wneswkcic7

위의 그림은 우주의 어두운 암흑 공간에 펼처진 눈에 보이지않는 미세한먼지 여러가지물질이분포한 지도임 물론 행성,별,은하는 다 제외한 지도이지요



거북이같이 생겼습니다 ㅎㅎㅎㅎ

여기서 태초란 개념은 어디에 근거를 두고 사용하는지 이것부터 정확하게 짚고가야 한다



이것이 모든 과학 세계나 생명 세계나 지구 탄생의 세게나 우주 탄생의 세계나 그동안 궁금하든 실마리를 풀어가는 첫 단추이기에 이것을 어디에 두고 보느냐에 따라서 차이가 엄청나게 다르게 해석이 될수가 있기에 이것부터 과학자들은 세상사 모든 사람들은 정확하게 짚고 보고 개닫고 시작해야 할것이다



그래서 소생은 지구나 우주의 근원은 그리고 생명의 근원은 바로 우주의 암흑물질과 우주의 암흑에너지가 근원이고 이것이 태초인것이다 태초이기에 생과 사가 없다 그 자체가 生과 死인것을



이 부분에 대한 태초란 개념은 우주빅뱅 폭발을 기준으로한 태초인지 아니면 우주 전체의 은하와 별 ,행성계 모두를 다 포함해도 5%밖에 차지못하는 비중에 과연 우주빅뱅폭발론이 나머지 암흑물질, 암흑에너지 95%를 대신한다고 보는지 소생이 보기로도 그러하지않다라는 사실이다

즉 반대로 태초란 기준은 바로 암흑물질과 암흑 에너지만 존재하든 우주 자연 그대로의 상황이 태초라고본다 이 기준에서 모든 우주의 변화무쌍한 모습과 법칙이 우주 모든 행성,은하,별들이 생성한것으로 본다



그것을 증명할수 있는일은 이 지구에서도 확인이 가능하다 즉 과학으로 풀지못하는일은 엄연히 지구에서도 존재하는데 바로 그러한 힘으로 상의 세게에 생명을 불어넣어줄수도 있고 파괴할수도 있고 변화시킬수도 있다라는것이다



과학적으로 파괴될 과학적 근거도 하등의 이유가 존재하지않는데도 파괴가 되는것은 무엇으로 설명할수가 있나 바로 이러한것이 과학의 한게이다라는것이고 깨닫지못한 인간의 창조에 대한 욕망에 대한 집착이 존재하기에 굳이 인정하지못하는 이유에서 가설들이 난무하지요



그야말로 과학의 이론으로 설명되지못하는 일은 언제든지 존재한다라는것입니다



과학 자체가 물질세계의 이론이고 유상세계의 이론이지 무상의 세게 이론을 접근할수도 없다라는 자체입니다 이것부터 자체의 출발점이다른데 그만큼 95% 보이지않는 암흑물질이나 에너지가 바로 모든 우주의 의문점을 풀어주는 해답이 될것입니다



절대로 행성이나 은하나 별을 보고 우주의 미스테리나 궁금점을 ?을수가 없다라는 사실입니다



이것이 소생이 바라본 우주 과학자분들에게 드리고 싶은 말입니다 이러한 소생의 말이 우주나 지구와 똑같이 적용된다라는것을 알려드리는것입니다



우주는 왜 있으며, 언제 만들어졌고, 얼마나 크며 어떤 모양인가 등의 의문은
태고 적부터 제기되어 왔겠지만, 이러한 질문을 과학적으로 다룰 수 있게 된 것은 20세기에 들어서 '아인슈타인'의 일반상대론이 나온 다음부터이다.

물론 그 이전의 '코페르니쿠스'나 '갈릴레오', '뉴턴'때에도 우주란 말이 없었던 것은 아니었으나, '아인슈타인'이전에는 시간과 공간은 영원히 흐르고 무한히 펼쳐져 있으며, 과학의 대상이 아니라 과학이 성립하는 바탕으로서
정해진 조건의 역할밖에 하지 않았었다.

상대론에서 비로소 시공간은 다른 사물과 마찬가지로 자연현상의 일부로 인식되었으며, 시공간과 사물 전체의 집합인 우주를 수학적 언어로 기술하고
방정식으로 풀어 관측 사실과 맞추어 볼 수 있게 되었다.

상대론적 우주론의 가장 놀라운 발견은 "우주의 크기가 유한할 수 있으며, 계속 팽창한다."는 점일 것이다.
우주가 크지 않다면 그 끝은 어디에 있으며, 그 바깥은 무엇이란 말인가?
그 끝에 도착하여 돌맹이를 던져 보면 어떻게 될까?
등의 궁금증이 일어날 텐데, 이러한 질문에 대한 대답을

"2. 우주의 크기, 모양, 차원"에서 비교적 자세히 다루겠다.
"3. 대폭발 우주론"에서는 오늘날 정설로 받아들여지고 있는
팽창 우주의 시간에 따른 주요 물리적 변화와 이들을 입증하는 관측자료에 관해서 논하겠다.

그리고, 우주의 시작인 태초(太初)의 존재가 필연적이란 것과, 그에 따르는 문제점을 지적할 것이다.
또한 태초 이전에는 무엇이 있었는가라는 궁금점이 왜 잘못된 질문이며, 우리의 사고가 어떻게 조건지어져 있기 때문에 그런 잘못을 범하게 되는가를 설명할 것이다.
"4. 최근의 연구 동향"에서는 태초 직후의 순간에는 종래의 대폭발 이론을 수정하여 급팽창의 기간을 갖도록 해야 한다는 "인풀레이션 이론"에 대해 간략한 소개를 하겠다.
그리고 태초의 존재 여부를 고찰할 수 있는 양자론적 우주론에 대해서도 잠시 살펴보도록 하겠다.
"5. 정리 및 논의"에서는 현 우주론의 내용을 요약 정리하고, 몇 가지 문제점을 논하고자 한다.
그리고 정통적인 우주론 외에 여러 이설들을 소개함으로써, 우주론은 완성된 학문이 아니며 앞으로 변할 가능성이 많음을 시사하면서 끝을 맺겠다.




