빅뱅에 대한 논란: 우주의 한 지점에서 짧은 순간 상반되는 전하를 가진 물질과 반물질이라는 가상입자가 출현하고 이들 간의 ‘약간의 비대칭’으로 남은 물질이 급팽창하며 우주를 만들었다는 것이 빅뱅이론이다; 그런데 이 '약간의 비대칭'이 무엇인지는 과학계에서 합의된 바가 없으며, 아무도 명쾌한 답을 내놓지 못하고 있다; 애초에 물질과 반물질 또는 입자와 반입자가 함유된 진공은 누가 만든 것인가?; 로저 펜로즈의 특이점 연구에 영향을 받아 스티븐 호킹은 빅뱅이 무한한 에너지의 진공 상태 (밀도, 온도가 무한대)를 가진 특이점 상태에서 발생했다고 했는데, 애초에 그 특이점을 만든 것은 누구인가?; 무신론자들은 처음부터 특이점 상태의 진공 (양자요동 상태의 진공)은 처음부터 존재했다고 말하는데, 그게 말이나 되는 소리인가?; 또 호킹은 시간에 기반한 인과론으로 빅뱅을 설명하면 말이 안되는걸 알기 때문에 허수 시간을 도입하여 (허수 시간에 따르면, 빅뱅 초기 시간과 공간은 대등했으며, 그 둘은 구별되지 않는다), 시간을 빅뱅 이후에 생겨난 개념으로 만들었는데, 이것 또한 자신의 이론 (무신론)을 정당화하기 얕은 꾀처럼 보인다; 하여, 기존 이론들로 우주발생을 설명할 수 없다 여겨 Neil Turok 같은 이론물리학자는 기존의 빅뱅 이론과 프레드 호일 식의 정상우주론을 합친 새로운 우주론을 제시한 것이다; 우주는 처음부터 존재했고 영원히 존재할 것이거나, 신에 의해 특정한 목적으로 창조되었거나, 아니면 둘 다 거나, 정답은 셋 중에 하나일 뿐이다; 무신론 얼간이들이 뭐라고 떠들든, 무에서 유가 발생할 수는 없다
빅뱅에 대한 논란: 우주의 한 지점에서 짧은 순간 상반되는 전하를 가진 물질과 반물질이라는 가상입자가 출현하고 이들 간의 ‘약간의 비대칭’으로 남은 물질이 급팽창하며 우주를 만들었다는 것이 빅뱅이론이다; 그런데 이 '약간의 비대칭'이 무엇인지는 과학계에서 합의된 바가 없으며, 아무도 명쾌한 답을 내놓지 못하고 있다; 애초에 물질과 반물질 또는 입자와 반입자가 함유된 진공은 누가 만든 것인가?; 로저 펜로즈의 특이점 연구에 영향을 받아 스티븐 호킹은 빅뱅이 무한한 에너지의 진공 상태 (밀도, 온도가 무한대)를 가진 특이점 상태에서 발생했다고 했는데, 애초에 그 특이점을 만든 것은 누구인가?; 무신론자들은 처음부터 특이점 상태의 진공 (양자요동 상태의 진공)은 처음부터 존재했다고 말하는데, 그게 말이나 되는 소리인가?; 또 호킹은 시간에 기반한 인과론으로 빅뱅을 설명하면 말이 안되는걸 알기 때문에 허수 시간을 도입하여 (허수 시간에 따르면, 빅뱅 초기 시간과 공간은 대등했으며, 그 둘은 구별되지 않는다), 시간을 빅뱅 이후에 생겨난 개념으로 만들었는데, 이것 또한 자신의 이론 (무신론)을 정당화하기 얕은 꾀처럼 보인다; 하여, 기존 이론들로 우주발생을 설명할 수 없다 여겨 Neil Turok 같은 이론물리학자는 기존의 빅뱅 이론과 프레드 호일 식의 정상우주론을 합친 새로운 우주론을 제시한 것이다; 우주는 처음부터 존재했고 영원히 존재할 것이거나, 신에 의해 특정한 목적으로 창조되었거나, 아니면 둘 다 거나, 정답은 셋 중에 하나일 뿐이다; 무신론 얼간이들이 뭐라고 떠들든, 무에서 유가 발생할 수는 없다
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우주가 시작이 있었는지 없었는지는 과학적으로 논란이 지속되며 어려운 문제이다. 로저 펜로즈와 스티브 호킹은 기하학적 정리를 원용하여, 아인슈타인의 일반상대성이론과 몇 가지 조건이 맞는다면 우주는 시초가 있어야만 한다는 것을 입증하였다.
