140억 년 전 어째서 빅뱅에 의하여 우주가 태어났는가?(2/3)

140억 년 전 어째서 빅뱅에 의하여 우주가 태어났는가?(2/3)

 

 

 

아인슈타인의 군자표변

 

그로부터 수년 후 아인슈타인은 과학사상 가장 유명한 전향의 하나를 해치웠다.

윌슨산천문대에서 연구하고 있던 천문학자 에드인 허블（Edwin Powell Hubble, 1889년-1953년, 미국 천문학자)의 상세한 관측에서 먼 은하는 어느 것이나 움직이고 있다. 그것도 맹렬한 세로 우리들에게서 멀어지고 있다는 것이 분명해졌다. 그리고 그 운동 패턴(먼 은하일수록 큰 속도로 멀어지고 있다.)이 일반상대성이론 방정식에서 수학적으로 얻어진 결과와 일치하였다.

이리하여 르메투르의 무서운 물리학을 뒷받침하는 데이터가 얻어지자 아인슈타인은 우주에는 시작이 있다는 생각을 마음 깊이 받아들였다.

 

르메투르의 혁신적인 계산이 행해져서 100년간에 그가 창시한 우주의 이론적 연구는 그와는 독립적으로 행해진 러시아의 물리학자 알렉산드르 프리드만( Alexander Alexandrovich Friedmann, 1888년-1925년, 러시아 우주물리학자, 수학자, 기상학자)의 일과 함께 크게 진전하여 지상의 망원경과 우주망원경의 관측에 근거한 증거가 대량 얻어지게 되었다. 거기서 밝혀진 오늘의 우주의 역사는 다음과 같이 정리할 수가 있다.

 

지금부터 140억년 정도 전에 관측 가능한 우주전체-- 상상할 수 있는 한 최강의 망원경으로 볼 수 있는 모두--는 매우 고온고밀도였는데 그 우주가 팽창을 시작하였다. 팽창함에 따라 온도는 낮아지고 어긋나게 날아돌던 입자들은 차차 조용해지고 서로 끌어 모여서 덩어리를 만들었다, 다시 시간이 지남에 따라 그들 물질 덩어리는 우주의 이르는 곳에서 가스상이 되거나 암석상이 되거나 하여 여러 가지의 성질의 항성이나 혹성을---그래서 우리들을--만들었다.

 

두 개의 문장으로 정리하면 이것이 우주의 역사이다. 이제부터 이 정리된 세부를 매우고 있는 의도도 디자인도 전망도 판단도 계획도 고려도 없이 우주는 어떻게 해서 고도로 질서가 선 입자배치를 만들고 원자에서 항성까지 다시는 생명까지도 생기게 했는지를 자세히 보아가자.

 

높은 질서를 가지는 그들의 구조는 묵묵히 무질서로 향해야 한다고 하는 열역학 제1법칙의 명령과 어떻게 인지할 것인지를 이해하자. 자 우주라는 무대에서 지금 이 때에도 연출되고 있는 엔트로픽 투스텝 주에 입회하기로 하자.

(편집자주=엔트로픽 투스텝=엔트로피는 증대한다는 보편적인 프로세스 중에서 어느 영역(系)에서는 엔트로피가 감소하고 다른 영역(계)에서는 엔트로피가 증대하는 현상이다. 그에 따라 우주에 질서가 생겨나는데 합치면 전체로서는 엔트로피는 증대하고 보편적 법칙을 깨지 않는다.)

그러기 위해서는 우주론의 세세한 점을 조금 더 착실히 알아둘 필요가 있다. 먼저 처음은 다음의 물음이다. 갓 태어난 고온고밀도의 우주를 팽창으로 몰아간 것은 무엇이었을까? 딱 한마디로 말하면 무엇이 대폭발로 점화했던 것일까?

 

중력이 물질을 갈라놓다.

 

정반대인 것끼리가 한 조가 되는 것은 자주 있는 일로서 반대어의 조도 많다. 물리학도 또 그런 반대어가 계속 증가하는 상황에 한 구실을 사고 있다.-- 질서와 무질서, 물질과 반물질, 정과 부 등등이다.

그러나 뉴턴 시대 이후 중력은 이 패턴에서 일선을 긋고 있는 것처럼 보였다. 누르는 것이나 당기는 것이나 할 수 있는 전자력과는 달라서 중력은 인력으로서 밖에 작용하지 않는 것이다. 뉴턴에 따르면 중력은 물체 간에 인력을 미치게 하여 입자이거나 혹성이거나 같은 것끼리 끌어당기는데 그 반대로 같은 것끼리 떨어지게 하는 일은 결코 하지 않는다. 자연계의 모든 구조에 대칭성을 요청하는 원리가 없는 이상 중력에 대해서 깊이 생각한 사람들 거의는 인력으로 밖에 작용하지 않는 중력의 치우친 성격을 그런 것끼리 받아들이지 않을 수 없는 중력 고유의 특질을 보아 넘긴 것이다. 그 상황을 바꾼 것이 아인슈타인이다.

 

일반상대성이론에 따르면 중력은 척력으로서도 작용할 수가 있다. 뉴턴은 척력적 중력 등은 생각도 하지 않았고 당신도 나도 그런 힘을 경험한 일은 없다. 그러나 척력적 중력은 마치 그 이름처럼 일을 한다. 끌어당기는 것이 아니라 끌어 물리친다. 아인슈타인의 방정식에 따르면 항성이나 혹성과 같은 큰 덩어리는 보통의 인력적 중력을 미치지만 중력이 척력적으로 작용하는 기태의 상황이 있다.

후에 일반상대성이론을 연구한 과학자들과 같이 아인슈타인도 또 중력은 척력도 될 수 있다는 것을 깨닫고 있었는데 그 더욱 중요한 예가 보일 때까지는 그로부터 반세기 이상이나 시간을 요했다.*

일본어원문=140億年前、なぜビッグバンによって宇宙が生まれたのか

출처=https://gendai.ismedia.jp ›