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우주의 전체적인 모습을 그려보는 일부터 시작해 보자.
먼저 현재 우주의 크기는 얼마인가부터 알아보면 대략 150억 광년쯤 된다고 보고 있다.

이것이 얼마나 큰 것인지 짐작해 보기 위해서 천문학적인 거리들과 비교해 보자.
지구 둘레를 빠른 여객기로 한 바퀴 도는데 이틀쯤은 걸린다.
그런데, 빛(빛은 매초에 약 30만km를 가고, 소리는 매초에 약 340m를 간다)은
단 1초만에 지구를 일곱 바퀴 반이나 돈다. 이를 광년(光年: 1광년은 빛이 1년을 가는 거리로, 약 9조4천6백7십억km)단위로 표현하면 지구의 둘레는 1억 분의 1광년도 채 못 된다.

지구에서 태양까지의 거리도 10만 분의 1광년이다.
달리 말하면 우리가 사는 태양계는 빛으로 달릴 경우 몇 초~몇 분대의 아주 작은 지역에 불과하다.

태양은 은하수(Milky Way)라는 수백 억 개의 별로 구성된 집단에 속한 하나의 평범한 별에 불과한데, 태양에서 은하수의 중심까지의 거리는 약 3만 광년이나 되고, 은하수의 반지름은 5만 광년 정도 된다.

그러므로 은하수내 별들을 찾아다니는 은하여행을 상상하면 빛의 속도로 달려도 몇만 년씩 걸린다는 것을 알 수 있다.

인류문명의 역사가 1만 년 정도인 것을 생각하면, 우주여행은 고사하고 은하여행조차도 무엇인가 특별한 대 발견이 없는 한 쉽게 이루어질 것 같지는 않다.

우리 은하수에서 그 중 가깝다고 하는 은하(Galaxy)인 마젤란 성운까지의 거리는 약 17만 광년이나 된다.
이 은하들의 세계에 비하면 지구와 태양 같은 것은 한 점으로도 표시할 수 없을 만큼 작다 하겠다.

그런데 우주의 크기는 이러한 은하들의 세계에 비해서도 엄청나게 광막한 것이다.
물리학에서 우주론을 말할 때는 은하는 하나의 점에 불과하며, 그러한 큰 스케일에서 우주 모양을 기술하는 것이다.

물리학적 우주론의 큰 가정 중 하나는, 은하가 점으로 보이는 큰 스케일에서는 모든 은하들이 아주 균일하게 분포되었다고 놓는 것이다.
과연 이것이 옳은 가정인지 아닌지는 미래의 천문 관측으로 밝혀야 할 중요한 과제이다.

"우주가 유한(有限)하고 팽창한다면 그 바깥은 무엇일까?"라는 질문에 답하기 위하여 먼저 기초적인 쉬운 문제를 생각해 보자.
우리의 생각하는 능력은 제한되어 있어서 3차원의 우주 모양을 그릴 수가 없으므로 유한 우주를 이해하는데 많은 어려움이 있다.
먼저 그림(생략)으로 그릴 수 있는 1차원과 2차원의 공간을 가지고 이해하도록 해 보자. 무한한 1차 공간은 좌우로 무한히 뻗은 선과 같은 것이다.
이에 반하여 유한한 공간은 그 길이가 한정된 것으로 두 가지 종류로 다시 나누어 볼 수 있다. 이 중 한 종류는 유한하고 경계가 있는 경우인데, 여기서 경계란 선분의 양끝을 말한다. 한편 유한하면서 경계가 없을 수도 있는데, 둥근 원은 어디가 끝이라 할 수 없으므로 무경계 공간이 된다.

우리의 우주를 유한한 무경계 우주로 비유하면, 우리는 흔히 갖는 몇 가지 의혹에 대한 답을 쉽사리 얻을 수 있다.
"우주의 바깥은 무엇인가"라는 질문을 할 때 우리는 '원'의 바깥을 상정하고 있는데, 이에 대한 정확한 답은 우리의 머리 속에 만 있는 것이지 실제로는 없다.
다시 말하면 우주인 원만 실재할 뿐이고, 그 원이 그려져 있는 평면은 우리의 사고 습관 때문에 별 수 없이 그려놓은 거짓인 것이다.

우리는 평면이나 공간의 배경이 없이 '원'만 혼자 존재하는 것을 상상할 능력이 없는 것이다. 수학적으로는 얼마든지 가능한데도 불구하고. 우주에는 중심도 끝점도 없는 것이다.

우주가 팽창한다는 것은 '원'이 점점 커지는 것을 말함이다.
그렇다면 원 밖의 바깥이 있어야만 팽창할 것이 아니겠는가 하고 말하겠지만,
이것 또한 평면의 배경이 없는 원 자체를 상상할 수 없는 데서 오는 사고의 제약일 뿐이다. 홀로 있는 '원' 그 자체는 크기가 얼마든지 변할 수 있기 때문이다.

무한 3차원 우주는 전후 좌우 상하 어디로든 무한히 펼쳐져 있는 우주로 아무리 달려도 끝이 없는 그런 우주이다.
우주가 팽창한다고 해서 우주 밖의 빈 영역을 채워 나가는 것은 아니다.
우주 밖이란 것이 없어도, 우주 그 자체의 크기는 커 질 수도 있고 작아질 수도 있다.
이것은 그림으로 그릴 수는 없지만, 수식적으로는 아주 쉽게 나타낼 수 있는 문제다.

우주에는 중심도 끝점도 없는 것이다.
우주가 팽창한다는 것은 '원'이 점점 커지는 것을 말함이다.
그렇다면 원 밖의 바깥이 있어야만 팽창할 것이 아니겠는가 하고 말하겠지만, 이것 또한 평면의 배경이 없는 원 자체를 상상할 수 없는 데서 오는 사고의 제약일 뿐이다. 홀로 있는 '원' 그 자체는 크기가 얼마든지 변할 수 있기 때문이다.

무한 3차원 우주는 전후 좌우 상하 어디로든 무한히 펼쳐져 있는 우주로 아무리 달려도 끝이 없는 그런 우주이다.
우주가 팽창한다고 해서 우주 밖의 빈 영역을 채워 나가는 것은 아니다. 우주 밖이란 것이 없어도, 우주 그 자체의 크기는 커 질 수도 있고 작아질 수도 있다. 이것은 그림으로 그릴 수는 없지만, 수식적으로는 아주 쉽게 나타낼 수 있는 문제다.