초기 그리스도교는 ‘신은 절대자이므로 우주 창조에 아무 것도 필요 없었을 것’이라고 생각하여 ‘creatio ex nihilo’, 즉 무로부터의 창조를 주창했다. 그러나 ‘존재는 왜 존재하는가? 왜 무가 아니고 유인가?’라는 질문에 대한 현대 물리학의 답은 다르다. 물질과 공간이 존재하지 않는 ‘무’는 양자역학적으로 안정적이지 못하기 때문에 ‘무’는 오래갈 수 없기 때문에 ‘유’가 될 수밖에 없다는 주장이다. 우리가 존재하는 이유는 아무것도 존재하지 않는 ‘무’는 불안정하며 어떻게든 존재로 되기 때문이다.『김대식의 빅퀘스천』(2014)을 쓴 김대식 교수의 주장이다. 우주는 양자요동으로 인하여 약 138억 년 전 일어난 빅뱅과 함께 촉발됐다. 양자요동은 빈공간의 진공이 실제로는 에너지가 가득한 공간이라는 가설의 이론이다. 물리학자들은 1㎤의 빈 공간마다 10억 개의 원자탄과 맞먹는 에너지가 담겨 있다고 주장한다. 물리학 이론에 따르면 물질을 구성하는 모든 입자들은 반입자와 쌍을 이룬다고 한다. 전자에는 양전자(양성자가 아니다.)라는 반입자가 있고 양성자는 반양성자, 중성자는 반중성자가 대립 쌍으로 존재한다. 이렇게 물질은 항상 대비되는 반물질이 있으며 그 전하는 반대이며 이 둘이 만나면 소멸된다. 양자세계에서는 총합 에너지 0인 입자와 반입자(물질과 반물질)들이 수없이 출현했다가 사라진다. 양자역학의 관점에서 보면 우주는 무에서 생겨났고, 결국 다시 무로 돌아간다. 하지만 그것이 끝은 아니다. 무는 또한 유를 ‘창조’한다. 양자세계에서는 무에서 유로의 창조가 끊임없이 일어나고 있는 것이다.
우주의 한 지점에서 짧은 순간 상반되는 전하를 가진 물질과 반물질이라는 가상입자가 출현하고 이들 간의 ‘약간의 비대칭’으로 남은 물질이 급팽창하며 우주를 만들었다는 것이 빅뱅이론이다. 즉 양자 요동을 거쳐 출현한 물질과 반물질이 극미한 양의 차이, ‘약간의 비대칭’ 때문에 남은 물질이 급팽창(인플레이션)을 거치면서 우주가 형성됐다. 우주의 탄생 초기에 물질과 반물질이 약간의 차이가 즉 비대칭이 있었고 사라지지 않은 물질이 우주를 탄생시켰다는 것이다. 그렇다면 우리 우주는 비어있는 진공에서, 우연한 양자 요동의 결과라는 것이다. 이러한 비대칭 현상은 실험으로도 증명되었다. 2020년 우주를 구성하는 기본입자 중 세 개를 차지하는 중성미자와, 이들과 전기적 성질이 반대인 입자(반입자)인 반중성미자 사이에 전하반전성(Charge-conjugation and Parity-reversal, CP)대칭이라고 부르는 물리학적 대칭이 깨져 있을 가능성이 있다는 연구결과 나왔다. 물질과 반물질, 입자와 반입자가 만나면 ‘쌍소멸’이라는 양자역학적 현상으로 입자가 사라지고 에너지로 변환된다. 만약 우주 탄생 초기에 입자와 반입자가 대칭성을 가져 같은 수로 만들어졌다면 물질로 된 천체와 은하는 만들어지지 못하고 텅 빈 우주가 됐을 가능성이 높다. 우주 초창기 어느 순간 입자와 반입자의 대칭성이 깨졌다는 뜻이다. 이번 연구는 이런 이론이 입자물리학 관측을 통해 입증될 가능성을 높였다.
그러나 아인슈타인은 우주가 우연(chance)에 의해 결정된다는 생각에 반대했다. “신은 주사위를 던지지 않는다.”라는 그의 말에 잘 나타나 있다. 하지만 과학적인 증거를 보면 우주는 우연적인 주사위로 보이며, 만일 신이 우주를 관리한다면 신은 도박사인 셈이다.
https://m.dongascience.com/news.php?idx=21752
빅뱅 이전, 호킹이 말한 우주 특이점에 대하여
순간의 번쩍임, 대폭발이라 불리는 빅뱅(Big Bang)이 있기 전을 ‘태초’라 부른다. 우주가 생기기 전, ‘즉 태초에는 어떤 상태였을까?’라는 물음은 많은 우주론 연구자의 마음을 심란케 만들었다.
빅뱅우주론에서 태초는 무한대의 밀도와 온도를 가진 특이점을 가지고 있다. 1966년 호킹과 이론물리학자 로저 펜로즈는 특이점이 존재한다는 것을 수학적으로 증명했다. 여기서 특이점이란 물리학의 모든 법칙이 전혀 맞지 않는 시공간으로 블랙홀 한 가운데와 같은 곳이다. 빅뱅우주론을 받아들인 연구자들조차도 태초가 시공간의 특수한 점이라는 것을 납득하지 못하고 있었다.
