우주에 대한 놀라운 이야기

오늘은 우주에 대한 놀라운 이야기 한번 알아보겠습니다.

 

약 137억 년 전 대폭발을 시작으로 우주가 팽창하기 시작했다는 빅뱅 이론. 이 이론은 세상의 모든 것이 하나의 점에서 시작했다는 것을 의미한다. 과학자들은 하나의 점이었던 시점 인 '최초의 순간'이 왜 필요했던 것인지 밝혀내기 위해 끊임없이 노력하고 있지만 이러한 의문점은 생명이 왜 출현 하게 된 것인지 보다 더 심오하고 복잡하게 느껴지기 만 할 뿐이다. 

 

인간이 상상할 수 있는 우주의 모습 과 실체는 셀 수 없을 정도로 다양하다. 우주가 왜 생겨났는지 빅뱅 이론 에 따른 우주의 끝과 우주 외 공간은 존재하는 것인지 에 대한 의문들은 우리의 생명이 다하기 전까지도 밝혀낼 수 없겠지만 거시세계와 미시세계 그리고 인간의 의식세계를 통해 바라본 내용들을 종합해서 우주의 탄생을 비롯해 과학자들이 밝혀내지 못했던 신비한 내용들에 대해서 조금 알아보자 . 물체와 사건이 위치와 방향을 갖는 무한한 3차원 공간인 우주. 

 

아인슈타인의 상대론적 물리학 에 대한 연구 이전에는 시간과 공간이 독립적인 차원에 존재하는 것으로 생각되었지만 현재는 시공간으로 알려진 4차원 이 연속되는 것으로 생각되고 있다. 고도 118km까지는 작은 우주로 더 높은 공간은 넓은 우주로 구분되며 과거에는 우주의 나이가 최대 200억 년까지로 매우 다양했지만 현재는 137억 8700만 년으로 생각 되고 있다. 

 

빅뱅의 여파와 암흑에너지의 도움으로 우주는 지금도 빛보다 빠른 속도로 멀어지고 있는 것으로 관측되었는데 이대로라면 우주는 영원히 관측 될 수 없을 것으로 생각되고 있다. 지구에서 보는 우주의 모습은 모두 과거의 모습일 뿐이다. 

 

즉 우주 탄생의 원인을 알아내는 것은 불가능에 가깝고 확률은 더욱더 멀어지고 있다고 생각할 수 있다. 불교에서는 우주를 어떻게 생각하고 있을까. 세상에 존재하는 모든 불교의 분 파가 동의하는 것은 아니지만 대부분은 모든 만물은 마음을 통해서 느끼는 것이고 정신을 통해서 만들어진 세상으로 볼 수 있다고 설명한다. 

 

세상에는 신 인간 과거 현재 미래 공간을 비롯해 인간이 보고 느끼는 모든 사건들이 포함되어 있다고 전하고 있다. 불교에 대해서 알아보면 인간의 육안으로 볼 수 없는 수많은 차원의 세계를 의미하는 삼천 대천세계가 나오는데 이 세계는 축생계 아귀계 지옥계 아수라계 등 매우 다양한 차원으로 해석되고 있다. 이러한 깨달음을 통해 세상 모든 것은 마음의 작용일 뿐이고 지옥도 천국도 모두 마음에서 일어나는 일이라고 설명한다. 

 

불교에서 말하는 우주는 그 끝을 알 수 없다는 내용도 있지만 인연이 다하면 이전의 원점으로 돌아가기 때문에 근본적으로는 우주도 인간도 아무것도 존재하지 않는다는 내용도 있다. 즉   법이 존재하는 것이기에 법 이 존재하는 것이고 인간이 존재하는 것은 아니라는 것이다. 신은 존재하지만 신이 세상을 지배 하고 있다는 내용에는 반대한다. 불교에서는 우주에 대해 많은 언급 을 하지 않고 있고 대부분의 내용이 관념적이고 애매 모호하다고 볼 수 있다. 한 편 기독교에서는 하나님이 천지를 창조했고 그의 재림으로 세상이 종말을 맞이한다고 믿는다 . 요한 계시록에 따르면 신의 재림 으로 악한 자들은 벌을 받고 구원받은 사람들만 살아가는 세상이 만들어진다고 전해지고 있다. 

 

섬길 수 있는 신은 단 한 명  뿐 이며 다른 사상은 일체 인정하지 않고 있다. 즉 광활한 우주를 어떤 이유에서 하나님이 만들었다는 내용이다. 인간은 허블 망원경이 우주를 비 추기 전에도 믿음과 깨달음을 통해서 인간과 우주를 이해하기 위해 노력했다. 그러한 노력을 바탕으로 과학적인 검증도 시도되고 있지만 우주의 기원을 설명할 수 있는 뚜렷한 결과가 없기에 수많은 시도와 논쟁이 이어지고 있을 뿐이다. 혹시 일명 '작은 우주'라고도 여겨지는 미시세계를 연구하는 학문인 양자역학 에 대해서 알아보면 우주 탄생의 비밀에 한 걸음 더 다가갈 수 있지 않을까. 원자 단위 아래로 미시 세계에서 일어나는 현상을 탐구하는 양자역학 양자역학을 연구하던 과학자들은 매우 놀라운 사실과 마주해야 했다. 