상대론 하면 으레 4차원이거니 하고, 따라서 우주도 4차원이 아닌가 하고 생각될지 모른다. 이것은 잘못된 생각이다. 물리학에서 말하는 우주는 공간적으로는 3차원이다. 다만 시간 차원과 공간의 분리가 불가능한 것이므로 시간과 공간이 합쳐서 하나의 4차원 시공간이 된다는 뜻이다.

우주는 왜 3차원 공간(또는 4차원 시공간)이 되었을까 하는 문제에는 아직까지 어떤 이론도 확실히 답해 주고 있지 못하다. 최근의 물리학자들이 진지하게 연구하고 있는 이론에서는 우주는 태초에는 10차원 시공간이었는데 팽창 과정에서 4차원 시공간이 되었으며, 나머지 6차원 공간은 아주 작아져서 전혀 감지될 수 없게 됐다고 보고 있다. 이러한 학설을 고차원(高次元) 시공간이론이라
하는데, 대단히 매력적인 이론이지만 아직까지는 실험적 입증이 없어 받아들여지지 않고 있다.




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미국의 천문학자 허블(Hubble, 1889-1953)이 은하들의 분포를 조사해 본 결과 전혀 뜻밖의 사실을 밝혀졌다.
즉 모든 은하들이 아주 빠른 속도로 달아나고 있다는 것이다.
우리가 살고 있는 은하수가 특별한 은하가 아니라는 가정, 다시 말하면 은하수가 우주의 중심이나 끝에 놓여 있는 것이 아니라는 점을 전제로 할 때 허블의 관측은 우주내 모든 은하들이 서로 달아나고 있음을 의미한다.

이러한 현상을 가장 쉽게 이해하는 방법은 2차원 우주 모형인 풍선에 비유하는 것이다. 작은 점을 많이 그려 놓은 풍선을 불어서 점점 크게 부풀리면 점들간의 거리가 서로 멀어진다.
우주는 이 풍선과 같이 팽창하고, 은하는 점에 비유된다.
이 비유대로라면 두 점의 거리가 멀수록 달아나는 속도가 더 빨라야 한다. 실제로 허블의 관측에 따르면 멀리 있는 은하일수록 더 빨리 달아나는 것이다.

허블의 발견은 물리학계 특히 아인슈타인에게 커다란 충격을 주었다. 왜냐하면 아주 옛날부터 '하늘은 일정한 법칙에 따라 불변적인 모습이며, 영원히 안정된 모두의 거주지'라고 암암리에 믿어 왔었기 때문이다. 따라서 아인슈타인도 영원히 안정된 우주의 모습을 상정하고 자기의 방정식으로부터 그러한 답을 꺼내려고 시도했었다.

그러나 일반 상대론 방정식의 풀이는 안정된 정(靜)적인 해를 주지 않았으므로, 그는 별 수 없이 '우주상수'라는 것을 도입하여 일반상대성이론을 약간 수정하기까지 했다.
그제야 겨우 불변하는 모습의 우주를 만들어 낼 수 있었다. 그런데 허블의 발견으로 우주는 정적이 아니고, 빠른 속도로 팽창한다는 사실이 밝혀졌으니, 아인슈타인이 '우주상수' 도입을 일생 최대의 실수라고 할만도 했다.

원래의 아인슈타인 방정식이 내놓은 우주는 허블의 발견과 잘 일치하는 것이었으므로 일반상대론의 성가가 한층 더 높아지는 계기가 되기도 했으니, 아인슈타인 자신에게는 일종의 전화위복의 행운이었다고 볼 수 있겠다.

우주가 현재 팽창하고 있다는 것은 과거와 미래 양쪽으로 우주의 상태에 관한 중요한 시사를 하는 것이다. 즉 과거에 시작의 순간이 있었는가 하는 문제와 미래에 한없이 팽창할 것인지 아니면 종말이 있을 것 인지의 문제다. 먼저 과거의 문제부터 생각해 보자.

아인슈타인이 '우주상수' 도입을 일생 최대의 실수라고 할만도 했다. 원래의 아인슈타인 방정식이 내놓은 우주는 허블의 발견과 잘 일치하는 것이었으므로 일반상대론의 성가가 한층 더 높아지는 계기가 되기도 했으니, 아인슈타인 자신에게는 일종의 전화위복의 행운이었다고 볼 수 있겠다. 우주가 현재 팽창하고 있다는 것은 과거와 미래 양쪽으로 우주의 상태에 관한 중요한 시사를 하는 것이다. 즉 과거에 시작의 순간이 있었는가 하는 문제와 미래에 한없이 팽창할 것인지 아니면 종말이 있을 것 인지의 문제다. 먼저 과거의 문제부터 생각해 보자.

1) 태초(太初)

