 1888­1925)에

의해 이루어졌습니다. 우주는 정적인 것이 아니라 끊임없이 팽창하고 있다는 것이 그의 이론

이었습니다. 하지만 그의 갑작스러운 사망으로 이론이 더 이상 전개되지 못하다가 1929년 미국의

허블(Edwin Powell Hubble, 1889­1953)에 의한 은하들 사이의 거리와 적색편이에 대한 체계적으로

연구라는 중요한 천문학적 증거들을 발표함으로 인해 팽창우주론은 힘을 얻기 시작했습니다.

4. 대폭발우주론

팽창우주론에서 발견된 몇가지 천문학적인 증거와 발전하던 입자물리학의 개가를 바탕으로

1940년대 중반에 가모프(George Gamow, 1904­1968)에 의해 주장되어졌습니다. 이 이론은 Big Bang

이론이라고도 불리워 집니다. 대폭발 이론에서는 초기 우주에서 중성자 포획에 의해 원소가 형성되는

과정을 우주의 팽창 과정과 연결했습니다. 쉽게 말하자면 우주는 특이시점에서 대폭발을 하게 되었고

폭발이후 팽창속도가 줄어들어 현재의 팽창우주로 존재하게 되었다는 이론입니다.

5. 정상상태우주론

비슷한 시기에 케임브리지 대학교 트리니티 칼리지의 천문학자들은 가모브의 팽창우주론과는 전혀

다른 정상 상태 팽창우주론을 제기했습니다. 이 또다른 우주론은 허먼 본디(Hermann Bondi), 토머스

골드(Thomas Gold)가 제안해서 프레드 호일(Fred Hoyle)에 의해 대폭발 이론의 대안으로써 제기된

우주 모형이었습니다. 1950년대를 통해 1960년대 중반에 이르기까지 천문학계에서는 대폭발 이론과

정상상태 팽창우주론은 서로 대립하면서 경쟁적으로 발전했습니다.

정상상태 팽창우주론은 소위 완전한 우주론적 원리(perfect cosmological principle)라는 철학적

입장을 바탕에 깔고 있는데, 이 원리에 의하면 물리 법칙들은 우주 구조에 독립적일 수 없으며,

반대로 우주 구조는 물리 법칙에 의존해야 합니다.

따라서 물리 법칙이 변하지 않는다는 것은 우주가 안정한 위치에 있어야 하고, 또한 우주는 모든

곳에서 균일해야 하며 거시적 규모에서 변화가 없어야 합니다. 따라서 우주는 항상 팽창하되 지속적으로

새로운 물질이 탄생해서 일정한 평균 밀도를 유지해야만 한다는 이론입니다.

6. 그 외의 이론들

인플레이션이론, 바운스이온, 특이점이론 등 해아릴 수 없이 많은 우주론들이 존재합니다.

우주에 대한 모든 이론들은 서로 떼어 놓고 생각할 수 없을 정도로 서로 경쟁하고 보완하면서 발전하고 있습니다.