 

모든 물체는 입자와 파동으로 나타나는 데 이상하게도 양자의 세계에서는 위치와 운동량과 같은 입자들의 특성을 동시에 정확하게 측정할 수 없었던 것이었다. 전자의 위치를 정확하게 측정하기 위해서는 파장이 짧아서 에너지가 큰 빛을 사용해야 한다. 이런 빛은 작은 오차로 전자의 위치를 측정할 수 있지만 측정 과정에서 전자의 운동량을 크게 변화시킨다. 즉 위치의 측정이 운동량을 변화 시키고 반대로 운동량의 측정이 위치를 변화시켜 오차를 증가시킨다 는 것이다. 아원자 세계는 온통 불확실성이 존재하고 있기 때문에 세상의 모든 사물의 근본에는 불확실성 이 자리 잡고 있다고 볼 수 있다. 이러한 사실은 불변성의 원리 또는 불확정성 원리라는 이론으로 알려지게 된다. 

 

수수께끼가 가득한 미시세계의 비밀을 해결하기 위해 과학자들은 '초끈이론'이라고 불리는 가설을 제시했다. 초끈이론은 세상의 모든 것이 0 차원의 입자가 아니라 1차원의 끈으로 이루어져 있다는 것을 골자로 하는 물리학 이론이다. 정확하게는 시간을 포함한 1차원 으로 이루어져 있다. 끈들이 소립자이고 끈의 진동 패턴 이나 강력 등에 따라 패턴이 정해진다는 내용인데 이 가설에서 초끈은 모든 입자들의 근본적인 모습으로 생각되고 있다. 즉 끈의 진동 패턴과 진동수에 따라 다른 입자로 보인다는 것이다. 끈은 모든 물질의 기초를 이루며 분할되지 않고 보이지 않는 기본 요소로 진동하는 1차원의 에너지가 끈의 형태를 가진다. 또 다른 특징은 끈이 차원을 따라 뻗어 있다는 것이다. 

 

끈이 어떤 입자를 만들어 내는지 그리고 끈의 에너지가 어느 정도 인지는 끈이 갖는 진동 방식이 무엇인지 에 따라 달라진다. 즉 끈이 가지고 있는 기본 단위 의 진동이 조합되어 우리가 알고 있는 입자가 만들어 지게 된다는 것이다. 끈의 진동이 없는 상태에서는 입자 를 만들지 않으며 충분한 에너지를 얻어 고유한 진동 을 만들어 낸다면 각기 다른 유형의 입자를 만들어 내는 것으로 추측되고 있다. 이 이론은 양자중력을 다루는 동시에 알려진 입자와 힘을 포함하기 때문에 물리학계에서는 초끈이론을 궁극적인 이론으로 생각하고 있다. 1980년대에는 만물 이론이라는 이름으로 알려졌는데 당시 양자역학과 중력을 조화시킬 가능성만으로도 높은 관심을 받았 었다.

 

그런데 초끈이론에는 치명적인 문제가 있다. 그것은 이 이론이 등장한 이래로 단 한 번도 실험적 검증이 이루어지지 않았다 는 것이다. 초끈이론이 존재할 것이라고 믿는 학자들도 있지만 반면 초끈이론이 과학자들의 입맛 에 맞게 가공된 편리한 이론으로 치부하는 학자 들도 적지 않다. 초끈이론은 10차원을 요구하지만 세계는 시간을 포함한 4차원으로 되어있기에 남은 6차 원을 어떻게든 해결해야만 설명 이 가능했다.

 

현재는 6차원이 압축되어 있다는 과학자들의 가설이 제기되고 있지만 이 가설 역시 검증될 수 없기에 입맛에 맞게 가공된 것으로 생각 되고 있다. 사실 양자역학은 연구가 시작된 이래로 수많은 학설들이 난무하고 있다. 아직 무엇 하나 정확하게 설명할 수 있는 해석은 존재하지 않기 때문에 현대의 양자역학을 통해 우주 탄생 의 비밀을 알아내기에는 역부족이라고 볼 수 있다. 우주의 탄생 이전에 무엇이 있었 는지 예측할 수조차 없지만 우주의 마지막 모습은 어느 정도 예측이 가능하다. 과학자들은 시간을 통해 우주의 종말을 예측할 수 있다고 전한다. 시간은 과거로 흐를 수 없고 미래 로만 흐른다는 것이 통념이다. 그리고 물질의 열역학적 상태를 나타내는 물리량인 엔트로피 역시 쉽게 변하지 않는 비가연적으로 증가하는 방향으로만 움직인다. 증가한 엔트로피를 되돌릴 수 있는 방법은 없다.

 

즉 높은 온도에서 낮은 온도 방향으로 만 흐른다는 것이다. 사건이 발생한 후에 이를 보완하거나 교정하기 어려운 것을 의미하는 비가역성에 의해 우주가 종말을 맞이할 수밖에 없다는 결론이 나온다 그렇게 현재는 온기를 찾아볼 수 없고 모든 것이 차갑게 식어버린 우주의 종말이 보편적으로 예측되고 있다. 끝없이 펼쳐진 광활한 우주에는 과학자들이 현대 과학기술로 밝혀내지 못한 미스터리 한 내용들이 있다. 과학자들을 당황스럽게 만들고 있는 신비한 내용들에 대해서도 알아보자. - 허블 텐션 hubble tension 우주는 빠르게 팽창하고 있다.