먼저 우주의 시작인 태초라는 순간이 있었는가? 라는 것부터 알아보자. 지금의 우주의 팽창속도를 감안할 때 대체로 150억 년 전에 우주가 한 점에서 출발했다는 결론이 나온다. 이론과 계산의 자세한 내용에 따라 숫자에 약간의 차이는 있으나 100억-200억 년의 어느 순간에 우주의 대폭발이 시작됐다는 것은 일반적으로 일치한다.
이러한 "태초의 순간이 꼭 있었다."는 것을 수학적으로 엄밀하게 증명한 것을 '특이점 정리(特異點 定理/singularity theorem)'라 하는데 영국의펜로즈(R.penrose,1931~)와 호킹(S. Hawking,1942~)이 증명했다. 양자역학이 없는 고전적인 아인슈타인의 일반상대론에 의하면 태초라는 특이점의 존재는 불가피하다는 내용이다.
이 정리가 나오기 전에는 사람들은 "만약 지금 달아나고 있는 은하들의 속도가 엄밀하게 한 점으로부터 출발한 것이 아니고 약간씩 빗나가는 것이었다면, 우주가 가장 적었던 순간에라도 크기가 영인 한 점으로 줄어드는 일은 없었을 것이며, 그 순간 이전에는 우주가 역시 컸을 것이므로 결국 커졌다 작아 졌다를 반복하는 우주일지도 모른다."고 상상하고 그런 우주 모형을 만들려고 시도했었다. 그러나, 이 정리의 출현으로 우주는 엄밀하게 한 점에서 시작했다는 것을 피할 수 없게 되었다. 단, 양자 현상이 고려되면 이런 경우를 피할 수 있을 수 있을 것이라고 추측되지만 아직 이렇다 할 진전이 없는 형편이다.
그런데 이 태초라 불리는 특이점이 실제로 존재한다면 물리학적으로 큰 문제가 생긴다. 일반상대론 은 태초의 순간이 있다고 말해 주고 있는데, 그 순간 자체에는 일반상대론은 물론이고 지금까지 의 모든 물리학이 적용될 수 없기 때문이다. 왜냐하면 태초의 순간에 우주의 크기는 영이기 때문에 물질의 밀도가 무한대가 되어서 일반상대론 등의 방정식을 쓸 수 없게 되는 것이다. 이것은 일종의 아이러니인데 아마도 올바른 해석은, 일반상대론이 우주 초기에는 성립되지 않고 양자역학 등과 결합하여 좀더 포괄적인 이론으로 바뀔 것을 시사한다고 보는 것일 게다.
"태초에 우주가 생겼다"면 태초 이전에는 무엇이 있었을까 하는 의문이 떠오르기 마련이다. 이러한 질문은 그 자체가 성립하지 않는 것이기 때문에 따로 답을 할 필요가 없다. 성립하지 않는 이유는 시간이란 것이 우주와 함께 생겨난 것이므로 태초 이전에는 시간조차 없었기 때문이다.
그럼에도 불구하고 태초 이전은 어떤 것이었을까 하는 생각을 떨쳐 버릴 수 없는 것은 우리의 사고 습관 때문이다. 우리의 착각은 우주를 그려놓은 평면이 실재한다고 보는데 있다. 그래서 태초 이전에도 여전히 텅 빈 공간이 있다고 상상하는 것이 문제이다. 즉 물질이 없는 공간이 있어 왔는데, 어느 순간 물질적 우주가 생겨났다고 상상하는 것이다. 우주(원)를 그려 놓은 면은 우리의 사고 습관상 나타난 거짓이고 실제는 없는 것이다. 태초 이전에는 물질뿐만 아니라 공간 자체도 없는 것인데, 텅 빈 공간마저 없는 그야말로 완전한 무(無)를 머리 속에 그릴 수가 없는 것이다. 선(禪)에서 묻는 "無라는 말마저 없는 無가 무엇인가"라는 화두(話頭)와 일맥 상통한다고 하겠다. 종교적인 질문으로 바꾼다면 천지창조 이전의 세상은 어떠했는가 또는 천지창조 이전에 하나님은 어디 계셨는가 라고 묻는 것과 마찬가지라 하겠다.
아무 것도 없는 데서 왜 그리고 어떻게 우주가 나타났는가 하는 우주생성의 문제에 현재의 물리학 이론이 아무런 실마리도 제공하지 못하고 있다. 태초 후 극히 짧은 순간의 일도 양자중력이론이나 소립자이론이 확립되어 있지 않아서 가설적 제안이 활발하게 논의되고 있을 뿐이다. 이제 태초 후 약1초로부터 우주 팽창의 역사를 간략히 고찰해 보자.

2). 우주의 역사

우주는 태초의 순간에는 무한히 뜨거운 높은 온도에서 출발했던 것으로 여겨진다. 이것은 현 우주의 기본 가정으로 왜 그렇게 뜨거웠을까라는 질문에 답하는 이론은 아직 없다. 다만 이렇게 가정하여 출발하면 많은 것이 잘 설명될 수 있을 뿐이다. 우주론의 변형된 학설 중에는 차갑게 출발하는 것도 시도되고 있으나 아직은 가설 수준에 머무르고 있다.
일단 뜨거운 온도에서 출발한 우주는 팽창에 따라 온도가 내려가기 시작한다. 온도가 내려가면 입자들의 운동 에너지가 줄어들므로 충돌할 때 일어나는 현상이 달라지게 된다. 대폭발로부터 1초쯤 됐을 때는 온도가 약 100억 도 정도 내려온다. 이 온도에서 일어나는 현상은, 중성미자(v)라 불리는 질량이 0인 기본 입자가 다른 입자들과 상호작용이 거의 없게 되어 우주공간을 자유롭게 돌아다니게 된다는 것이다. 이 중성미자의 분포는 이론적으로 쉽게 계산되고 원칙적으로는 오늘날 관측으로 입증할 수 있으나, 실제로는 많은 기술적 어려움 때문에 관측할 수 없다. 먼 미래에 이들의 관측이 가능해진다면, 우주의 태초 후 1초의 상황을 본 것이라고 말할 수 있을 것이다.
대폭발 후 약 3분이 지나면 온도는 10억 도로 떨어지면서 헬륨(He)의 핵이 생성된다. 우주내 원소의 존재 비율을 보면 수소(양성자)가 75퍼센트, 헬륨이 25퍼센트이고, 나머지 원소들은 극히 미량에 불과하다. 이 지구상에는 탄소, 질소 등의 많은 원소가 있으나 이는 극히 이례적인 예외이고 우주 전체적으로는 대부분이 수소와 헬륨인 것이다. 헬륨의 양이 약 4분의 1이란 것은 천문 관측에 의해서 확인된 사실로 대폭발 우주론의 가장 강력한 입증 자료로 꼽히고 있다.
태초의 원소의 생성은 대략 수분내에 끝나고 그후 약 50만 년까지 우주의 온도는 4000도 이하로 떨어지는데 이때까지는 별다른 큰 변화는 없고, 물질들은 전자와 핵이 분리된 플라스마 상태로 있게 된다.
4000도 이하로 떨어지면 전자와 핵이 결합하면서 원자를 형성하게 되고, 빛 입자들이 우주 공간을 자유롭게 돌아다니게 된다.(이보다 높은 온도에서는 플라스마 상태의 물질 때문에 빛이 자유롭게 진행하지 못함) 이로써 빛과 물질이 분리되어 빛이 우주 진공간에 두루 퍼져 있는데, 우주팽창에 따라 점점 파장이 길어진다. 이 빛을 우주 배경 복사파(cosmic microwave background)라 부르고, 1965년에 미국인 윌슨과 펜지어스가 그 존재를 확인함으로써 현대 우주론은 확고한 지지를 받게 되었다.
이 우주 배경 복사파의 분포는 오늘날에도 정밀성을 더해 가며 계속 관측되고 있는바, 중요한 특성은 그 스펙트럼이 관측된다는 점이다. 이 후자의 정밀성은 우주론의 이론을 구성하고 테스트하는 데 있어서 가장 엄밀한 기준으로 사용되고 있다.
원자가 구성되고 빛이 분리된 후부터 우주는 오랜 세월에 걸쳐 은하를 형성하고, 은하내 수소와 헬륨들이 중력으로 뭉쳐서 별을 만든다. 별은 점점 응축됨에 따라서 온도가 높아져 핵반응을 일으키고 탄소, 산소 등의 원소를 만들게 된다. 생명체를 구성하는 원소나 광물질의 원소들은 대부분 별의 진화 과정을 통하여 생성된 것이니, 별을 모든 존재와 생명의 원천이라 보아야 할 것이다. 은하가 형성되고, 별들이 생성 소멸하는 기간이 우주의 긴 역사를 대부분을 차지했던 것이고, 이런 파노라마를 펼쳐는 기본 뼈대는 최초 3분 정도에 다 이루어졌다는 것이 현대 우주론의 요지다.


