[우주과학] 빅뱅 이전에는 무엇이 있었을까요?

빅뱅 이전에는 무엇이 있었을까요? 그리고, 우리는 그것이 일어났는지 어떻게 알 수 있을까요?

이제부터 우주 탄생에 관한 이야기를 해보겠습니다.

 

빅뱅의 증거는 무엇입니까?

우주는 영원히 존재하지 않았습니다. 그것은 태어났다. 약 138억 2000만 년 전 물질, 에너지, 공간, 시간이 폭발하여 빅뱅이라는 불덩어리가 되었습니다. 그것은 팽창했고 냉각 잔해에서 우리 은하수가 약 2조 개 중 하나인 별들로 이루어진 섬인 은하를 응고했습니다. 이것이 빅뱅이론이다.

무에서 생겨나는 우주는 너무 황당해서 과학자들이 그 아이디어에 대해 발로 차고 소리를 지르며 끌려가야 했습니다. 그러나 증거는 설득력이 있습니다. 은하들은 우주 파편처럼 날아가고 있습니다. 그리고 빅뱅의 열기는 여전히 우리 주변에 있습니다. 우주 팽창에 의해 크게 냉각된 이 '잔광'은 가시광선이 아니라 주로 마이크로파 복사, 즉 1965년 전파 천문학자들에 의해 발견된 '우주 배경 복사'로 나타납니다.

빅뱅은 어디에서 일어났습니까?

다이너마이트 스틱이 폭발하면 한 곳에서 폭발이 일어나고 파편이 허공으로 날아갑니다. 빅뱅에서는 중심도 없고 기존의 공극도 없었기 때문에 어떤 '위치'에서도 일어나지 않았다. 공간 그 자체가 생겨나며 순식간에 모든 곳으로 팽창하기 시작했다.

천문학 책은 종종 우주를 은하를 나타내는 건포도와 함께 떠오르는 케이크에 비유합니다. 케이크가 커짐에 따라 건포도는 빅뱅처럼 팽창 중심 없이 서로 멀어집니다. 그러나 물론 케이크에는 우주와 달리 가장자리가 있으며 영원히 계속 될 수 있습니다. 어떤 비유도 완벽하지 않습니다!

빅뱅은 일회성인가?

빅뱅 초기에는 인플레이션 진공이 있었습니다. 부피가 2배가 되면 에너지도 2배가 됩니다. 부피가 3배가 되면 에너지도 3배가 됩니다. 지폐가 이와 같은 상태에서 더미를 분리하면 더 많은 것이 나타날 것입니다. 물리학자들은 인플레이션을 '궁극의 무료 점심'이라고 부릅니다!

인플레이션 진공은 그 어느 때보다 빠르게 확장되었습니다. 그러나 그것은 '양자'였습니다. 그리고 양자는 근본적으로 예측할 수 없습니다. 무작위로, 인플레이션 진공 전체에 걸쳐, 그것의 일부가 일상적이고 일상적인 진공으로 '부패'했습니다.

광대한 바다에서 형성되는 작은 거품을 생각해 보십시오. 각 거품에서 인플레이션 진공은 사라졌지만 엄청난 에너지는 어딘가로 가야했습니다. 물질을 만들고 가열하는 데 들어갔습니다. 그것은 빅뱅을 만드는 데 들어갔다. 우리의 빅뱅 우주는 계속 팽창하는 인플레이션 진공 속에서 다른 빅뱅 우주의 가능한 무한대 중 하나의 그러한 거품일 뿐입니다!

이 모든 것을 시작하려면 킬로그램의 팽창 진공 덩어리가 필요했습니다. 놀랍게도 양자 이론의 법칙은 이것이 무(無)에서 존재하도록 허용합니다.

빅뱅 이론의 문제점은 무엇입니까?

우주가 뜨겁고 조밀하기 시작했고 그 이후로 팽창하고 냉각되어 왔다는 기본 아이디어는 논쟁의 여지가 없습니다. 그러나 우주론자들은 특정 관찰을 설명하기 위해 이론을 수정해야 했습니다.

첫째, 표준 빅뱅 모델에서 은하는 물질을 중력으로 끌어당김으로써 성장합니다. 그러나 이것이 유일한 일이라면 그것들이 형성되는 데는 138억 2000만 년보다 훨씬 더 오래 걸릴 것입니다. 천문학자들은 눈에 보이는 별과 은하가 보이지 않는 '암흑 물질'에 의해 6배나 더 무겁다고 가정함으로써 이 문제를 수정합니다.

둘째, 기본적인 빅뱅은 은하들 사이의 중력 인력이 탄성 그물처럼 작용하여 우주 팽창을 늦출 것이라고 예측합니다. 그러나 1998년 천문학자들은 우주의 팽창 속도가 빨라지고 있음을 발견했습니다. 보이지 않는 공간을 채우고 반발력을 지닌 '암흑에너지'의 존재를 상정함으로써 이를 해결한다.

우주의 온도가 모든 곳에서 동일한 이유를 설명하려면 기본 이론에 대한 최종 조정이 필요합니다. 이를 설명하기 위해 천문학자들은 우주가 초기에 예상보다 작았고, 첫 번째 찰나의 순간에 초고속 팽창을 겪었다고 생각합니다. 바로 '인플레이션'입니다. 이것은 오늘날 우주에 존재하는 진공의 고에너지 버전인 '인플레이션 진공'에 의해 주도되었습니다.

 

빅뱅 이전에 무슨 일이?

현대 물리학의 두 기둥은 아인슈타인의 일반 상대성 이론과 양자 이론입니다. 전자는 대규모 우주에서 최고를 통치하는 반면, 후자는 원자와 그 구성 요소의 소규모 세계를 조정합니다. 그들은 빅뱅에서 우주가 작았기 때문에 서로 합쳐지는 것에 저항했습니다.

그것이 어떻게 등장했는지 이해하려면 아인슈타인의 이론을 양자 이론과 통합하는 것이 필수적입니다. 가장 좋은 후보는 현실의 기본 구성 요소를 10차원 시공간에서 진동하는 질량 에너지의 작은 끈으로 보는 '끈 이론'입니다. 그러한 이론을 얻을 때에만 우리는 궁극적인 질문에 답할 수 있을 것입니다.

공간이란? 시간이란? 우주는 무엇입니까? 그리고 그것은 어디에서 왔습니까?