 

우주 전역의 배경 온도를 포함한 다양한 관측 결과들이 모두 우주가 팽창하고 있다는 하나의 결론을 가리키고 있다. 우주의 팽창률을 알면 현재 우주의 크기까지 팽창하는데 걸린 시간 즉 현재 우주의 나이를 추정할 수 있다. 우주의 정확한 나이를 알기 위해서는 우주의 팽창률을 정확하게 측정 해야 하는 것이다. 그런데 오랜 시간 동안 천문학자 들을 괴롭히는 사건이 발생한다. 에드윈 허블이 발견하기 전부터 멀리 떨어진 은하들이 빠르게 멀어지고 있다는 사실은 이미 알려져 있었다.

 

1927년 천문학자 베스토 슬라이퍼 는 은하 46개의 스펙트럼을 관측 했고 그중 대부분의 은하들이 파장이 긴 붉은 쪽에 있다는 것을 발견 한다. 이러한 결과는 은하들이 모두 지구 로부터 빠르게 멀어지면서 파장이 길게 늘어나는 적색편이를 겪는다는 것을 의미했지만 당시의 지식으로 은하까지의 정확한 거리는 알 수 없었다. 에드윈 허블은 은하까지의 거리 와 후퇴 속도를 그래프와 비교하면서 더 먼 은하일수록 더 빠르게 멀어 진다는 것을 발견했는데 이러한 사실은 우주 팽창의 가장 중요한 관측적 증거인 '허블 법칙'으로 알려지게 된다.

 

당시에는 잘못된 수치로 우주의 나이를 15억 년으로 만들었는데 당시 지질학자들에 의해 알려진 지구의 나이 20억 살 보다 어린 우주 로 인해 1940년대까지 우주 팽창과 빅뱅 우주론 이 받아들여지지 않는 것에 많은 영향을 주기도 했다. 이후 허블은 과거 계산에 비해 우주 가 더 느리고 오랫동안 팽창하고 있다는 값을 얻으면서 모순이 사라지게 된다. 허블 우주 망원경으로 허블 상수 를 더 정밀하게 측정하게 되면서 매우 작은 오차 값으로 지금의 우주 나이를 예측할 수 있었다. 그런데 과학자들을 괴롭힌 것은 바로 또 다른 우주 팽창률 측정법 이었다.

 

그것은 우주 배경 복사를 측정하는 방법인데 이 측정법은 우주 안에 존재하는 암흑 물질 암흑 에너지의 양에 따라 우주의 온도가 식는 속도와 양상 이 달라진다. 열이 얼마나 식었는지 알아내면서 우주의 나이도 예측할 수 있는데 최근에는 오차가 거의 없이 매우 높은 정밀도로 관측되고 있다. 당황스럽게도 우주 배경 복사 관측 으로 측정한 우주의 허블 상수는 허블 망원경으로 측정한 결괏값 보다 더 낮은 수치를 보여주었다 즉 측정 방법에 따라 우주의 팽창 률과 허블 상수가 다르게 측정된다는 것이다. 이를 알게 된 과학자들은 오차로 인한 것으로 생각했지만 이 오차 값은 벗어날 수 없는 현실 이었다. 현재는 기술이 더 발전하면 두 측정법 의 오차 값을 줄이거나 아니면 오차가 발생하는 원인을 설명할 수 있을 것으로 기대할 뿐 이다. 허블 텐션은 21세기 천문학의 가장 중요한 난제로도 꼽히고 있다. - 암흑 물질과 암흑 에너지 dark matter dark energy 암흑 에너지는 우주의 가속 팽창 을 설명하기 위해 존재하는 이론상의 에너지다.

 

빅뱅 직후에는 암흑에너지의 양이 적었지만 시간이 지나면서 일반 물질과 암흑 물질은 희박해지는 반면 암흑 에너지는 우주가 커질수록 비중이 높아졌다. 암흑 물질은 중력을 통해 우주에 존재한다는 것을 예측할 수 있지만 전자기파를 비롯한 다른 과학적인 수단으로는 전혀 관측되지 않는 신비한 물질 이다.

 

중력장의 중심에는 반드시 힘에 상응하는 양의 질량이 중력원으로 존재해야 하지만 암흑 물질은 중력장과 그 영향만 관측될 뿐 중력원의 존재를 증명할 만한 어떠한 것도 관측되지 않는 이상한 불일치가 발생한다. 암흑 물질이라는 개념은 우주에 널리 퍼져 있는 불가사의 한 중력장을 설명하기 위해 도입된 것으로 '질량 실종 문제'라고 알려져 있 기도 하다. 우주는 일반 물질이 4.84% 암흑물질 은 25.8% 그리고 암흑에너지가 69.2%의 비율 로 이루어져 있다고 여겨지고 있다. 즉 우주 전체 질량의 95%는 이론 으로만 존재할 뿐 아무것도 파악할 수 없다는 것이다.

 

암흑 에너지의 존재를 부정하는 과학자들도 있다. 암흑에너지라는 편리한 이론을 도입하지 않아도 밀도 안의 변이 불균등성과 같은 물리학적인 개념들로도 우주 팽창을 충분히 설명할 수 있다는 것이다. 뿐만 아니라 암흑 물질에 대해서 도 설명할 수 없는 것을 설명하기 위해 끼워맞춰진 이론 에 불과하다는 주장도 있는데 일반적인 물질의 성질을 포함하고 있지 않으면서 중력의 이상 현상만을 설명할 수 있는 개념은 너무 편한 논리라는 것이다.

