상대성이론. 거시물리학

9-95. 우주 가속 팽창의 원인

도봉별곡 2023. 1. 12. 18:42

9-95. 우주 가속 팽창의 원인

철학이야기 : 다시 쓰는 유레카
1부. 우주
9장. 물질과 에너지 그리고 의지

    95. 우주 가속 팽창

    요즘 이론 물리학자들을 가장 골치 아프게 하는 일은 우리 우주의 가속 팽창의 원인이다. 정상적인 우주라면 분명히 시간이 지날수록 팽창속도가 줄어들어야한다.

    그런데 왜 우리 우주는 점점 더 빠르게 가속팽창을 하고 있는 것일까?

(우주는 처음 70억년 동안은 감속 팽창을 하다가 어느 순간부터 가속 팽창을 계속하고 있다. 그래프의 모양이 두 번 휘어진 것은 바로 그 때문이다. 자료출처 : 한국일보 기사 http://www.hankookilbo.com/m/v/e263cc93f976422eb3ddd2536b42a1fd)


   우리는 지금까지 우리 우주가 평탄한 우주라는 전제로 우주의 이야기를 하였다. 그런데 그래프를 보면 우리 우주는 평탄한 우주와 관계가 없다.

    가속 팽창 우주와 평탄한 우주.

   이는 동시에 성립할 수 없다. 모순이다. 이 모순을 극복하기 위해서 우리는 또 한번의 상상을 하여야 한다.

 

(우주 팽창의 진행 과정을 나타낸 그림. 자료출처 : 연합뉴스 기사)


    우리 우주는 그 시작점에서 두 번 폭발한다.

    그 하나는 우주의 시작을 알리는 대폭발 즉, 빅뱅이고 또 하나는 급팽창에 의한 폭발이었다. 급팽창의 정확한 원인은 아직 밝혀지지 않았지만 이를 수용하는 것은 우주 배경복사 등 급팽창이론이 아니면 설명되지 않는 많은 현상이 현재 우주에서 오차 없이 발견되고 증명되기 때문이다.

    아무튼 이 두 번의 폭발의 힘으로 인하여 우주는 지속적으로 팽창되어 가지만 그 팽창속도는 당연히 점점 줄어든다.

    그리고 지금부터 약 50억 년 전 감속팽창을 하던 우주가 이 시기부터 알 수 없는 원인에 의하여 (과학의 설명을 빌리자면 암흑에너지의 증가로) 우주가 가속 팽창을 시작하여 지금에 이르고 있다.

    50억 년 전에 무슨 일이 있었기에 우주가 가속팽창을 하는 에너지가 생긴 것일까? 이것은 우주 내부의 힘으로는 설명이 불가능하다. 미지의 힘인 암흑에너지를 설명하기 위해서 과학자들은 스칼라장 등 여러 가지 이론을 내놓지만 암흑에너지에 대한 설명도 이를 통한 이론적 계산과 실제관측의 오차가 10의 120제곱으로 나타날 정도로 터무니없이 정확하지 않거니와 더군다나 그것조차도 가속 팽창의 이유를 도저히 설명하지 못한다.

    사실 과학자들에게 외부의 힘을 인정하라는 것은 자기모순이다. 과학은 우주의 움직임을 인간이 이해할 수 있는 수학으로 규명하고 증명하려는 작업인데, 과학의 범위를 벗어난 외부의 힘을 인정하는 것은 신비이고 이것은 결과적으로 과학의 논리가 아닌 까닭이다.

    하여 나는 이성의 논리인 철학을 동원하고자 한다.

    과학적으로는 설명할 수 없는 현상을 과학보다는 유연하지만 종교보다는 합리적인 철학적 추론을 해보고자 하는 것이다.

그것이 진실에 더 빠르고 가깝게 가는 길이라 나는 생각한다.

    하여 나는 이런 추측을 해본다.

    "50억 년 전. 우리 우주 프로그래머들은 새로운 실험을 시도한다.

    지난 글에서 상징적으로 이야기하였던 세 번째 프로그래머가 우주 내부에 자기 의지를 심기로 하고 그것을 수행할 환경이 맞는 적당한 행성에서 유기물질의 합성을 시작한다. 그것은 곧 생명의 시작이고 외부에너지의 유입의 시작이며 가속팽창의 원인이다.

    물론 생명력이 암흑에너지의 전부는 아닐 것이다. 아마도 그 대부분은 우리 우주를 지탱하는 <전원>에 해당하는 <근본력>일 것이고 이것을 과학용어로 사용하지면 <우주상수>가 될 것이다.

    우리 태양과 지구가 생겨 난 것은 약 45억 년 전이고 지구에 생명활동이 시작된 것은 약 38억 년 전의 일이다. 그 차이가 약 12억년이다. 이런 이유로 나는 우리 태양계가 생명의 시작이 아니고 우주의 곳곳에 생명조건이 맞는 별에는 생명이 있다고 생각한다. 조건이 맞는 곳에는 생명이 있고 생명은 진화하고 별의 운명에 따라 소멸하기도 하였을 것이다."

   물론 추측에 불과하지만 가속 팽창의 원인이 생명에너지의 유입이라면 평탄한 우주와 가속팽창우주라는 모순을 제법 그렇듯하게 설명할 수 있다.

   동굴 부스에는 여전히 우주가 팽창하는 영상이 방영되고 있다.