1983년 무경계 우주론을 제안해 특이점에 대한 설명을 내놓은 것도 호킹이었다. 호킹은 태초보다 10분 전의 시간에 대해 묻는 것은 '지구의 북극에서 북쪽으로 1km 떨어진 지점이 어디냐'고 묻는 것과 같다고 풀이했다. 사실 북극에서는 북쪽이라는 방향이 없다. 단지 우리가 지구 표면에 적도를 정하고 동서남북을 정의했고 있을 뿐, 실제로 방위개념이 없는 상황이라면 북극에 서있는 사람에게 동쪽이나 서쪽 또는 남쪽으로 이동하라는 것은 무의미한 요구가 된다.
호킹에 따르면 태초의 특이점에 대한 물음도 이와 마찬가지로 생각할 수 있다. 우주가 특이한 조건에서 나온 것이 아니며 태초라는 경계조차 무의미하다는 것이다. 우주는 저절로 태어나 지금처럼 진화했으며, 우주의 공간 역시 지구 표면처럼 부피는 유한하나 경계가 없는 상태가 된다.
그의 무경계 우주론은 아직 증명되지 않았다. 빅뱅 폭발의 짧은 순간(10-43초동안의 플랑크 시간) 동안 어떤 일이 벌어졌는지 모르기 때문이다. 아인슈타인의 구상처럼 모든 힘과 입자가 하나가 됐던 당시의 순간을 설명할 과학적 언어를 아직 찾지 못하고 있다.
몇번의 수정을 거친 블랙홀 이론, 호킹 복사에 대하여
특이점 정리(1960년대)와 무경계우주론(1980년대)을 내놓는 사이의 시간인 1970년대 호킹이 전념했던 연구는 블랙홀이다. 호킹은 특이점을 수학적으로 증명했으나 여전히 빅뱅의 순간을 포착할 수는 없었다. 그래서 자연히 우주에 존재하는 블랙홀로 그의 관심이 옮겨 갔다. 특이점의 상황이 블랙홀에 중심에서 벌어질 것으로 예측됐기 때문이다.
아인슈타인의 일반 상대성이론에 따르면, 중력의 영향으로 에너지인 빛이 휘어진다. 중력이 너무 클 경우, 빛이 너무 많이 휘어서 빠져 나올 수가 없게 된다. 이런 이론을 통해 블랙홀의 존재가 예측됐으며, 이는 수십년 전 실제로 확인됐다. 그리고 블랙홀에서 모든 물질이 빠져나올 수 없는 경계면을 ‘사건의 지평선’이라 부른다.
호킹은 지난 1975년 엄청난 중력으로 빛을 포함한 모든 물질을 빨아들인다고 설명되고 있던 블랙홀이 입자를 방출도 할 수 있다는 새로운 이론을 발표했다. 그에 따르면 양자역학적 효과 때문에 블랙홀 주변의 진공 상태에선 입자와 반입자 쌍이 끊임 없이 생성과 소멸의 과정을 거듭하게 된다. 이러한 요동으로 인해 블랙홀이 입자를 내뿜으며 질량과 에너지를 잃어버릴 수 있으며, 결국 블랙홀이 증발해 사라질 수 있다는 것이었다. 이때 나오는 빛입자(에너지)를 ‘호킹 복사’라 부르고 있다. 호킹 복사로 인해 블랙홀은 궁극적으로 완전히 증발해 사라지는 운명을 갖고 태어난다는 주장이다.
하지만 30년이 지난 2004년 7월 호킹은 스스로 블랙홀 이론을 수정했다. 양자역학적 원칙은 정보는 완전히 소멸될 수 없으며 에너지는 보존돼야한다. 그런데 앞서 설명한 호킹의 블랙홀 이론에서는 정보(입자 등)가 블랙홀 속 특이점으로 빨려들어가 그 속에서 사라질 수 있다고 본 것이다. 양자역학적 기본 원칙과의 모순이 생긴 것으로 과학자들 간 많은 논쟁이 생겨났다.
이후 호킹복사와 양자역학의 기본 원칙을 모두 만족하는 다양한 가설이 제시됐다. 호킹 복사로 블랙홀이 증발하는 과정에서 새로운 우주가 탄생한다는 가설, 물질이 블랙홀로 들어가면 정보는 사건의 지평선에 남겨둔다는 가설 등이다. 아직 만족할 만한 해답은 제시되지 않았다. 수정된 이론을 통해 호킹은 블랙홀도 양자역학의 기본원칙을 벗어나지 못한다는 것을 받아들였다.
10년 뒤인 2014년 호킹은 이를 재차 수정했다. 블랙홀에는 물질을 빨아들이는 사건의 지평선 조차 없으며, 블랙홀에서 양자역학을 위배해 정보를 잃은 입자가 나오는 것이 불가능하지 않다는 것이었다. 양자중력이론, 초끈이론들이 발전하며 호킹의 블랙홀이론과 충돌하고 있지만 아직 어떤 해답도 찾지 못한 상태다.
https://m.blog.naver.com/tnalsdl326/221246867681
※ 참고 : Newton HIGHLIGHT 허수란 무엇인가
<에드윈 허블> 
<끝이 둥근 호킹의 우주 모델>
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