 

현재까지 알려진 양자역학적 조건을 만족하는 모든 입자 중에서 이러한 조건을 만족하는 물질은 존재하지 않는다. 반물질 antimatter 빅뱅 직후 엄청난 에너지에 의해 물질과 반물질이 만들어졌다. 그런데 이상하게도 거대한 폭발 이 일어나자마자 반물질이 대부분 홀연히 사라졌다 고 과학자들은 설명한다. 반물질이란 짝이 되는 물질과 질량 크기 성질은 모두 같지만 전기적인 성질만 다른 것을 의미 하는데 전자는 음의 전하지만 반 전자는 양의 전하로 양전자라고도 부른다 과거 반물질은 실제로 존재하지 않는다거나 이론상으로만 존재하는 것으로 생각되기도 했지만 1932년 가속기 실험을 통해 그 존재 가 실제로 입증되었다. 반물질에 대해 알아보면 흥미로운 우주 이론들을 알게 된다.

 

첫 번째는 물질과 반물질의 자리 다툼 끝에 빅뱅이 발생한 것이라는 이론이다. 우주의 급속한 팽창에 의해 물질 과 반물질의 거리가 멀어지면서 균형이 무너졌다는 것이다. 물질이 하나 생성되면 반물질도 같이 하나가 생성되므로 이 둘이 균형을 이루어야 한다는 생각에서 만들어진 이론으로 볼 수 있다. 두 번째는 평행 우주론을 조합해서 순수하게 반물질로만 이루어진 우주도 존재할 수 있다는 이론이다. 반물질이 거의 사라지고 물질이 더 많이 남아있는 이유에 대해서는 어떠한 이론도 존재하지 않으며 가설조차 없다. 단지 어떤 사건에 의해 대칭성이 깨졌기 때문으로 생각되고 있을 뿐이다. 그 사건은 과연 무엇이었을까.

 

블랙홀 the black hole 블랙홀은 막대한 질량을 가진 천체 로 늘 중력에 의해 천문학적인 압력으로 쥐어짜여 지고 있다. 하지만 이 중력권은 극히 일부에 속하는 사건의 지평선에만 한정 된다. 특이점의 밀도가 무제한임에도 관측자들이 블랙홀의 질량을 관측할 수 있는 이유는 사건의 지평선 내부를 볼 수는 없지만 블랙홀 중력권의 영향을 받는 물질 들의 움직임으로 추정이 가능하기 때문이다. 블랙홀에 대해 알아보면 우리의 상상을 초월하는 초대질량 블랙홀에 대해서 알 수 있다. 인류가 알아낸 모든 은하의 중심 에는 이 초대질량 블랙홀이 존재하고 있다.

 

과학자들이 이상하게 생각했던 점은 태양 질량의 500배에 달하는 거대한 크기의 블랙홀 이 어떻게 은하의 중심에 도달할 수 있었는지였다. 혹시 초대질량 블랙홀이 만들어 지면 그것을 중심으로 은하가 돌게 되는 것은 아닐까. 초신성이 폭발해서 블랙홀이 만들어진 다는 것은 이미 밝혀진 사실이지 만 은하의 중심에서 초대질량 블랙홀 이 어떻게 형성되는지 또는 은하의 중심으로 어떻게 이동 했는지 초대질량 블랙홀에 대한 비밀은 지금도 수수께끼로 남아있다.

 

우주 가스 the cosmic gas 천문학자들에 의해 은하계에서 발견된 가스 구름이다. 허블 우주 망원경으로 10년간 데이터를 연구한 끝에 우리 은하를 떠나는 가스들보다 더 많은 양의 가스가 유입되고 있다는 사실이 밝혀졌다. 은하에서 가스의 움직임을 관찰 해 보면 우리 은하에서 멀어지는 것은 붉게 가까워지는 것은 점점 푸른빛을 띈다는 것을 알 수 있다. 이러한 현상은 도플러 현상에 의한 것으로 적색이동 청색이동으로 불린다 .

 

과학자들은 가스 추적을 통해서 청색 가스가 더 많아진다는 것을 확인했던 것이 었다. 과학자들은 가스가 유입되고 유출 되는 과정에서 불균형이 발생하는 원인을 분석 했지만 현재까지 누구도 이 이상한 우주 가스의 움직임에 대해서 원인을 알아내지 못하고 있다. 보이드 the void 미네소타 대학의 연구팀이 발견한 공간은 정말 이상했다. 어떠한 것도 존재하지 않고 암흑 만 존재하고 있는 섬뜩한 공간은 보이드로 알려져 있다.

 

믿기 힘들지만 과학자들의 설명 에 따라 지름만 10억 광년에 달하는 보이드 도 존재하고 있다. 우주 공간에서 은하가 존재하지 않는 것으로 보이는 거대한 지역은 보이드라고 불리 고 있고 반대로 은하가 많이 몰려있는 지역 은 필라멘트라고 부른다. 과학자들은 관측된 은하들의 적 경 적위 및 적색이동을 이용해서 은하 분포도를 만들어 보이드와 필라멘트를 발견할 수 있었다. 과학자들은 보이드에 대해 우주 가 만들어질 때부터 존재했던 것인지 알아내기를 희망 했지만 아무것도 알아낸 것이 없었 고 지금까지도 보이드라는 공간이 왜 만들어졌는지에 대해서는 가설조차 존재하지 않고 있다. 우주의 끝 the end of the universe 우주의 종말에 대해서는 다양한 가설이 존재한다.

