[보이드]빅뱅 직전의 우주, 신기해~

보이드 - 빅뱅 직전의 우주
프랭크 클로우스 지음, 이충환 옮김 / Mid(엠아이디) / 2014년 4월

[보이드]빅뱅 직전의 우주, 신기해~

공간에 꽉 찬 공기들을 의식하며 살진 않는다. 마찬가지로 지구의 중력을 생각하며 살지도 않는다. 진공에서의 삶도 모른다. 중력이 다른 곳에서의 인생도 모른다. 공기와 지구 중력은 늘 일상이니까.

하지만 지구 밖을 벗어난다면....... 태양계를 벗어난다면……. 우리가 속한 은하를 벗어난다면……. 이야기는 달라진다.

공기는 희소한 존재가 되고 중력도 달라질 것이다. 우주에서는 평균 1cm³ 안에 분자 알갱이가 1개 정도라는데, 우주에 생물체가 존재할 수 있을까. 괴생물체든, 친구 같은 생물체든 말이다.

빅뱅 직전의 우주를 다룬 책을 만났다.

VOID 보이드.

void의 뜻은 빈 공간, 공동, 무, 진공이다.

진공이 아닌 세상에서 진공을 만들 수 있을까. 양자역학은 공기를 모두 제거하더라도 완벽한 진공이 이론상 불가능하다는데……. 진공청소기, 진공관, 진공 막대는 완벽한 진공이 아니란 말인가.

양자역학의 불확정성 원리란 양자요동이라고 한다. 진공에서 끊임없이 반복적으로 전자와 양전자가 나타났다 사라지는 현상이다.

1929년 에드윈 허블의 우주팽창 발견은 분명 놀라운 발견이었다. 기존의 우주론에 반전을 가져오는데…….게다가 우주의 가속 팽창이라니!

암흑에너지의 존재가 진공 에너지로 예상되면서 아인슈타인이 말한 우주상수도 쓸모 있게 되었다. 가짜 진공에서 진짜 진공으로 갈 때 우주는 급팽창(인플레이션)이 발생한다는데……. 우주배경복사라는 '태초의 빛'의 온도가 거의 비슷하게 나타난다는데.......

빅뱅, 우주팽창과 인플레이션, 우주배경복사는 어떤 관계일까.

백 억 년 전의 우주생명체인 태양, 달, 별이 이러한 우주팽창의 결과물이라면…….

인플레이션 시기에 우주의 온도와 밀도 차이로 각기 다른 지금의 은하, 별, 행성, 지구가 생겼다는고 한다. 모든 우주의 온도가 밀도가 만약 균질했다면……. 그랬다면 지구의 형제별이 무수히 있거나 지구조차 없었을지도 모를 일이다.

우주가 진공에서 나왔다니! 가상에너지가 0에 매우 가까워서 그 생애가 긴 거대한 양자요동일 수 있다는데…….

태양의 중력장에 잡혀 있는 지구나 행성들의 위치에너지는 균일하게 음이라는데…….

운동에너지와 위치에너지의 합이 0보다 작다면 총 에너지가 음인 채로 태양계 내에 잡혀있었을 것이라는데……. 물론 총 에너지가 양이라면 중력으로부터 탈출할 수 있겠지.

우주가 팽창함에 따라 공간 역시 확장한다. 하지만 행성과 별처럼 전자기력에 의해 뭉쳐져 있는 물체들은 크기가 변하지 않는다는데……. 그래서 지금의 지구는 팽창하지 않는 거였군.

관측된 우주 팽창 속도와 현재 우주배경복사에 대한 지식으로부터 과거의 우주온도를 역산해서 추정할 수 있다고 한다.

만일 가짜진공의 영역에서 요동이 발생했다면 음의 압력의 중력효과가 물질의 중력 효과보다 압도적이 된다. 그렇게 되면 가짜 진공에서 힉스 진공으로 우주가 전이할 때 거대한 인플레이션은 일어날 수 있다. 인플레이션 동안 걷잡을 수 없는 팽창이 빠르게 일어나고 그로인해 우주전체에 걸쳐 있는 배경복사의 온도가 우주 어디서나 동일하다는 사실, 동일한 물리법칙을 보인다는 것은 분명 비슷한 시기에 동시에 발생했다는 것이리라. 정말 놀라운 사실이다.

우주배경탐사선과 윌킨슨 마이크로파 비등성 탐사선에 의해 배경복사가 정확히 측정되었다는데. 우주를 이해하기 위한 과학자의 노력의 결과물이 그저 놀라울 뿐이다.

장들의 양자이론, 일반상대성이론, 우주 팽창 가설, 끈 이론에 대한 관찰과 수학적 작업들에 대한 결과물들이 그저 대단해 보인다. 과학자들의 집념어린 관찰과 연구, 수식 계산까지 더해져 새로운 사실들을 밝히고 있다니!

원자 규모의 미시 세계는 양자역학이 지배하고, 우주 같은 거시 세계는 상대성이론이 지배한다는 것도 처음 알게 된 사실이다.

이 책은 인플레이션에 의한 분출, 인플레이션, 배경복사, 요동, 어딘가에 또 다른 지구의 가능성 등 신기하고 더 궁금해지는 비밀의 우주 이야기다.

책을 읽으면서 지구와 행성의 이야기, 4차원 세계의 이야기가 과학 소설 같다는 생각이 들기도 했는데, 저자도 시간여행이라는 SF장르 같다니…….

우주의 팽창이 왜 지구의 팽창, 국토의 팽창, 아파트의 팽창으로 일반화되진 않는지 궁금했는데, 이 책을 통해 의문점이 해소되어서 후련하고 개운한 느낌이다.

우리가 보고 있는 태양과 별들이 과거의 모습이라는 것을 알고 있다. 우주의 모습이 과거의 모습이고 지금도 우주팽창 중에 있다면 미래에 밝혀질 또 다른 우주의 진실은 무엇일까. 우주는 시작과 끝을 알 수 없는 그저 무한대의 산물일까. 창조의 신은…….

결국 소설이나 영화에서 보는 시간여행이나 웜홀 같은 이야기가 현실일 수도 있을까.

지구를 벗어난다는 생각을 해 본적이 없기에 아직도 우주는 까마득한 존재다. 우주 괴생물체를 다룬 영화 <아바타>, 우주 정류장에서의 에피소드를 그린 영화 <그래비티>를 보면서도 그리 실감할 수 없었다. 하지만 우주에 대한 책을 접하게 되면서 자꾸만 관심이 간다고 할까. 아는 만큼 보이고 관심이 간다고 할까.

천체물리학의 세계가 이리도 흥미 있을 줄 처음 알았다. 호기심 가득 읽게 되는 책이다.

앞으로 밝혀질 우주의 진실이 궁금해진다.