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무한한 가능성의 우주들 - 다중우주의 비밀을 양자역학으로 파헤치다
로라 머시니-호턴 지음, 박초월 옮김 / 동녘사이언스 / 2024년 5월
평점 :
지금 나는 미국에 거주하면서 노스캐롤라이나대하교의 이론물리학 및 우주론 교수로 일하고 있다.우주의 기원은 현재 우주론의 중심 주제이자 내가 연구하는 주요 분야이다.나는 답을 추구할 수 있다.다행히 이곳의 학계에선 질문이 금지되어 있지 않기 때문이다. 그것이 우리 시대의 가장 위대한 두 가지 우주론적 질문일지라도 말이다. (-16-)
결과론적으로 뜨거운 빅뱅 모형과 달리 인플레이션 우주론은 평탄성, 균질성, 균일성을 모두 자연스러운 방식으로 설명해냈다. 구스와 린데의 인플레이션 우주론은 20세기에 등장한 새로운 물리학 분야인 양자역학에 크게 의존했는데, (-72-)
암흑에너지늬 발견은 또 다른 두 가지 난제로 이어졌다. 우리우주가 이 불가해한 에너지를 조금이라도 더 포함했더라면 물질이 뭉쳐서 별을 형성하기도 전에 너무 일찍 팽창했을 것이다. 그랬더라면 우주는 이미 수억 년 전 가속 팽창 때문에 모든 구조가 산산조각 나서 단조론운 상태가 되었을 것이다. (-129-)
끈이로는 지금껏 물리학자들의 손아귀를 빠져 나간 모든 것의 이론, 즉 세가지 양자 힘을 마지막 남은 중력과 연결하는 이론으로 고안된 것이었다. 하지만 끈이론을 통해 수학적으로 모순 없이 힘을 통일하려면 우주에 추가적인 공간 차원을 도입하여 세계를 확장해야 했다. 끈이론학자들은 악기 현이 진동해서 음을 만들어내는 것과 마찬가지로 가늘고 작은 끈이 진동해서 다양한 입자를 만들어낸다고 가정했다. (-173-)
기념비적인 다세계 해석에서 휴 에버렛은 파동함수의 모든 갈래들이 우주로 탄생할 가능성이 동등하다고 주장했다.하지만 나의 계산 결과는 달랐다. 끈이론 경관에 갇힌 파동함수 갈래들에서 생성되는 모든 우주는 탄생할 확률이 제각기 달랐다. 실제로 어떤 우주들은 존재 가능성이 0에 가까웠다.. (-229-)
펜로즈의 제안에 따르면, 태초의 인플라톤과 우주 말년의 암흑 에너지는 동일한 에너지 원천이다. 따라서 우주는 주기적으로 계속 반복하면서 무한한 수의 순차 우주를 만들어낸다. 펜로즈는 순차 우주 하나하나를 '이온 Aeon'이라고 불렀다. (-296-)
책 『무한한 가능성의 우주들』 은 이론물리학자이며,다중우주론의 한 갈래인 '양자 경관 다중우주 이론'의 창시자 로라 머시니-호턴 박사가 생각하는 우주의 처음은 결과론적으로 지구에 생명이 탄생될 수 있는 조건을 만들어낼 수 있었는지,그 과정 하나하나에 대해서,수학적 계산에 의해 무주론적으로 분석하고 있으며,우리가 마주하고 있는 우주 안에 숨겨진 수수께끼들을 찾고 있었다.
우주 물리학 하면, 고전 물리학자 뉴턴이 생각난다. 이후 아인슈타인의 상대성이론은 지금까지 유효하며, 그 과학적 이론이 우주에 대해 이해하는데 ,결정적인 단점은 무엇이며, 앞으로 그 단점을 보완해야 새로운 우주이론에 대해서 확인하는 과정까지 이해할 수 있다.
인간이 만든 개념,시간과 공간에 대해서, 그 두가지 개념이 우주가 처믐 만들어지는 순간에 존재하지 않았다.오로지 수학적 계산에 의해서, 빅뱅이 시작되었으며, 시간과 공간이 팽창되었다. 단일우주론에서, 다중우주론으로 우주에 대한 빅히스토리가 바뀌게 된 이유를 로라 머시니-호턴 박사를 통해 들어볼 수 있다.
이 책은 과학, 천체 우주 물리학에 대해서, 수식 없이 이해를 돕고 있는 과학 에세이다. 양자역학, 평행이론, 암흑물질에 대해서,수식 없이 친절하게 설명하고 있다. 그녀는 알바니아에서 태어났으며,금서로 지정된 러시아어로 쓰여진 책들을 도서관에서 읽을 수 있었다. 알바니아 티라냐대학교에서 학부과정을 거치고, 1989년 구소련이 붕괴되면서,미국으로 이민 후 본격적으로 우주가 태초에 탄생되었던 흔적들을 분석하기 시작하였고, 다중우주에 대해 가설을 하나 둘 만들어 나가게 된다. 책에서,영자역학이 나오고, 끈이론과 평행이론, 암흑에너지가 등장하고 있다.여전히 각 개념마다 어렵고 난해하지만, 앞으로 아인슈타인의 상대성이론이 추구하는 물리학적 오류를 양자역학으로 해결하고, 태초의 우주에 대한 이해, 양자여학에 대해 심층적인 연구가 선행되어야 한다.