 

팽창하던 우주가 어느 한계점에 도달하게 되면 반대로 수축하게 되어 다시 빅뱅 이 일어난다는 이론이다. 즉 우주가 무한히 반복된다는 이 이론은 빅 크런치 이론으로 불린다. 빅 프리즈 가설은 우주 진화 최종 단계에서 열이 사라져서 공허만이 남게 된다는 이론인데 모든 물질과 에너지는 사라지고 분산되어 우주는 절대 영도에 가까운 영원한 공허만이 남게 된다는 것이다.

 

빅 립 가설은 암흑 에너지가 쌓 이게 돼서 우주가 폭발하면서 결국 사라진다 는 이론이다. 어떤 가설이든 우주의 끝은 우리가 생각하기에 매우 참혹하다는 것을 알 수 있다. 신비한 행성 mysterious planet - 글리제 1214 b 바다 행성 지구로부터 약 40광년 떨어진 곳에 있는 글리제 1214 주위를 돌고 있는 외계 행성이다. 직경은 지구의 2.7배 질량은 지구의 6.5배 정도다. 행성에 물이 존재한다는 직접적인 증거가 발견되지는 않았지만 반지름과 질량값의 분석을 통해 질량의 4분의 3이 물과 얼음이며 나머지는 암석으로 이루어져 있는 바다행성일 것으로 추측되고 있다. 과학자들은 이 행성에 생명체가 존재할 수도 있다고 예측하고 있다.

 

거대 행성 이 행성은 지구에서 1400광년 거리에 있다. 지름은 목성보다 약 70% 더 크지만 질량은 목성의 85% 밖에 안 되는 행성으로 지금까지 발견된 외계 행성들 중 덩치에 비해 가장 낮은 밀도값을 지닌 특성이 있다. - psr j1719-1438 b 가장 빠른 행성 지구로부터 4000 광년 떨어진 곳에 위치하고 있는 이 행성은 공전 주기가 2.17시간으로 지금까지 발견된 행성들 중 가장 빠른 공전 시간을 보여주고 있다.

 

다크 행성 지구로부터 750광년 떨어져있는 이 행성은 목성 질량의 2배인 가스 행성이다. 흥미로운 것은 이렇게 큰 행성이 항성과 불과 500만km 떨어져 있다는 점이다. 태양과 가장 가까운 수성이 5700 만km 떨어져 있다는 것을 비교해 보면 굉장히 가깝다는 것을 알 수 있다.

 

이 때문에 표면 온도는 1000도에 이르러 발견된 외계 행성 중 가장 뜨겁 고 큰 목성이라고 불리고 있다. 또 한가지 흥미로운 점은 행성이 매우 어둡다는 것이다. 빛 대부분을 흡수하고 고작 1% 이하의 빛만 반사하기 때문인데 과학자들은 대기권에 증발상태 의 나트륨과 칼륨 또는 기체 상태 의 산화티타늄 등이 다량 포함되어 있어 빛을 흡수하는 것으로 추측하는 한편 지금까지 알려지지 않은 새로운 화학성분이 존재하고 있을 가능성 도 배제할 수 없다며 기대하고 있다. - 55 cancri e 다이아몬드 행성 지구로부터 40광년 떨어져 있고 지구보다 2배 크며 질량이 8배인 암석형 행성이다. 과학자들은 다이아몬드로 이루어진 행성으로 추측하고 있는데 이 별의 가치는 2700억 달러로 평가 되고 있다.

 

인류가 우주의 신비를 풀기 위해 노력하는 것은 세상 만물의 실체를 확인하기 위해서 라고 해도 과언이 아니다. 우리가 살고 있는 세상이 왜 만들어진 것이며 어떠한 구조와 메커니즘으로 진화 하고 있는지 알아내는 과정에서 오랜 연구 끝에 전문가들이 예측 한 다양한 우주관이 등장하게 된다.

 

인플레이션 다중우주 빅뱅 후 인플레이션 과정에서 하나의 우주가 아닌 여러 우주가 파생되었을 것이라는 이론이다. 빅뱅이 일어나는 과정이 무수히 반복된다고 설명되는데 이 이론을 통해 생각해 보면 블랙홀 만 존재하거나 별이 만들어지기 전 공허한 상태인 우주도 존재할 수 있으며 서로 다른 우주가 중력을 통해 서로 영향을 주거나 팽창하다가 서로 만날 수도 있다고 설명되고 있다.

 

누벼이은 다중우주 우리가 있는 우주의 크기가 공간 적으로 무한하다면 관측된 우주의 모습과 비슷한 모습을 가진 또 다른 우주가 충분히 이어질 수 있다는 이론이다. - 양자 다중우주 수학적으로 생각해 보면 우주는 계속해서 평행 우주로 분기되고 있지만 우리가 단 하나의 지점만 볼 수 있는 것은 단순히 해당 지점에 우리가 살고 있기 때문이라는 이론이다. - 평행우주 넓은 의미로는 다중우주로 좁은 의미로는 많은 세계로 해석되는 이론이다. 시작점은 같지만 선택할 수 있는 경우의 수에 따라 세계가 독립적으로 분화된다는 내용이다. - 시뮬레이션 우주 우주와 비슷한 시뮬레이션을 만들 수 있는 기술을 가진 문명에 의해 가상현실 속 우주가 탄생했다는 이론이다. 한편으로는 끝이 보이지 않는 방 대한 우주를 시뮬레이션으로 만들 수 있을지 의문이 제기되며 논란이 이어지고 있는 상황이다.

