대폭발 이전

많은 최신 이론들이 대폭발의 원인들을 제시하거나, 더 넓은 맥락 속에서 설명합니다. 1986년 안드레이 린데는 무질서한 팽창의 개념을 제안했습니다. 유럽 우주국의 플랑크 망원경은 이 이론들을 증명하거나 반증할 수 있는 데이터들을 수집할 계획입니다. 대폭발 이전의 상태에 대해 이해함으로써 대폭발 이론의 몇몇 해결되지 않은 문제들을 해결할 수 있습니다.

 

1. 초기 우주의 창조

양자물리학은 가장 복잡한 대폭발 모형이라도 되돌아볼 수 있는 과거 시점에 대한 궁극적인 한계를 설명합니다. 우주가 탄생한 뒤 10^-43초가 되기 전에는 원시 불덩어리가 특이점이었는데, 이 특이점은 매우 작고 밀도가 높아서 플랑크 길이보다 더 작았습니다. 플랑크 길이는 자연의 근본적 상수로서 그보다 더 작은 규모에서는 고전 물리학의 예측 가능한 법칙들이 더 이상 성립하지 않게 됩니다.

 

따라서, 대폭발 이론은 항상 이러한 특이점의 상태에 대해 이해하는 것은 불가능하다고 판단해, 대폭발 이전에 일어난 모든 것을 건드리지 않은 채 남겨 뒀습니다. 대폭발 이론에 대한 일반적인 과학적 설명은 대폭발이 시간과 공간의 개념이 결여된 원시 진공 상태에서 양자요동의 결과로 분출했다는 것이었습니다. 그러나 1980년대 이후, 특이점 이슈를 피해 가기 위한 3가지 경쟁 이론이 나타났는데, 이것들은 대폭발 이전에 발생한 매우 복잡하지만 평범한 사건이 매우 뜨겁고 밀도가 높으며 급속히 팽창하는 초기 우주를 창조해 냈다고 보았습니다.

 

2. 급격히 팽창하는 우주

이 이론들 중 첫 번째는 급팽창 이론으로, 대폭발 직후에 기본적인 힘들이 분리되는 과정을 통해 원시 우주의 아주 작은 부분이 급격하게 팽창했고, 그 결과 이 작은 부분이 오늘날 우리가 관측하는 전 우주를 구성하게 됐다는 이론입니다. 급팽창 이론은 1981년 MIT의 앨런 구스가 오늘날의 우주가 상대적으로 평탄한 물질 분포를 가지는 이유에 대한 설명으로 처음 제안했는데, 이 이론은 급팽창 이전 우주의 요동치는 작은 부분이 급격히 확장됨으로써 우주가 평탄해졌다고 설명합니다. 배경복사의 미세한 요동은 우주가 급팽창하는 동안의 양자 규모의 변화 파동이 증폭된 것입니다.

 

급팽창 이론은 관찰되는 거대 우주의 많은 성질들을 예측하는 데 도움을 주었고, 그 결과 표준적인 대폭발 이론의 한 부분으로 널리 수용됐습니다. 하지만 이 이론은 심각한 문제점들을 만들어 내기도 했는데, 그중 하나가 1986년 러시아 출신의 미국 물리학자 안드레이 린데가 지적한 문제입니다. 이 지적에 따르면 급팽창이 끝나는 지점 자체가 양자 수준의 요동들에 의해 영향을 받기 때문에, 애초에 급 팽창된 영역은 필연적으로 나머지 영역 너머로 급팽창을 지속해 더 커지게 될 것이었습니다. 그리고 급팽창을 경험한 영역 내에서 어떤 영역은 나머지 영역들이 급팽창을 멈췄음에도 불구하고 계속 급팽창할 것이고, 이런 일들이 계속적으로 반복될 것입니다. 린데는 그 결과를 '무질서한 급팽창'이라고 불렀는데, 이는 무한히 연속적인 '거품 우주'의 창조를 의미하며, 거품 각각은 자신만의 구조와 물리법칙을 갖고 있습니다.

 

 

오늘은 대폭발 이전에 관한 포스팅을 해 보았습니다. 현재 일어나고 있는 상황이 아닌 우주의 대폭발에 관해 여러 방면으로 연구하고 알아낸다는 것이 신비롭고 재밌습니다. 대폭발 이전에 관한 내용을 오늘 전부 다루기에는 분량이 많아 나누어서 다음에 이어서 포스팅해 보도록 하겠습니다.

 

함께 보기 좋은 글 아래에 남겨둘 테니 시간 나실 때 읽어보시기 바랍니다. ^^

 

대폭발 이론

 

입자 동물원 그리고 풀리지 않은 의문점