3)우주의 미래

우주는 현재 팽창하고 있으며 약 150억 년의 역사를 가지고 있다.
미래에는 어떻게 될 것인가? 영원히 팽창할 것인지, 아니면 언젠가는 종말을 맞이하여 전우주가 無로 되어 버릴 것인가?

우주의 계속 팽창 여부를 결정하는 요소는 우주내에 있는 물질의 총량이다.
물질이 많으면 끌어당기는 중력이 크므로 우주는 이 힘을 못이겨 마침내 모두 한 점으로 모일 터이니 이것이 종말이 될 것이다.

이와 반대로 물질의 양이 불충분하면 팽창하는 관성이 승하면 영원히 달아나기를 계속할 것이다.

우주에 종말이 있게 할 수 있는 최소의 물질의 양을 임계 밀도(critical density)로 나타낼 때, 현재까지 관측된 모든 물질과 에너지의 총량은
임계량의 약 10분의 1밖에 되지 않는다.

그러나 이것으로부터 우주가 영원히 팽창할 것이라는 성급한 결론을 내려서는 안 된다. 왜냐하면 지금까지 관측된 물질의 대부분은 은하와 별의 형태로 되어서 빛 등의 전자기파를 방사하기 때문에 보인 것이고, 이런 방식으로 잡히지 않는 물질이 있을 수도 있기 때문이다.

현재 천문학계의 큰 관심사 중 하나는 이른바 '보이지 않는 물질' 즉 암흑물질(dark matter)의 정체를 밝히는 일이다.
은하 내부와 은하들 사이에 암흑물질이 존재한다는 것은 별과 은하들의 운동 상태를 관측함으로써 확인되었으나, 구체적으로 무엇이 어떤 형태로 얼마나 있는지 알려지지 않고 있다.
여러 가지 가설들이 제시되고 있으나 정설이 확립 될 때까지는 시일이 걸릴 것으로 예상된다.

만약 암흑물질이 충분히 많다면 우주는 언젠가 종말에 이를 것이며, 우주는 태초에서 종말까지 약 400억 년의 역사를 가질 수 있을 것이다.




위로

대폭발 이론은 우주론적 관측 데이터를 성공적으로 설명했다는 점에서 널리 받아들여지는 표준 모텔로 정착되었다. 그러나 아무도 이의가 없을 만큼 완벽한 이론이 되어 있는 것은 아니다.

특히 은하의 생성과 분포의 문제, 그리고 태초 직후의 문제 등은 최근의 활발한 연구과제다.

대폭발 후 1초 정도 지났을 때는 온도가 충분히 낮아서(100억 도 정도) 이때 일어나는 물리현상은 대체로 현재 알려진 법칙으로 계산이 가능하다.

그러나 훨씬 이전(10의 마이너스10승초 정도의 짧은 순간)에는 온도가 너무 높아서 소립자들의 충돌현상이 지배적인데, 이에 관한 물리법칙이 잘 정립되어 있지 않으므로 계산하기가 어렵다.

이 때는 소립자들의 상호작용이 하나로 통일되어서 통일장이 지배적인 현상이 될 것으로 예상되는데, 아직껏 통일장 이론이 완성되지 않았기 때문에 신뢰할 만한 계산을 할 수 없다.

그럼에도 불구하고 80년대에는 소위 '급팽창 모델(inflationary model)'이 출현하여 우주의 초기를 이해하는데 큰 진전을 보였는데, 이것은 종래의 대폭발 이론이 갖고 있었던 몇 가지 문제점을 해결했기 때문에 크게 각광을 받았다.

이 문제점들을 기술적인 세부 사항이라서 알기가 쉽지 않은데 두 가지만 간략히 설명하겠다.

하나는 우주 배경 복사파가 어느 방향으로 보아도 같은 온도 같은 세기란 것이 문제가 된다. 이것은 우주의 모든 점이 균일한 온도를 이루고 있었음을 의미하고, 그러려면 우주 전체가 충분히 가까운 거리에 있어서 상호작용이 전파되어 열 평형을 이루고 있었어야 함을 의미한다.

그런데 종래의 대폭발 이론을 태초의 순간까지 그대로 적용시키면 이런 열 평형의 가능성이 없어지므로 문제가 되는 것인데, 태초의 극히 짧은 순간에 아주 급격한 팽창이 있다고 보면 해결될 수 있다.