 

또 다른 시뮬레이션 우주 이론도 있다. 입자의 성질을 규정하는 것은 입자의 종류와 입자가 만드는 장인데 입자의 장은 장 방정식으로 결정 되고 입자가 지니고 있는 에너지는 파동함수 등에 따라 설명됨으로 물리적 우주가 곧 수학과 동일하게 생각될 수 있다는 것이다. 수 방정식 함수가 존재한다면 물리적 실체를 찾을 수 있는데 실제 이러한 방법으로 많은 입자 들이 발견되기도 했다. 따라서 다양한 수학적 우주를 만들어서 이론적으로 존재 가능 한 시뮬레이션 다중우주를 만들어낼 수 있게 된다. 최근 들어서는 상당히 흥미로운 이론이 등장했다.

 

뇌과학자들은 뇌를 연구하다가 뇌가 우주와 매우 흡사하다는 것을 알게 되는데 비슷한 정도는 거대한 생명체의 뇌 속에 우주가 존재하고 있다는 가설도 제기될 정도로 상당히 많이 닮아 있었다. 뉴런과 은하의 필라멘트는 복잡한 모습뿐만 아니라 둘 다 스스로 네트워크를 만들어 가는 자기 조직화의 특성을 가지고 있는데 뇌와 우주는 복잡하지만 규칙적인 동일한 네트워크를 구성하고 있다. 뿐만 아니라 뇌의 77%는 물로 구성되어 있고 우주도 약 70% 정도가 암흑 에너지 로 구성되어 있으며 통계적인 분석을 통해서 뇌 신경과 우주를 비교해 보면 많은 부분에서 수학적으로 높은 유사성이 인정된다. 하지만 이 이론에는 다소 억지스러운 점이 존재하고 있다.

 

이론에서 소뇌에 존재하는 1000억 개 이상의 뉴런과 관측 가능한 우주에 1000억 개 이상의 은하가 있다는 내용은 다소 이론 공론화를 위해 억지로 만들어진 것처럼 느껴지며 대부분의 과학자들은 둘의 모습이 비슷하지만 우주의 거대 구조는 중력에 의해 여러 가닥이 모여서 매듭처럼 뭉치는 방식이라면 신경 세포망은 매듭에 해당하는 세포를 시작으로 여러 가닥의 신경 줄기가 뻗어나 아가는 방식이기 때문에 그 규모와 메커니즘은 완전히 다르다 고 설명한다. 즉 어떤 원리에 의해서 뇌와 우주 가 비슷한 모습으로 보이지만 우주를 거대 생명체의 뇌라고 생각하기 에는 부적절할 수 있다는 것이다. 한 가지 명백한 공통점은 있다. 뇌와 우주에 대해서 아는 것보다 모르는 것이 더 많다는 것이다.

 

세상에는 평행 우주나 다중 우주를 경험했다고 말하며 한동안 유명세를 떨쳤던 사람들이 있다. 이세계를 경험했던 사람들의 이야기를 다루어서 우주의 신비에 더 가까워질 수 있다면 좋겠지만 그들 대부분은 익명을 사용하거나 증거가 전혀 없었고 마치 환상과 같은 정신적인 경험을 했던 것처럼 보이기 때문에 그들의 이야기는 실제로 경험했던 것처럼 쓰여진 소설 정도로 생각되고 있다. 과연 우주란 무엇일까. 그리고 우주에서 태어난 인간은 무엇일까. 매우 오랜 시간 동안 과학자들은 외계에도 생명체가 존재하고 있는지 알아내기 위해 노력하고 있는데 이 질문에 대한 해답을 얻기 위해서는 먼저 지구의 생명체가 어떻게 생겨 났는지 알아내는 것이 우선이었다 .

 

탄생 직후 지구는 이글거리는 마그마 바다로 뒤덮여 있었다. 시간이 흐르면서 지각이 만들어 지고 바다가 만들어졌다. 기원전 학자들은 진흙에서 우연히 생명이 만들어졌다고 추측했는데 이러한 생각은 매우 오랫동안 후 대로 전해졌다. 이후 19세기에 루이 파스퇴르의 멸균 고기즙 실험으로 진흙에 대한 생각은 사라지고 생물 은 생물로부터 생겨난다고 여겨 졌는데 실험은 외부와 차단된 것이 아닌 외부와 연결된 멸균 고기즙에서 미생물이 생겨나는 결과를 보여 준 실험이었다. 현대에는 러시아의 생화학자 오 파린이 제시한 화학 진화설이 받아들 여졌는데 화학 진화설은 무기물질의 합성 에 의해서 생명이 탄생했다는 이론이다. 지금의 대기와는 완전히 다른 원시 지구에 존재했던 무기물들이 서로 반응해서 단순한 유기 화합물 이 만들어지고 유기화합물들이 합쳐져서 복잡한 유기물 복합체를 이루었다는 내용 이다.

 

이론에서 코아세르베이트라고 불리는 유기물 복합체는 막 구조에 의해서 주변과 격리되고 바깥 물질을 흡수 하거나 두 개의 개체로 갈라지기도 했다. 이 유기물 복합체는 독자적인 생화학적 기능이 가능했기 때문에 최초의 생명으로 인정할 수 있다고 오파린은 설명했다. 1955년에 밀러와 유리가 시행한 실험 으로 오파린의 이론은 힘을 얻게 된다. 원시대기의 주성분이었던 메탄 암모니아 수증기 수소의 혼합기체 를 밀폐된 실험기구에 넣고 일주일 동안 전기 충격을 가했던 실험인데 일주일 후에 실험 기구의 바닥에 고인 액체를 분석했더니 아미노산 지방산 당류 등 유기물질이 생성된 것이었다. 아미노산은 단순 유기화합물이기 에 생명체로 볼 수는 없지만 실험을 통해 원시 지구에서 복잡한 유기화합물인 단백질도 생성될 수 있다는 가능성을 엿볼 수 있었기에 실험은 매우 유명해 지게 된다.

