빅뱅 이론에 대하여

 

1. 서론

 

137억년경 우주가 대폭발로 시작되었다는 이론 즉, 고밀도 및 온도의 초기 상태에서

어떻게 우주가 팽창했는지 설명하는 물리 이론이다. 지난 50년 사이에 자연과학 전 분야에서

가장 위대한 발견은 가설로만 알고 있던 빅뱅 이론이 과학적으로 입증됀 것이다.

 

첫번째로 65년 펜지아스와 윌슨은 벨 연구소의 대형 통신 안테나에서 매우 민감한 극초단파 검출기를 시험하고 있었다.

그들은 검출기에서 원래 수신되어야 할 신호보다 헐씬 많은 잡음이 나오는 것을 알고 이를 제거하려고 했지만.

잡음은 끊임없이 들려왔고 낮과 밤, 계절에 상관없이 검출기의 방향을 어디로 향하더라도 항상 똑같이 나타났다.

이것은 우주의 복사가 은하계 너머에서 온다는 사실을 알려 주는 것이었다.

 

그들은 우주에서 가장 오래된 빛을 본 셈이다. 우주배경복사의 발견으로 빅뱅 이론은 우주 모형의 표준으로 받아들여졌다.

빅뱅 모형에 의해 아직도 적절하게 설명되지 않은 관찰된 우주의 측면이 남아 있다.

초기 팽창 후 우주는 아원자입자와 나중에 원자가 형성될 수 있을 만큼 충분히 냉각되었다.

 

이것이 발생하도록 허용한 물질과 반물질의 불평등한 풍요는 중입자비대칭으로 알려진 설명할 수 없는 효과이다.

이 원시 원소들(주로 수소, 약간의 헬륨 및 리튬 포함)은 나중에 중력을 통해 합쳐져 초기 별과 은하를 형성한다.

천문학자들은 은하계를 둘러싼 알려지지 않은 검은 물질의 중력 효과를 관찰한다.

 

우주의 대부분의 중력 퍼텐셜은 이런 형태인 것으로 보이며, 대폭발 모형과 다양한 관측은 이 과도한 중력 퍼텐셜이

일반 원자와 같은 중입자 물질에 의해 생성되지 않는다는 것을 나타낸다.

초신성의 적색편이 측정은 우주의 팽창이 가속되고있음을 나타내며, 이는 암흑 에너지로

알려진 설명할 수 없는 현상에 기인한 관측이다.

 

 

2.모형의 특징

 

 

빅뱅 모형은 가벼운 원소의 존재, 허블의 법칙, CMB, 우주 거대구조을 포함한 광범위한

관측 현상에 대한 포괄적인 설명을 제공한다.

모형은 물리 법칙의 보편성과 우주론 원리의 두 가지 주요 가정에 의존한다.

 

물리 법칙의 보편성은 상대성이론의 기본 원리 중 하나이다. 우주론 원리는

큰 규모에서 우주는 균질하고 등방성이며- 위치에 상관없이 어떤 방향에서도 동일하다고 말한다.

이러한 발상은 처음에는 가정으로 간주되었지만 나중에 각각을 테스트하기 위한 노력이 이루어졌다.

예를 들어, 첫 번째 가정은 우주의 대부분의 나의에 걸쳐 미세 구조 상수의 가능한 가장

큰 편차가 10-5차라는 것을 보여주는 관측에 의해 테스트되었다.

 

또한 일반 상대성이론은 태양계와 쌍성계의 규모에서 엄격한 테스트들을 통과했다.

지구에서 볼 때 우주는 등방성으로 보인다. 만약 그것이 정말로 등방성이라면,

우주론 원리는 선호되는 (또는 특별한) 관찰자나 유리한 지점이 없다는 더 단순한 코페루니쿠스 원리에서 도출될 수 있다.

이를 위해 CMB 온도 관측을 통해 우주론 원리가 10-5 수준으로 확인됐으며, 1995년 현재 CMB 지평선 기준으로, 우주는 비동질성 10% 크기 정도의 상한으로 균질성을 갖는 것으로 측정됐다.

그 밖에 공간의 팽창(프리드만-르메트르-로버트슨-우커 계량), 입자 지평선의 존재, 열평형화의 특징을 나타낸다.

 

 

3.우주의 종말

 

 

우주론자들은 우주의 미래에 대한 두 가지 시나리오를 생각했다.

우주의 질량 밀도가 임계 밀도보다 크면 우주는 최대 크기에 도달한 다음 붕괴되기 시작한다.

그것은 다시 밀도가 높아지고 뜨거워지며, 시작되었을 때와 비슷한 상태인 대함몰로 끝나게 된다.

또는 우주의 밀도가 임계 밀도 이하인 경우 우주의 팽창이 느려지지만 결코 멈추지 않을 것이다.

 

별 형성은 각 은하에서 성간 가스를 소모하면서 멈출 것이다. 별은 타서 백색 외성, 중성자 별 및 블랙홀을 남긴다.

이들 사이의 충돌은 질량이 점점 더 큰 블랙홀로 축적되는 결과를 낳는다.

우주의 평균 온도는 아주 점차적으로 빅 프리즈에 접근할 것이다. 또한 만약 양성자가 불안정하면,

중입자 물질이 사라지고 방사선과 블랙홀만 남게 된다.

 

결국 블랙홀은 호킹 복사를 방출하여 증발한다. 우주의 엔트로피는 열죽음이라고 알려진 시나리오인 어떠한 조직화된 형태의 에너지도 추출할 수 없을 정도로 증가할 것이다.

가속 팽창에 대한 현대의 관찰은 현재 보이는 우주의 보다 더 많은 부분이 우리의 사건 지평선을 넘어 우리와 접촉하지 않게 될 것임을 의미한다. 최종 결과는 알 수 없다.

 

우주의 ΛCDM 모형은 우주 상수의 형태로 암흑 에너지를 포함한다.

이 이론은 은하계와 같이 중력에 의해 결합된 시스템만이 함께 남아 있을 것이며

우주가 팽창하고 냉각됨에 따라 그들 역시 열죽음의 대상이 될 것을 시사한다.

팬텀 에너지 이론이라고 하는 암흑 에너지에 대한 다른 설명은 궁극적으로 은하단, 별, 행성, 원자, 핵 및 물질 자체가

이른바 빅 림(Big Rip) 속에서 계속 팽창하여서 산산조각날 것임을 시사한다.

 

 

4.철학 및 종교적 해석

 

 

우주의 기원에 대한 설명으로서, 빅뱅 이론은 철학과 종교에 중요한 영향을 미치는 봐

그것은 과학과 종교 사이의 담론에서 가장 활발한 영역 중 하나가 되었다.

어떤 이들은 대폭발이 창조자를 암시한다고 믿는 반면, 다른 이들은 대폭발 우주론이

창조자의 개념을 불필요하게 만든다고 주장한다.