빅뱅 우주

[서울신문 나우뉴스]

-빅뱅 순간 '대칭되는 두 우주 탄생' 이론 제기

시간의 화살이 가차없이 앞으로만 흐른다는 사실은 한 세기 이상 과학자들을 혼란에 빠뜨린 문제였다. 이러한 의문, 곧 시간이 어떻게 시작되었으며, '과거'에 무슨 일이 일어났는가에 대한 의문에 어쩌면 답이 될지도 모르는 새로운 연구결과가 발표되어 학계의 관심을 모으고 있다고 영국 일간지 데일리메일이 최근 보도했다.

빅뱅의 순간, 우리 우주와는 완전 대칭인 '거울 우주'가 함께 탄생챘다고 연구자들은 주장한다. '거울 우주'는 시간이 우리와는 반대로 흐르며, 두 우주의 이성적인 존재들은 다른 시간의 흐름 속에 살고 있는 상대를 인식할 수 있을지도 모른다고 연구자들은 주장한다.

이 급진적인 이론은 영국 팜 대학의 줄리언 바버 박사를 비롯해, 캐나다 뉴브런스윅 대학의 팀 코슬로브스키 박사, 역시 캐나다 페리미터 이론물리학 연구소의 플라비오 메르카티 박사가 공동작업한 것이다.

이 연구는 시간은 대칭이며 모든 것은 미래를 향해 진행한다는 개념인 '시간의 화살'에 관한 의문에 답하려는 시도라고 할 수 있다. 그들은 빅뱅의 순간 하나의 우주가 아닌 두 개의 우주가 동시에 출발했다고 추정한다. 두 우주는 시간에 대해 완전 대칭이며, 서로 반대 방향으로 진행하는 우주라고 한다.

영국 팜 대학의 줄리언 바버 박사는 "시간은 미스터리"라고 말하며 "모든 물리학의 법칙들은 기본적으로 시간 대칭으로 보인다. 하지만 우리가 살고 있는 세계는 모든 것은 한 방향으로만 흘러간다"는 견해를 펼쳤다.

-우리와 반대로 '시간의 화살'은 과거로

"우주는 팽창하고 우리는 점점 늙어간다. 적어도 우리 주변은 그렇다." 바버 박사는 그 비슷한 일례로 물잔 속의 얼음 덩어리가 녹는 것처럼 우리 우주 구조도 질서에서 무질서로 나아가고 있다고 말한다. 바로 엔트로피 법칙이다.

이런 연유로 19세기 말 인류는 우주가 '열사망'으로 종말을 맞지 않을까 걱정했다. 열사망이란 온 우주의 온도가 얼음 덩어리처럼 완전 평형을 이루어 어떤 에너지도 이동하지 않은 상태를 말한다.

그러나 중력의 문제가 대두되자 열사망 이론은 더 이상 세력을 펴지 못하고, 이번에는 '빅 크런치(대충돌)'로 빅뱅 당시와 비슷한 상황에서 우주가 끝날 것이라는 '대충돌설'로 옮겨갔다.

'사이언티픽 아메리카'에 기고한 글에서 리 빌링스는 "그리하여 중력이라는 힘이 우주 팽창과 시간 화살의 근원이라는 무대를 마련한 것"이라고 설명했다.

1000 개의 입자로 만든 단순한 모델을 검토한 결과, 이 새로운 이론은 시간을 거슬러, 곧 무질서 쪽으로 진행해가면 결국 빅뱅 이후의 다른 쪽, '거울 우주'로 나가게 됨을 보여준다고 연구자들은 설명한다.

'거울 우주'는 우리 우주와 정확하게 같지는 않다. 빅뱅에서 우리 우주와 갈라져나와 그 자신의 길을 따라 진화를 계속해온 우주이다. 어쨌든 그 우주는 우리 우주와 같이 모든 물리 법칙이 다 같으며, 아마 우리 우주처럼 별과 행성, 은하들도 있을 것이다.

바버 박사는 벌떼 모델을 예로 들어, 시간이 쌓임에 따라 거울 우주는 초기의 '벌떼' 혼돈에서 차츰 질서와 조화로 나아가게 된다고 설명한다. 그의 논리에 따르면 빅뱅 당시엔 벌떼 모델을 보는 것과 비슷하며, 최초엔 혼돈 상태이지만, 결국 두 방향으로 나뉘어진다는 것이다. 벌떼처럼 반대 방향으로 날아가는 이른바 '시간의 두 화살'로, 한 화살은 미래로 다른 화살은 과거로 날아가는 것이라고 주장한다.

즉 만약 시간을 질서가 증가하는 방향으로 정의 한다면, 우리는 언제나 혼돈의 중심지역에서 출발한 반대 방향의 두 화살을 가지고 있는 셈이라는 것으로 베일에 싸인 빅뱅에 대한 흥미로운 새로운 시각을 제시했다.

이광식 통신원 joand999@naver.com

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