 

이후 단백질 생성을 위해 많은 전문가 들이 노력했지만 지금까지도 단백질 생성에 성공한 사람은 나타나지 않고 있다. 실험을 통해서 생명에 필요한 단백질을 만들어내는 것은 아직 성공하지 못했지만 생명의 기본 단위인 세포의 핵산 에 들어있는 dna와 rna를 연구한 과학자들에 의해 생명 탄생 의 비밀이 밝혀지고 있다. 생명이 성장하는 것은 세포가 늘어나는 일이다. 세포가 늘어나기 위해서는 단백질 이 생성되어야 하는데 단백질의 생성은 각 세포마다 가지고 있는 고유한 유전 정보를 해독함으로써 이루어진다. 유전 정보는 세포 내 핵산에 들어 있다. 핵산에는 성장하고 번식하는데 필요한 유전정보를 지닌 dna와 유전정보를 읽고 전달하는 일을 하는 rna가 있다.

 

새로운 세포가 생성되는 과정을 보면 rna가 정보를 읽고 운반해서 같은 구조의 dna와 단백질을 만들어 낸 다. 한 때 이 과정에서 단백질과 dna 중 어떤 것이 먼저 만들어졌는지 논쟁 이 벌어지기도 했지만 최근에는 rna가 유전 정보를 읽고 전달하는 일 외에 자기복제 기능과 촉매로 작용해서 특정 단백질도 만들 수 있다는 사실이 밝혀졌다 . 이러한 결과를 바탕으로 원시 지구에서 rna가 먼저 만들어지고 스스로 단백질 을 만들면서 유전 정보를 복제 전달하는 일이 가능했을 것으로 추측되고 있다. 이렇게 시작된 지구 최초의 생물 계를 현대 과학계에서는 rna 세계라고 부르고 있다.

 

이 rna 세계에서 화학적으로 안정된 dna가 일부 역할을 대신하는 것을 시작 으로 dna가 중요한 역할을 담당하는 생물 계가 만들어졌다는 가설이 가장 신빙성 있는 것으로 받아들 여지고 있다. 요약하면 rna가 자기복제를 시작 해서 단백질을 합성했고 단백질이 촉매로 작용하면서 dna가 rna의 역할을 대신하게 되었다 는 것이다. 하지만 아직 생물체의 막이 없기 때문에 생명이라고 부를 수는 없다. 현대 과학자들은 점토나 광물 알갱이 가 막의 기능을 대신했을 것으로 추측 하고 있다. 이러한 이론을 두고 생각했을 때 외계에 존재하는 행성들 중 지구와 환경이 비슷한 별이 존재한다면 생명이 없는 것이 오히려 이상할 수 있다는 결론이 나온다. 즉 생명은 조건만 갖춰진다면 어디 서든 탄생할 수 있다는 것이다.

 

현대 과학자들이 외계 지적 생명체 가 존재하는지 알아내는 과정에서 지구와 비슷한 환경을 가진 일명 '슈퍼 지구'를 찾아내는데 주목하는 것도 이러한 이유 때문이다. 1930년대 미국의 물리학자 칼 잰 스키가 최초로 전파를 수신한 이후 수많은 전파를 포착하면서 새로운 우주 정보가 알려지고 있다. 호주의 전파 망원경 스퀘어 킬로미터 패스파인더askap는 이상한 전파를 포착했는데 은하 중심부에서 발생한 전파는 지금까지 관측되었던 어떠한 전파의 패턴과도 일치하지 않았다. 이 신비한 전파는 askap j173608.2-3216 35라고 불리며 외계 지적 생명체의 신호는 아닐 지 궁금하게 만들고 있다. 이처럼 과학자들은 아직 식별되지 않은 우주의 전파들을 분석하면서 있을지도 모를 외계 지적 생명체 의 신호를 찾고 있다. 약 1.337초 간격으로 수신되는 특이한 전파는 최초 발견 당시 인공적으로 만들어진 것처럼 보였다 . 하지만 연구 끝에 전자기파를 뿜어 내는 중성자별이라는 사실이 알려 지고 맥박처럼 신호를 보내는 별 펄서 라고 불리게 된다. 이후 서로 주변을 도는 한 쌍의 중성자 별 쌍성 펄서도 관측되었다.

 

그런데 이 펄서와는 다른 신호가 포착되면서 과학자들을 당황스럽게 만드는 사건이 발생한다. 1977년 8월 15일 미국 오하이오주 대학교의 빅이어 전파 망원경에 포착된 전파가 약 72초 동안 지속 되었던 것인데 파장은 균일했고 단일 주파수 대역 에서만 관찰되었다. 이후 궁수자리 방향에서 왔다는 것만 확인될 뿐 신호가 다시 잡히지 않았으며 어디서 온 것인지 알아내지 못했다. 시간이 지나서 혜성의 긴 수소가스 꼬리에서 이 신호와 비슷한 주파수와 전파 를 보내온다는 사실과 같은 장소에서 다시 포착할 수 없다는 사실이 알려지면서 전파의 수수께끼가 풀리는 것처럼 보였지만 대부분의 과학자들은 혜성의 신호와 동일한 것인지 증명할 수 없기에 더 연구가 진행되어야 한다고 생각하고 있다.

