<시간>은 앞으로 50억년으로 끝난다?

<시간>은 앞으로 50억년으로 끝난다?

 

 

 

우주가 탄생하여 약 140억년. 금후에도 연연히 계속하여 존속할 것으로 생각하는 사람은 많다. 그러나 <시간> 그 자체가 이후 50억년으로 끝난다는 새로운 연구 성과가 발표되었다.

우연히도 태양이 최기를 맞는 시기와 겹치고 있다. 이 예측은 우리들이 사는 이 우주는 다원적 우주의 일부라고 하는 영구인플레이션이론에 기초하고 있다. 그 광대한 구조는 무수의 우주에서 구성되고 있고 각 우주는 다시 무수의 손자 우주를 낳을 수 있다고 한다.

 

==*급팽창 이론 (우주의 인플레이션)

급팽창 이론은 물리우주론에서 우주가 매우 평탄한 이유를 초기 우주의 기하급수적인 팽창으로 설명하는 이론이다. 이 팽창은 인플라톤이라고 불리는, 아직 발견되지 않은 스칼라 장에 의한 암흑 에너지에 의하여 진행되며, 대략 대폭발 뒤 10⁻³⁶~10⁻³⁴초 사이에 일어났다고 여겨진다. 위키백과==

 

다원적 우주의 문제는 <일어날 수 있는 것은 몇 번이라도 무한히 일어날 수 있다.>고 하고 있는 점이다. 이 이론에서는 예를 들면 <지구 사이즈의 혹성이 무수히 있는> 확률을 계산 하는 일 등 거의 무의미해지고 만다.

미국 마사튜세스주에 있는 터프츠대학（Tufts University）의 켄 올룸(Ken Olum）씨는 이 점에 대해서 <이벤트 A가 2회, 이벤트 B가 4회 일어나는 경우, 이벤트 B의 발생률은 이벤트 A의 2배라고 생각하는 것이 보통인데, 이 이론에서는 다르다. 어째서 2회도 4회도 아닌 항상 무한이기 때문이다.>고 설명한다.(동씨는 이번 연구에 참가하지 않았다.)그러나 이 다원적 우주의 확률에 관한 문제는 우주학자로서는 문제도 아무 것도 아니다.　

 

캘리포니아대학 버클리교의 이론물리학자 라파엘 부쏘（Raphael Bousso）씨 등의 연구 팀은 <우주 전체에서 무수의 사람이 복권에 당첨되는 것이라면 당선 확률은 아무도 걱정하지 않는다.>고 이번 논문에서 말하고 있다.물리학의 세계에서는 기하학적 컷오프(geometric cutoff）라 부르는 수학적 수법으로 이 문제를 회피해 왔다. 무한하게 이어지는 다원적 우주를 도중에 잘라서 그 유한한 샘플을 써서 확률을 계산한다는 것이다.그러나 부쏘 등의 연구팀은 <이 수법에는 숨겨진 함정이 있다.>고 말하고 있다.

<컷오프(우주의 유한화) 수법을 단순한 수학적 도구로서 사용할 수 없다. 가능한 대로 바른 예측을 내려고 고안된 컷오프 수법이지만 시간이 끝까지 예측하고 마는 것이다.곧 연구 인플레이션이론 중에 컷오프 수법을 사용하여 확률을 산출하면 컷오프 그 자체, 그리고 시간의 끝이 <있을 수 있는 사건>이 되고 마는 것이다.>이러한 기묘한 결점이 있기는 하지만 부쏘 씨 등은 영구인플레이션을 확실한 개념이라고 생각하고 있다. 동 이론의 근저에 있는 아인슈타인의 상대성이론 등의 과학적인 전제는 <어느 것이나 문제다운 문제가 없이 대체(代替)가 보이지 않는 이론>이라고 한다.

 

실제 많은 물리학자는 영구인플레이션에 대하여 표준의 인플레이션이론에서 생겨나게 하여 생겨난 당연한 확장판(擴張版)이라고 생각하고 있다. 오리지널빅뱅이론에 걸맞은 문제의 몇 가지는 인플레이션이론에 의하여 해결되었다.

빅뱅의 초기 모델에서는 우주의 양단에 있는 물질은 너무나 멀리 떨어져 있기 때문에 상호작용한 일이 없다고 한다. 곧 초기 우주는 한 가지 같은 모양이 아니었다고 하는 생각이다.또 우주의 현재의 팽창률이면 우주의 전체적인 형상은 시간의 경과와 함께 굴곡해 있지 않으면 이상하다. 다시 우주 탄생의 순간 우주 전체는 무겁고 안정된 입자 <자기단극자(磁氣單極子)>로 채워져 있는 셈이다.그러나 수년 전부터 빅뱅의 잔영인 방사선이 관측되고 있는데 결과는 전혀 역(逆)의 내용을 나타내고 있다. 초기 우주는 한 가지 모습이고 현재의 우주는 평탄하고 자기단극자 등은 전혀 관측되고 있지 않다.

 

이들 모든 문제를 해결하는 표준인플레이션이론은 우주는 탄생 직후에 한꺼번에 팽창한 후 차차 안정되어 현재 관측되고 있는 것 같은 평탄하고 한 가지 모습인 우주가 만들어졌다고 하고 있다.영구인플레이션은 표준인플레이션 이론 다음의 스텝이고 우주론의 난문을 몇 가지 청소할 수가 있다. 예를 들면 이 우주의 탄생 전은 무엇이 존재하고 있었느냐하는 의문에는 <다른 우주가 있었다.>고 대답할 수가 있고, 왜 이 우주에는 생명이 탄생할 수 있었는가 하는 물음에는 <모든 것은 있을 수 있으니까.>라고 대답할 수 있다.

 

그러나 영구인플레이션이론도 다원적 우주의 확률의 문제가 나타내듯이 아직 완벽하지는 않다.

<다원적 우주에서 확률에 유효성을 보인다면 많은 우주를 끝으로 이끄는 컷오프도 현실의 것으로 생각하지 않으면 안 된다.>고 연구 팀의 리더인 부쏘 씨는 지적한다. 컷오프(cut off)를 계산하기 위하여 사용하는 공식을 대입시키면 탄생에서 137억 년의 우주는 앞으로 50억 년 정도로 끝을 맞는다고 한다.

현실의 컷오프가 어떤 것인지 시간의 끝남은 어떻게 찾아오는지 연구팀도 답을 내지 않고 있다. 단지 혹시 정말로 일어난다면 어떤 예비 징조도 없이 돌연히 찾아올 것이라고 예상되고 있다. 그리고 컷오프의 도래를 인간의 눈으로 확인할 수 있다고 하더라도 지구에서 볼 수는 없을 것이다.

 

탄생에서 45억 7000만 년 정도 경과한 태양도 약 50억년 후에 수명을 다할 것으로 생각되고 있다. 그 무렵에는 태양은 중심핵의 연료도 잃고 외층의 가스를 방출하기 시작한다. 팽창한 태양은 적색거성으로 화하고 최종적으로 혹성상성운(惑星狀星雲)이 되어 일생을 마친다.

이 때 지구는 어떻게 될 것인지 분명하지 않지만 태양의 사후에도 지구상에는 생명이 존재할 수 있다고 생각하는 과학자는 거의 없다.*

출처=natgeo.nikkeibp.jp.co.>nng>articles>news

일본어 원문=“時間”はあと50億年で終わる？