또 다른 문제는 우주내 물질의 양이 영원한 팽창 여부를 결정하는 임계질량에 너무 가깝다는 것이다.
현재 관측된 양(임계질량의 약 10분의 1)이 태초에도 그대로였다면 우주는 지금보다 훨씬 짧은 시간에 빠른 팽창을 해 버려서 오늘날의 상태가 있을 수 없다는 것이다.

대폭발 이론대로라면 태초에 물질의 양이 임계질량으로부터 극히 조금만 벗어나도 우주는 금방 수축하거나 팽창해 버려서 지금의 우주는 존재할 수 없게 된다.

달리 말하면 태초에 정확히 임계 질량으로 출발했기 때문에 오늘날의 우주가 존재한다는 것이다.
이런 기적적인 우연에 의존한다는 것은 물리이론으로는 적합하다 할 수 없다.

'급팽창 모델'은 우주의 초기에 아주 급격하게 팽창하는 순간이 있었고, 그후에 대폭발 이론이 주장하는 정도의 비교적 느린 팽창이 시작되었다고 말한다.
이 급팽창의 기간을 둠으로써 위에 말한 문제점들이 깨끗하게 해결된다는 것은 쉽게 알 수 있는 일인데, 어떻게 그런 급팽창을 일으킬 수 있는가 하는 구체적 방안을 제시하는 문제는 아직껏 완벽한 해결을 보지 못하고 있다.

지금까지 몇 가지 급팽창 모델이 제시되었는데, 급팽창시키는 일에만 성공적이고 그것을 멈추어 보통의 팽창으로 느리게 하는 일은 제대로 못 해 내고 있다. 그러나 급팽창 모델로 수정된 대폭발 이론이 우주의 전반적 역사를 기술한다는 데에는 일반적으로 이의가 없는 편이다.

우주의 태초 자체와 극히 짧은 순간(10의 -43초:십의 마이너스 43승)의 문제는 급팽창-대폭발 이론으로는 접근이 안 되는 어려운 영역이다.

이 문제의 해결을 위해서는 중력장의 양자화가 먼저 해결되어야 하는데, 양자중력장 은 기술적으로나 개념적으로나 전혀 해결의 실마리가 보이지 않는 난제 중의 난제다.

물론 근년에 유행한 바 있었던 "초대칭 끈 이론(super-symmetric string theory)"등은 양자 중력장을 포함한 통일장이론이 될 가능성이 있다고 선전되었지만 그야말로 희망 사항에 불과한 듯하다.

아직껏 단 하나의 실험 예측도 만들어 내지 못 할 만큼 수학적으로 풀기 힘든 공로에 그쳐 있다.

양자중력장의 이론이 없음에도 불구하고 우주의 초기를 양자적으로 기술하려는 시도가 활발하게 진행되고 있는데 이를 '양자우주론(quantum cosmology)'이라 부른다.

우주가 태초에 어떻게 생겨났으며, 왜 뜨겁게 출발했는가 등의 문제를 풀어 보려는 노력의 일환이다.

보통의 양자역학에서는 입자의 파동함수를 기술하는 것이므로 관측되는 대상과 관측자가 분리되어 있어서 우리가 무엇을 하고 있는지 비교적 명확히 알 수 있다.

그러나 양자우주론에서는 파동으로 기술하려는 대상이 우주 전체이므로 관측현상과 관측자가 모두 포함되어 있어야 한다.
따라서 이 파동함수는, 보통의 양자역학처럼 단순하게 우주의 존재 확률로 해석하기에는 어려움이 있다.

파동함수를 수식으로 써 놓는 일이야 기계적으로 하면 되지만 그것이 무엇을 의미하는 것이냐 하는 개념적 문제는 많은 논란이 있고 아직 정설이 없는 상황이다.

우주의 파동방정식을 수식적으로 만드는 일은 일단 해 볼 수 있는 일이지만, 그것이 제대로 된 이론인지를 알아보려면 풀이를 구해서 예측하는 바가 실제 현상과 일치하는지 살펴봐야 할 덴데 풀이를 시도할 수도 없을 만큼 복잡하기 때문에 난관이라 아니할 수 없다.

이러한 어려움에도 불구하고 파동방정식을 아주 단순한 꼴로 변형시켜서 풀이를 구해 보는 일들을 많이 하고 있다. 이와 같은 시도에서 몇 가지 좋은 성과가 있었는데, 우주구조가 위상수학(topolgy)적으로 여러 갈래로 나뉘고 복잡해지는 현상은 특히 많은 관심을 끌고 있다.

시공간이 양자화되면 매끈한 하나의 시공간이 아니라 비누 거품 생겨나듯 온갖 모양의 시공간이 다 생겨날 확률이 있게 된다.
그러므로 태초의 우주는 기하학적으로 아주 복잡하고 다양했을 가능성이 있으며, 이런 문제를 다루는 수학이 위상수학이므로 우주론을 이해하는데 현대 수학이 큰 역할을 하게 된다.

우주구조의 위상수학적 다양화를 이용하여 얻을 수 있었던 중요한 성과는, 왜 우주상수가 영인가를 증명할 수 있었던 것이다.
우주상수란 '아인슈타인'이 맨 처음 도입한 것인데, 그가 정(靜)적인 우주상을 일반상대론에서 유도하는 데 실패하자 그 이론을 약간 변형시키기 위하여 들여온 상수이다.

이것은 일종의 우주적 척력(斥力)으로 중력의 인력에 대항해서 우주내 물질 분포를 정적인 상태로 있게 하는 힘이다.
실제 관측에 의하면 이 우주상수는 영이다.

그런데 이 값이 꼭 영이 되어야 할 어떤 필연적 이유는 없다.
따라서 오랫동안 이것이 왜 영인가를 알려고 노력해 왔었는데, 양자우주론에서 위상수학적 효과로 그렇게 될 수밖에 없음을 비교적 신빙성 있게 증명하였으므로 양자우주론의 연구가 활성화되는 게기가 되었다.

일반 삶들로 하여금 양자우주론을 이해하기 어렵게 하는 요소 중의 하나는 이른바 '허수시간(imaginary time)'이란 것이다.
보통의 시간을 '실수시간(real time)' 이라 하는데, 이것은 공간과 다른 기하학적 특성을 가지고 있다.