 

이 미스터리 신호는 일명 '와우 신호'라고 불리고 있는데 이름이 이렇게 만들어진 이유가 다소 황당하다. 발견한 교수가 옆에 있던 인쇄물에 와우라고 적혀있는 것을 보고는 신호 분석 자료에 와우라는 단어를 적어서 이름이 '와우 신호'가 되었다. 와우 신호는 지금도 외계인의 신호 인지 알아내기 위해 분석 중이다.

 

또 다른 이상한 신호는 호주의 연구팀 에 의해 발견되었다. 몇 주에 걸쳐서 나타났다가 몇 주 동안 사라지고 짧고 밝게 번쩍이는 신호에 대해서 대부분의 과학자들은 은하 중심의 일시적 폭발gcrt로 인해 만들어졌을 가능성이 높은 것으로 생각하고 있는데 x선을 동반하지 않고 밝기가 비슷하다 는 점은 gcrt와 공통점이 있었지만 지속 시간이 다르고 전파의 진동 이 불규칙적인 것을 보면 둘은 차이가 있다. 이 미스터리 전파 역시 과학자들의 호기심을 자극하고 있다. 과학자들이 발견한 짧고 밝게 번쩍 이는 고속 전파폭발 'frb'에서도 매우 이상한 신호가 발견된다.

 

2001년 호주 뉴사우스웨일스 주 전파 망원경에 불과 5천 분의 1초라는 짧은 순간 이지만 태양이 1만 년 동안 방출하는 에너지와 맞먹는 에너지가 감지되었다. 최초로 감지된 frb는 당시 상식 밖의 정보로 인해 장비의 오류 라고 생각되었다. 그러나 2007년 전파의 분석 결과 15억 광년 떨어진 우주에서 온 전파 에너지라는 사실이 밝혀지게 된다. 이후로 빠른 전파 폭발 frb로 불리 게 된다. frb는 지금까지 수 억 수십억 광년 떨어진 곳에서도 관측되었지만 대부분 일회성에 그쳤고 드물게 같은 위치에서 발생하더라도 규칙적이지 않았다. 그런데 최근 매우 놀라운 내용이 알려졌다. 과학자 50여 명으로 구성된 frb 국제 공동연구단에 의해 일정 주기로 반복되는 frb가 발견된 것이었다.

 

지구에서 5억 광년 떨어진 거대 나선은하에서 발생한 전파의 주기는 정확히 16 .35일이었고 4일에 걸쳐서 1시간마다 12회 전파 를 보낸 후 12일 동안 잠잠해졌다 . 초신성이 되어가는 별에서 발생하는 단발성 사건으로 보기에는 매우 어려운 것이 사실이기에 초 신성과는 연관이 없다고 결론지 었다. 이 신호에 대해서는 별이나 블랙홀 의 천체를 도는 한 쌍의 물체가 16일간의 패턴으로 사건을 발생 시킨다는 가설이 있지만 이 가설을 증명하는 것은 매우 어려운 것이 현실이다. 그런데 이 신호에 대해서 외계인 의 신호라고 확신하는 사람도 있다.

 

대표적으로 하버드 대학의 천문학과 장인 에비드 러브 교수가 있는데 그는 태양열로 작동되는 지구 2배 크기의 수냉식 장치를 가지고 있다면 이와 같은 송신기를 만드는 것이 가능하다고 생각한다. 지구에서는 하루에도 1만 개의 frb 가 감지되고 있다. 대부분의 과학자들은 일부 frb에 대해서 외계인의 신호가 아니라고 단정 지을 수는 없지만 단정 지 을만한 근거도 없다고 설명한다. 가끔 이런 재미있는 상상을 해본 다. 육체를 벗어난 자신이 시공간으로부터 자유로워지는 상상말이다. 인간은 생각으로 과거를 회상하고 미래에 대한 예측이 가능하다.

 

오감은 육체에 묶여서 당시를 보고 느낄 수 없지만 정신은 과거로 되돌아갈 수 있다. 육체에 갇혀있기 때문에 육체가 경험하는 현재의 시간에 정신이 묶여 있어 시공간을 자유롭게 나다니지 못하는 건 아닐까라는 생각. 인간의 기억을 담당하는 뇌의 기능 때문에 살아있을 때만 기억할 수 있고 생각할 수 있다는 주장도 있지만 무속인들이 영적인 존재로부터 과거나 미래의 정보를 얻고 사람들에게 도움을 주는 것을 보면 어느 정도 가능성은 있다.

 

만약 시간으로부터 영혼이 자유로 워질 수 있다면 우주 탄생 이전의 상태도 알 수 있지 않을까. 그리고 또 한 가지 흥미로운 상상 은 먼 훗날 우주에 존재하는 미지의 물질이 밝혀지고 육안으로 볼 수 없는 영적 입자와 다른 차원의 신비한 입자들도 확인하게 되는 시점에 인간과 우주의 탄생 원인도 밝혀지게 된다면 우리가 호기심을 멈출 수 있을지 다. 우리가 끝이라고 생각했던 우주 탄생 이전의 세상은 더 복잡하고 해결하기 어려운 새로운 세상의 시작일 지도 모른다.