멀티버스 이론 (인플레이션, 다세계 해석, 인류 원리)우주가 딱 하나라는 게 사실 더 이상한 가정 아닐까요? 처음 멀티버스라는 말을 들었을 때 저도 그냥 영화 마케팅 용어 정도로 넘겼습니다. 그런데 물리학 이론을 들여다보면 볼수록, 우주가 단 하나여야 한다는 근거가 오히려 희박하다는 생각이 들었습니다. 멀티버스는 공상이 아니라 현대 물리학이 자연스럽게 도달하는 결론에 가까울 수 있습니다.인플레이션 이론이 열어놓은 가능성일반적으로 멀티버스는 공상과학의 영역이라고 알려져 있지만, 제가 관련 내용을 직접 찾아보니 출발점이 꽤 단단한 물리학 이론이었습니다. 그 중심에 있는 게 바로 인플레이션(Inflation) 이론입니다. 여기서 인플레이션이란 빅뱅 직후 우주가 빛보다 빠른 속도로 극도로 짧은 시간 안에 폭발적..

우주 인플레이션 이론 (지평선 문제, 급팽창, 우주배경복사)빅뱅 이후 불과 10의 마이너스 36승 초 만에 우주의 크기가 10의 26승 배 이상 폭발적으로 커졌다는 계산이 있습니다. 처음 이 숫자를 봤을 때 저는 솔직히 단위 자체를 이해하는 데 한참 걸렸습니다. 숫자가 너무 커서 현실감이 없었거든요. 그런데 이 황당해 보이는 이론이 현재 우주의 모습을 가장 잘 설명한다는 사실이, 공부할수록 더 신기하게 느껴졌습니다.지평선 문제: "왜 우주는 어디를 봐도 똑같이 생겼을까"우주를 처음 공부하면서 저를 가장 오래 붙잡아 둔 질문이 있었습니다. 밤하늘 동쪽과 서쪽을 각각 관측하면 서로 너무나 비슷한 온도와 구조가 나온다는 것입니다. 그냥 비슷한 게 아니라 10만 분의 1 수준의 오차 안에서 균일합니다. 문제는 ..

우주 균일성 (등방성, 지평선 문제, 인플레이션)밤하늘을 오래 올려다본 적 있으신가요? 저도 어릴 때 별을 보면서 방향이 달라도 왠지 비슷하게 생겼다는 느낌을 받은 적이 있습니다. 막연히 그러려니 했는데, 이게 사실 우주론 역사에서 수십 년간 풀리지 않던 진짜 수수께끼였습니다. 우주가 어느 방향을 봐도 비슷하게 보인다는 현상, 그 뒤에 어떤 이야기가 숨어 있는지 저도 알고 나서 꽤 오래 머릿속에서 맴돌았습니다.등방성, 당연한 것처럼 느껴지지만일반적으로 우주는 그냥 넓고 비슷비슷한 공간이라고 알려져 있지만, 제가 처음 우주론을 공부했을 때 이 '비슷비슷함'이 얼마나 정밀한 수준인지 알고 나서 좀 다른 시선으로 보게 됐습니다.등방성(Isotropy)이란 어느 방향에서 관측해도 동일한 성질이 나타나는 특성을 ..

우주의 모양 (기하구조, 우주배경복사, 곡률)저도 처음엔 우주가 그냥 '끝없이 넓은 공간'이라고만 생각했습니다. 그런데 우주에도 모양이 있다는 이야기를 처음 접했을 때, 솔직히 이건 예상 밖이었습니다. 우주 전체의 기하구조를 세 가지로 분류한다는 것, 그리고 그 형태가 우주의 운명과도 직결된다는 것. 생각보다 훨씬 깊은 이야기였습니다.우주에도 기하구조가 있다는 게 무슨 뜻일까혹시 우주가 어떤 모양인지 생각해 본 적 있으신가요? 저는 이 질문을 처음 마주했을 때 막연히 구(球) 형태를 떠올렸습니다. 그런데 우주론에서 말하는 '모양'은 우리가 눈으로 보는 겉모습이 아니라, 공간 자체가 어떻게 휘어져 있는지, 즉 공간의 곡률(curvature) 문제입니다. 여기서 곡률이란 공간이 기하학적으로 얼마나 구부러져 ..

우주의 크기 (관측 가능한 우주, 우주 팽창, 허블 반지름)솔직히 저는 우주의 나이가 138억 년이라는 말을 듣고 "그럼 우주 크기도 138억 광년쯤 되겠구나" 하고 막연히 생각했습니다. 그런데 실제 숫자를 찾아보는 순간 그 논리가 완전히 틀렸다는 걸 깨달았습니다. 현재 관측 가능한 우주의 지름은 약 930억 광년으로 추정되고 있으며, 이 숫자 하나가 제가 가진 우주에 대한 감각을 송두리째 흔들어 놓았습니다.관측 가능한 우주: 138억 년인데 왜 930억 광년인가우주의 나이가 약 138억 년인데 어떻게 관측 범위가 930억 광년이냐는 질문, 저도 처음에 똑같이 막혔습니다. 일반적으로 빛의 속도가 일정하니까 138억 광년이 한계라고 생각하기 쉬운데, 실제로는 전혀 다릅니다.핵심은 우주 팽창(cosmic e..

우주 팽창 가속 (초신성 관측, 암흑에너지, 우주론)우주가 점점 빠르게 커지고 있다는 사실, 알고 계셨습니까? 저도 처음 이 이야기를 접했을 때 직관적으로 이해가 되지 않았습니다. 뭔가를 던지면 느려지다가 결국 떨어지듯, 우주도 중력 때문에 팽창 속도가 줄어들어야 한다고 생각했기 때문입니다. 그런데 실제 관측 결과는 완전히 달랐습니다.초신성 관측이 뒤집어 놓은 상식우주가 팽창하고 있다는 건 오래전부터 알려진 사실입니다. 하지만 그 팽창이 가속되고 있다는 건 전혀 다른 이야기입니다. 1990년대에 천문학자들이 Ia형 초신성(Type Ia Supernova)을 관측하면서 이 사실이 처음 드러났습니다. 여기서 Ia형 초신성이란 백색왜성이 동반성으로부터 물질을 흡수하다가 일정한 질량에 도달해 폭발하는 현상으로,..