그러므로 우리들은 시간과 공간을 확연히 구분하여 생각하게 된다.
그런데 '허수시간'이란 쉽게 말하면 공간화된 시간이라 할 수 있으며, 따라서 허수시간과 공간은 구분이 없게 된다.

실제의 세계는 실수시간(1차원)과 공간(3차원)이 합쳐진 4차원 시공간이라 하는데, 양자 세계에서는 허수시간(1차원)과 공간(3차원)이 합쳐진 4차원 공간('시'자가 빠졌음에 유의)이 필수적으로 요청된다.

4차원 공간은 보통 우리가 경험하는 3차원 공간보다 차원이 하나 더 큰공간일 뿐, 흘러가는 듯한 시간 같은 것은 없다.

양자우주론은 허수시간이 들어가는 4차원 공간에서 파동함수 등의 계산을 하게 된다. 그러나, 계산의 최종 단계에서는 실수 시간으로 돌아와 현실세계에 대한 예측을 하게 된다.
이론상의 시간과 현실시간의 이러한 괴리를 어떻게 보아야 할 것인가?
허수시간은 단순한 수학적 허구에 불과하고 실수 시간만이 진실 된 것인가, 아니면 허수시간이 오히려 더 근본적인 것이고 실수시간은 우리가 자연을 인식하는 특별한 방식 때문에 나타나는 허상인가?

이 문제는 양자물리에 관한 과학 철학적 과제가 아니가 한다.
영국의 호킹은 허수시간이 더 근본적일지도 모른다고 진지하게 생각한다.
그리고 태초의 생성 문제도 허수시간이 들어가는 4차원 공간에서 다루어야 한다고 본다. 그는 4차원 공간(시공간이 아님)에서는 태초나 종말이 없는 유한 우주가 될 수 있음을 제안하였는데, 이를 무경계 조건(no boundary condition)이라 부른다.

태초라는 특별한 점이 있으면 그곳에서는 물질의 밀도가 무한대가 되어서 물리학 법칙을 적용할 수 없어 골칫거리인데, 이런 태초가 없는 우주 모형이 가능하다는 점에서 하나의 진전이라 할 수 있겠다.

시작도 끝도 없고 그러나 유한하며 완전히 그 자체로 충분한 우주, 이것이 참된 우주의 모습일지 모른다.
단, 허수시간에서만 이것이 가능하다는 것은 어떤 연고일까?
무엇인가 깊은 의미가 숨겨져 있을 듯한데 아직껏 그 비밀은 밝혀지지 않고 있다.




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대폭발 이론의 전반적 구성을 정리해 보면, 지금부터 약 150억 년 전에 무한히 뜨거운 한 점에서 출발한 우주는 팽창하면서 온도가 점점 내려가고 있는 중이다.

처음 약 3분 사이에 우주내 물질의 대부분인 수소와 헬륨이 생성되었고, 약 50만 년 정도까지는 이들 원소와 빛이 고온의 플라스마 상태로 있다가 온도가 4000도로 떨어지면서 플라스마는 보통의 물질인 원자들이 되고, 빛은 자유로운 파동으로 우주에 퍼져 다니게 되었다.

이 빛은 오늘날엔 절대온도 2.75도에 해당하는 우주 배경 복사파로 관측되고 있다. 우주 전역에 고르게 분포된 수소와 헬륨은 그후 긴 역사를 통하여 중력에 의해 은하와 별을 만들었고, 별은 수소와 헬륨을 태우면서 진화되어 탄소, 산소, 철 등의 원소를 생성했고, 지구는 이러한 별이 생성한 물질로부터 만들어졌다.

대폭발 이론을 입증하는 주요한 관측 자료를 들면 먼 거리에 있는 은하들의 달아나는 속도를 말해 주는 빛의 적색 편이(red shift), 우주내 원소 분포 비율(수소 ; 헬륨=75 : 25), 우주 배경 복사파의 스펙트럼과 균질성 등이 있다.

최근의 연구 동향은 태초 후 극히 짧은 시간에 일어난 현상을 연구하는 데 관심이 집중되어 있다.
이 경우는 온도가 아주 높기 때문에 소립자의 상호작용의 완전한 이해가 없이는 상세한 계산을 할 수 없다.
80년대의 중요한 업적으로는 태초 직후에 아주 급격한 팽창이 있었다는 급팽창(inflation) 아이디어를 써서 종래의 대폭발 이론의 단점을 보완한 것을 들 수 있겠다.

태초 자체의 존재 여부와 그때의 물리적 상황을 연구하는 일은 양자우주론의 영역인데 허수시간의 등장, 시공간의 위상수학적 다양화 등 흥미있는 문제가 많으며 활발한 연구가 진행되고 있다.

급팽창으로 보완된 대폭발 이론은 현재 물리학계에서 널리 받아들여지고 있으나, 완벽한 이론이라고는 할 수 없고 앞으로도 계속 관측 자료와 더 정밀하게 맞추는 노력을 기울여야 한다.

특히 최근에 많은 관심을 끌고 있는 문제는, 은하들의 분포가 대폭발 이론의 기본 가정처럼 균일하지 못하다는 점이다.
원래 가정하기를 아주 큰 스케일에서 본다면 은하들은 고르게 분포된 점들과 같다고 했는데, 실제 관측 결과는 그렇지 않다는 것이다.

만약 이런 경향이 계속 된다면 대폭발 이론은 큰 도전을 받게 될 것이다.
보이지 않는 물질(dark matter)의 분포와 정체를 밝히는 것도 우주론의 중요한 당면 과제인데, 이 분야의 진전이 어떻게 이루어지느냐에 따라 우주의 미래상이 좌우될 수도, 대폭발 이론에 큰 영향을 미칠 수도 있다.

지금 널리 받아들이지는 정설이라 할지라도 그것이 언제 부정될지 모르는 것이 과학적 학설의 운명이다.
때로는 미미한 상태로 있던 정반대의 생각이 새로운 기운을 얻어 신학설로 등장하기도 한다.

이러한 점에서 우주론도 현재의 지배적 이론인 대폭발설 밖의 다른 이설이 적지 않다는 점을 알아야겠다.

