빅뱅 이전에 무엇이 존재했을까?

 

 

※ 본 내용은 유튜브 채널 '책밖과학'에서 제공하며, 타 블로그 및 유튜브 채널에서의 사용을 절대 금지합니다.

 

우리들 대부분은 빅뱅이 모든 것의 시작이라 생각합니다.

약 138억 년 전, 우리의 우주는 거대한 폭발로 생겨났고 그 이후로 지금까지 계속 팽창하고 있죠.

그러면 우리 우주의 이전, 즉 빅뱅 이전에는 과연 어떠한 것들이 존재하고 있었을까?

 

 

 

사실 우리는 빅뱅에 대해서 거의 모릅니다.

그저 우리가 알고 있는 한가지는 그것이 매우 밀도가 높았었고, 또 매우 빠르게 밀도가 낮아졌다는 것 뿐이죠.

캘리포니아 공과 대학의 이론 물리학자인 션 캐롤(Sean Carroll)박사는 "빅뱅은 우주의 한 지점이 아니라 시간 속의 한 순간"이라고 말합니다.

 

 

우리가 약 138억 년 전으로 거슬러 올라가 보면 어떨까요?

그곳에 도착하게 되면 매우 뜨꺼운 높은 밀도에서 빠르게 확장하고 있는 시점, 즉 양자와 중성자가 충돌하고 서로 합쳐질 수 있을 정도로 우주가 식어가고 있었을 때를 목격하게 될겁니다.

많은 과학자들은 우주가 첫 1초 동안 팽창이라고 불리는 지수 확장의 과정을 겪었을 것으로 생각합니다.

이러한 팽창은 시공간의 구조를 매끄럽게 만들었고, 오늘날 물질이 우주 전역에 골고루 분포되어 있는 이유를 잘 설명해 죠.

 

 

그렇다면 빅뱅 이전은 어떨까요?

빅뱅 이전의 우주는 초고온와 고밀도로 밀집된 물질들이 무한이 뻗어있는 상태였으며, 어떠한 이유로 빅뱅이 일어날 때까지 꾸준히 이 상태를 유지하고 있었을 가능성이 큽니다.

그리고 이 초고밀도의 우주는 양자 역학에 의해 지배되고 있었을지도 모릅니다.

 

아니면 빅뱅 이전에 우리가 진지하게 생각해봐야 될 다른 무언가가 존재했었을 가능성도 있습니다.

그 한 가지 가능성은, 빅뱅이 시간의 시작이 아니라 대칭의 순간이었다는 겁니다.

이 아이디어는 빅뱅 이전의 우주가 지금의 우주와 생김새는 동일하지만, 미래가 아닌 과거로 향해 엔트로피가 증가하고 있었다는 것이죠.

 

엔트로피의 증가 또는 증가하는 무질서는 본질적으로 시간의 화살이리고 캐럴 박사는 말합니다.

그래서 빅뱅 이전의 우주(거울 우주)의 시간은 현대 우주의 시간과 반대로 흘렀고, 우리의 우주는 결국 과거의 시간이라는 것이죠.

이러한 아이디어를 지지하는 사람들은 빅뱅 이전인 거울 우주의 특성이 현재 우주의 특성과 정반대로 구성되어 있었을 것이라고 제안합니다.

예를 들어, 물리학자인 데이비드 슬론(David Sloan)은 옥스퍼드 과학 블로그에 분자와 이온의 비대칭(카이랄성, chiralities)은 현재 우주의 것과 정반대의 구조로 되어 있을 것이라고 기술했습니다.

그래서 빅뱅은 모든 것의 시작점이 아니라, 이전의 우주가 수축된 뒤 다시 팽창했던 순간이라는 것이죠.

이 "빅 바운스(Big bounce)" 개념은 우주가 확장, 축소를 반복함에 따라 빅뱅이 무한히 일어날 수 있음을 보여줍니다.

 

그러나 캐럴 박사는 팽창하고 있는 우주가 왜 다시 수축하게 되고 낮은 엔트로피 상태로 되돌아가는지에 대한 설명이 없다는 점을 지적하고 있죠.

 

 

또한 2004년, 물리학자들은 어쩌면 우리의 우주가 과거의 우주의 시공간이 찢어져서 생겨난 자식 우주일 수 있다고 제안했습니다.

이것은 마치 핵이 붕괴하는 것과 비슷한데, 핵이 붕괴하면 알파나 베타 입자를 뱉어냅니다.

부모 우주도 이와 비슷한 일을 하게 되는데요, 이때 입자 대신 아기 우주들을 무한히 내뱉게 되죠.

이 아기 우주들은 말그대로 평행한 우주이며, 서로 상호 작용하거나 영향을 미치지 않습니다.

 

이러한 빅뱅은 스티븐 호킹 박사에게 있어서도 아주 중요한 사건이었습니다.

하지만 그는 빅뱅 이전은 관측할 수 없으며, 따라서 정의할 수 없다라고 말했죠.

박사는 이것을 가르켜 "무경계 제안(no-boundary proposal)"이라고 말했습니다.

즉, 시간과 공간은 유한하지만, 이들은 시작과 끝 등의 어떠한 경계를 가지고 있지 않다는 얘기입니다.

예를 들면, 지구는 유한하지만 그 시작과 끝이 없다는 것과 같다고 할 수 있죠.

 

호킹 박사는 "빅뱅 이전의 사건은 관찰 결과가 없기 때문에 이론에서 제외시킬 수 있으며, 그냥 빅뱅에서 모든 것이 시작되었다고 말할 수 있다" 라고 말했습니다.

 

 

과학자들이 빅뱅의 순간을 관찰할 수 있는 방법이 없기 때문에, 이 모든 것이 다소 엉망진창으로 들릴수도 있습니다.

그러나 과학자들은 벌써 포기하기엔 이르다고 말합니다.

아직 조사해볼 것들이 많이 남아있고 연구해 볼 가치도 충분하다는 것이죠.

 

일반적으로 우주는 이 세상의 모든 것을 의미합니다.

그리고 빅뱅은 지금의 우주죠. 우주는 이 세상의 모든 것이기 때문에 빅뱅 이전에는 아무것도 없었던 것일까요?

아니면 우리 이외에도 다양한 우주가 존재하고 있는 걸까요?

 

어쩌면 우리는 영원히 이 비밀을 풀 수 없을지도 모릅니다.

 

 

https://youtu.be/1Kb_jwNZyHU?si=s8vyHAbNeFgngLv0

 

 

2019/08/19 - [자연・폐허・우주] - 빅뱅 이전에 존재했던 별 "므두셀라"

빅뱅 이전에 존재했던 별 "므두셀라"

2019/07/17 - [자연・폐허・우주] - 우주의 끝은 있을가? 그곳에 가면 어떻게 될까?

우주의 끝은 있을가? 그곳에 가면 어떻게 될까?

2019/05/30 - [자연・폐허・우주] - 우주의 끝에서 발견된 어마무시한 것들 5

우주의 끝에서 발견된 어마무시한 것들 5