날마다 천체물리( Astrophysics for People in a Hurry)-2

이번에 리뷰할 책은 '날마다 천체물리( Astrophysics for People in a Hurry)'라는 책입니다.

저자-닐 디그래스 타이슨
장르-물리학
평점-(3번에 나누어서 리뷰할 것이라 마지막에 하겠습니다.)

이번 리뷰는 5~8장이 될 것입니다. 지금보니깐 영어제목이 바쁜 사람들을 위한 천체물리인데 읽으면 읽을수록 느끼는 것이지만 바쁜 사람들은 이해하기 힘들 수도 있다는 생각이 많이 드네요. 리뷰 진행하겠습니다.

5장과 6장에서는 암흑물질, 암흑에너지가 왜 도입이 되었고, 그것이 현재 무엇을 설명하고 있는지에 대해 설명하고 있습니다.

우주상수란 빈 공간에서도 에너지를 갖는다는 것을 의미합니다. 왜냐하면 빈 공간에서는 시공간이 휘어지거나 물질의 수렴, 발산이 없기 때문에 질량(=에너지)이 0이 아니기에 우주상수가 존재함을 알 수 있습니다.

우주상수항이 추가된 계기는 아인슈타인이 우주가 팽창하지도, 수축하지도 않는 우주를 설명하기위해 추가 하였습니다. 이것이 암흑 에너지가 나타나게 된 이유입니다. 허블이 우주가 팽창한다는 관측결과를 발표하면서 아인슈타인이 자신의 정적인 우주관이 잘못되었다고 인정하며 항을 방정식에서 제거하는 사건이 있었습니다. 그렇기에 20세기 중반에는 우주상수의 값을 0으로 가정하는 것이 일반적이었지만 1998년 Ia 초신성을 관찰하던 중 우주가 가속 팽창한다는 사실이 밝혀졌습니다. 따라서 암흑 에너지는 양의 값을 가져야 하고, 따라서 현재는 우주상수가 양의 값을 가진다는 것이 정설이 되었습니다. 이런 우주상수의 측정은 은하의 후퇴 속도로부터 측정한 결과 현재 로 받아들여집니다. 그러나 양자장론을 적용하면 실제 값보다 배 이상 큰 값이 예측됩니다. 이것을 진공파탄이라고 부르는데 아직까지 해결이 안되고 있습니다.

8장에서는 중력이 은하, 별의 형태에 어떤 영향을 주는지 또한 물질이 다르다는 것이 어떤 영향을 주는지에 대해 이야기를 나눕니다. 이 부분에서 잠시 다중우주에 관한 이야기가 잠시 나오게 되는데 책에서는 대표적인 예 1가지인 호주머니 우주, 다른 말로 누벼이은 다중우주라고 합니다. 간단히 설명하자면 우주의 크기가 공간적으로 무한하다면 우리가 관측 가능한 우주의 모습과 비슷하거나 같은 모습을 가진 또 다른 우주가 그 너머에 존재할 것이라는 이론입니다. 또 다른 다중우주의 예로는 인플레이션 다중우주가 있습니다.

이 이론은 ‘eternal inflation'이론에서 유도되었습니다. 영원히 지속되는 인플레이션 도중에 어떤 곳에서만 인플레이션이 종료되고 빅뱅이 일어나는 과정이 무수히 반복된다고 말하는 이론입니다. 즉 지금 이 순간에도 어디에선가 인플레이션이 일어나고 빅뱅이 일어나 우주가 탄생하다는 의미로 해석됩니다. 이 이론에서 서로 다른 우주들은 중력을 통해 영향을 줄 수 있고 팽창을 하다 만다면 흔적을 남긴다고 주장하기에 그것을 찾고 있습니다. 또 다른 다중우주의 예들로는 양자 다중우주, 경관 다중우주, 시뮬레이션 다중우주, 주기적 다중우주가 있습니다. 그중 경관 다중우주는 초끈이론에 따라서 칼라비-야우 다양체가 기본 입자의 수나 여러 가지 기본적인 상호작용을 결정한다고 말합니다. 각각의 칼라비-야우 다양체에 해당하는 우주들이 경관을 이룬다고 하여서 붙어진 이름이 경관 다중우주라고 합니다.

양자역학적 다중우주는 주체가 어떤 것을 결정하는 순간에 우주는 초래될 수 있는 모든 가능한 결과의 개수만큼 갈라져나갑니다. 양자적 전이가 일어났기 때문이라고 할 수 있습니다.