가장 많은 주위를 끈 가설 중의 하나는 이른바 '정상 우주론(steady state theory)'으로 우주는 시작도 끝도 없으며 과거나 미래나 그 모습이 현재와 다름없다는 아이디어다.

이것은 아인슈타인의 '정적 우주(static universe: 우주가 현재 상태 그대로 크기에 변함이 없음)'와는 달리 계속 팽창하는 우주관인데, 그 팽창률이 일정한 우주를 가정하고 있다. 그러므로 허블이 관측한 은하들의 달아남을 처음부터 받아들이고 있는데, 그러면 우주가 팽창하되 언제나 똑같은 모습(예를 들면 은하의 분포 밀도가 일정)을 띠어야 한다는 모순된 조건을 요구하는 것이다.

이를 위하여 끊임없이 물질이 생성되어야 한다는 또 하나의 가정을 도입하는데, 이것은 현재의 관측 정밀도내에서 무리 없는 이론 구성은 가능하다.

'정상 우주론'의 장점은 태초와 종말이라는 특이점이 없는 이론을 구성할 수 있다는 것이고, 가장 큰 문제점은 우주 배경 복사파의 균질성을 설명하지 못한다는 것이다.

이 때문에 대부분의 사람들은 정상 우주론을 죽은 이론으로 보고 있으나, 죽은 것이 되살아나기도 하는 것이 학설의 세계이니 함부로 단언할 일은 아니다.

태초의 존재를 없애 보려는 다른 노력 중의 하나는 대폭발 우주론의 기본 가정인 등방성(isotropy) 가정을 무시한 비등방성 우주론이다.

비등방성을 이용하여 전체 우주가 한 점으로 동시에 모이는 일이 없도록 하려는 시도였으나, 펜로즈-호킹의 특이점 정리에 의하여 이러한 방법으로는 태초를 피할 수 없음이 밝혀졋다.

그러나, 양자우주론에서는 여전히 비등방성까지 고려하는 모형들을 생각하고 있다.

마하의 원리를 일반상대론보다 더 깊은 기본 가정으로 보아 우주론을 재구성하려는 시도, 중력상수 등 물리학적의 기본 상수들이 시간에 따라 변한다고 보고 우주의 역사를 다시 보려는 노력, 허블의 관측 결과를 은하의 달아남으로 보지 않고 빛과 시간의 관계를 바꿔 보려는 연구 등 드러나지 않은 학설들이 많다.

우주 자체는 유한할지라도 그에 관한 이론은 끝없이 많이 생겨날지도 모르겠다.
인간의 상상력은 무한히 다양하고 풍부하니까.


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*후기*

이 글은 서울대 출판부에서 발행한 소만섭씨의 "물리학과 대승기신론"에서 인용하였다.
'내가 누구며, 왜 이 세상에 왔으며'하는 탐구 작업에서 우연히 인연을 맺혀 나에게 많은 도움이 되었다.
원본에 충실하여, 조금도 사견은 넣지 않았다.
다만, 원본에 있는 그림은 이해가 가능하므로, 실지 않았다.
宇宙는 정말 어렵고 이해하기 힘든 현실이다.
왜냐하면 우주물리학에서도 모든 것이 완벽하게 설명되지 않는 부분이 너무나 많기 때문이다.
그러나 우주는 우리와 떨어질 수 없는 것이다.

碧 山 허중영

정상 우주론과 우주 빅뱅 폭발론의 두 가설에 대해서 소생은 깨달음차원에서 정상 우주론에 무게를 두고 싶습니다

여기서 소생은 자연적으로 우주는 있는그대로가 시작이고 끝이다라는것이다 그속에 자연의 법칙을 파괴하는 인위적인 작용을 가혔을 경우에 대한 즉 이 지구도 자연적으로 가만히두면 지구도 태초와 종말은 존재하지않는다라는것이다

그런데 인위적인 자연의 법칙이 파괴하는 인위적인 행동을 작용을하는 바람에 지구가 파괴된다라는 사실이다 자연적인 법칙에 사람의 행위에 의한 시간과 공간에 미치는 영향이 역행되기에 지구가 종말하는것이고 파괴되는것이고 동시에 우주의 질서 역시 깨닫지못한 지구인들이 우주시대를 열게되면 마찬가지로 우주의 질서가 파괴된다라는것이다



그런데 여기서 사람을 포함하지않는 가운데에 자연이나 우주 그대로 놓고 보면 정상 우주론이 맞는다라고본다 즉 자연은 우주는 그 자체에 시작과 끝이 없다 시작과 끝은 하나이기에 그것이 우주이다



우주가 즉 우주는 구분이 없다 구분을 하는 사람만이 구분을 하기에 가설도 구분이 생기는것이다

깨달음을 통해서 보드라도 선과 악이라는 잣대를 인간들이 구분하지만 절대적인 신은 구분하지않기에 선과 악이 하나이다라고 본다 그래서 죽음과 삶도 하나이고



그래서 우주론에 대한 우주 빅뱅 폭발론과 정상 우주론을 깨달음 차원에서 보면 정상 우주론이 우주빅뱅폭발론을 흡수하는 큰 의미의 해석이 우선한다고 본다



깨닫지못한 사람들 눈에는 유상세계에 집착하기에 우주빅뱅 형상에 대한 중심을 두지만 접근 범위가 좁지만 깨달음을 보는 사람들 눈에는 유,무상세계 전체를 보기에 굳이 유상세계만 보지않고 무상 세계도 같이보기에 그것은 유,무상이 하나다라는 관점에서 광범위하게 해석한다



유,무상이 하나이기에 유,무상이 하나라는것은 있는 그대로의 모든 세계를 바라보기에 그러한 결론이 나오는것이다



그래서 우주 태초에는 무엇으로 시작하였는지는 빅뱅폭발론을 내세우지만 빅뱅폭발론하기 위해서는 빅뱅하려는 우주 물질은 어디에서 왓는가라는것이다 그러므로 이에대한 답은 내놓지못하고있다



절대적인 신이 만든 부산물인지 그것이 아니면 시작과 끝이 없는 태초와 종말이 없는 있는 그대로의 시작과 끝이 하나임을 말해주는것이 된다 그러므로 정상 우주론이 우선함을 알수가 있다고 본다