우주에 끝이 있을까? 과학자들에 따르면 우리 우주에는 시작도 끝도 없다.
Bruno Bento와 그의 연구원들은 우주에 시작이 없다는 새로운 연구를 발표했다. 이 연구는 우주가 약 140억 년 전 빅뱅 동안 생성되었다는 일반적인 믿음에 대해 이의를 제기한다.
우리 우주의 시작과 빅뱅
물리학자 Bruno Bento와 그의 동료들은 빅뱅 특이점 이전에 우주의 형성이 어떻게 생겼는지 발견하기 시작했다. 빅뱅 이전에 팽창 속도가 얼마나 느렸는지 살펴본 후, 양자 효과가 매우 중요한 역할을 했을 정도로 팽창 속도가 너무 작았을 것임을 발견했다.
빅뱅 이후의 모든 시간은 우리가 "시간"이라고 부르는 것이 현실에 존재하지 않을 것이기 때문에 단지 겉보기 시간일 것으로 생각한다. 빅뱅 이전에는 의미가 없다. 양자 물리학은 이 시점 이전에 시작되었을 수 있으며 양자 이벤트가 발생하면 다른 우주로 분기되는 "다세계 해석"이 가능하다.
모순
그들은 널리 받아들여진 아이디어를 비교할 때 많은 불일치가 있음을 발견했다. 양자 물리학과 일반 상대성 이론은 우주를 설명하는 것과 관련하여 모든 물리 이론 중에서 가장 신뢰할 수 있는 것으로 간주된다. 동시에 자연의 네 가지 기본 힘 중 세 가지가 양자 물리학으로 성공적으로 표현되었지만, 중력은 그 위치에서 볼 때 속하지 않는 것 같다.
그럼에도 일반 상대성 이론은 지금까지 고안된 중력에 대한 가장 완전한 설명이다. 그러나 두 가지 핵심 질문을 다루지는 못한다. 블랙홀의 중심과 우주의 형성 메커니즘을 조사할 때 이 이론은 신뢰할 수 있는 결과를 제공하지 않는다.
특이점
끈 이론의 가장 논쟁적인 측면은 "특이점"으로 알려져 있다. 즉, 우리가 이해하는 물리학 규칙이 작동하지 않는 시공간의 지점이다. 동시에 계산에 따르면 중력은 두 특이점 내에서 미시적 규모에서도 극도로 강해진다.
호킹에 따르면 특이점은 실제이며 블랙홀의 중심에 있다. 그것들은 현실 구조의 일부일 수 있다. 즉, 우리 우주에는 경계가 없다는 암시이다. 그러나 우리는 더 나아갈 수 있을까? "특이점"으로 알려진 무한히 조밀한 점이 시공간의 어딘가에 존재한다고 주장할 수 있을까?
인과 집합 이론
연구자들은 불일치를 해결하는 방법으로 인과 집합 이론이라는 또 다른 아이디어에 집중하기로 했다. 이것은 양자 중력 연구에 사용되는 시공간의 이산 구조에 대한 수학적 가설이다.
공간과 시간에 대한 새로운 이해
Bento에 따르면 공간과 시간에 대한 이러한 사고방식은 현실이 작은 조각 또는 "시공간 원자"로 구성되어 있다고 제안하는 기존의 공간 및 시간 개념을 뒤집는다. 이론에 따르면 사건은 "원자"의 크기보다 가깝지 않을 수 있다. 이것은 특이점이 형성되고 시간이 찢어지는 것을 방지하고 "큰 찢어짐" 사건을 일으킬 것이라고 그는 말했다.
Lambert는 말했다.
"시간의 시작에 관해 이야기하려고 하면 우리가 생각하는 전통적인 시작과 매우 다릅니다."
빅뱅 특이점
그들의 연구에서 저자들은 이 이론에서 특이점이 존재할 수 없어서 인과 집합의 개념이 빅뱅 특이점 문제를 해결한다고 주장한다. 물질은 극소 차원으로 압축될 수 없다. 시공간의 "원자"보다 작을 수 없다.
Bento에 따르면 고전적인 아이디어는 인과 집합이 무에서 발전하여 우주로 진화했다는 것이다. 반면에 이 연구의 대안적 견해의 저자들은 인과 관계가 끝이 없어서 존재하지 않기 때문에 "우주의 시작"도 없다고 주장한다.
우주에 시작이 없다면?
물리학자들은 우주에 시작이 없었을 수 있으므로 우주는 항상 존재해 왔다는 결론에 도달했다. 그리고 우리가 빅뱅으로 인식하는 것은 "진정한 탄생이 아니라 항상 존재하는 이 인과 관계 집합의 진화에서 독특한 순간"일 수 있다.
이 연구의 저자는 현재 버클리 캘리포니아 대학의 부교수인 Raphael Bousso와 산타 바바라의 캘리포니아 대학의 Joseph Polchinski이다. 그들이 이런 결론에 도달하는 것은 쉽지 않았다.
그들은 가능한 모든 시공간 사건을 포함하고 잘 정의된 시작과 끝이 있는 구조인 인과 집합이라는 새로운 수학적 개체를 개발해야 했다.
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