우리가 알고 있는 우주는 언제 생겨난 것일까?

어렸을 적 부터 밤하늘의 별들을 바라 보며 저 우주에는 별이 얼마나 있고, 우주는 얼마나 크고 우주 밖에는 또 다른 세계가 있는지, 그리고 우주는 어디서 왔는지 어떻게 탄생이 되었는지 항상 궁금했었다. 우주의 탄생 배경에 가장 많은 설득력을 얻고 있는 것이 바로 빅뱅 이론인데, 쉽게 말해서 하나의 점에서 비롯해서 대폭팔을 통해 우주가 탄생 했다는 얘기이다. 

그렇다면, 우리 인류는 과연 어디에서 기원한것이며 우리가 살고 있는 이 지구와 태양계, 나아가 은하계의 탄생 배경과 어떻게 현재의 모습으로 발전을 했는지 한번 알아보자. 

우주의 탄생 시점 - 빅뱅이론?

천문학자들의 연구에 따르면 우주는 지금으로 부터 약 138억년 무한히 작은 하나의 점에서 부터 대폭팔이 일어나 탄생 했다고 한다. 빅뱅 이론이야 워낙 유명한 이야기고 많이 들어서 익히 알고 있는 내용이지만, 여기서 궁금한 점은 대폭팔로 인해 우주가 탄생하기 전에는 무엇이 존재 했고 어떤일들이 있었는지에 대한 질문에는 아직도 끊이지 않고 논란이 되고 있긴 하다. 아마도 우리가 인식하고 있는 이 시간이란 개념도 우주가 생겨난 이후에 존재하는 것이기 때문에, 빅뱅 이전의 시간이라는 것은 존재 하지 않는것일지 모른다. 먼가 말이 안된다고 해도 여기에 대한 답을 하기는 쉽지가 않다. 

탄생 이후 우주의 발전 과정을 한번 살펴 보자. 빅뱅 이후에 우주는 엄청나게 뜨거운 덩어리 형태 와 작은 입자들고 구성이 되었다. 현재 우리가 알고 있는 원소들의 기본 재료인 양성자, 중성자, 전자가 바로 빅뱅이 우주 탄생 바로 1000분의 1초 안에 모두 만들어 진 것이다.  여기서 만들어 진 양성자가 우주에 가장 많이 존재 하는 원소인 수소의 원자핵이다. 막 탄생된 덩어리 형태의 우주는 매우 뜨겁고 밀도가 높기 때문에 수소 원자핵이 핵융합 반응을 일으켜서 헬륨 원자핵이 만들어 지는 것이다. 탄생 후 3분이내에 수소와 헬륨이 만들어 지고 지금 우리가 관찰할 수 있는 별과 은하를 형성 한다. 

이런 탄생 배경과 발전 과정은 빅뱅 이론을 접한 지금의 관점에서는 받아 들이기 어렵지 않지만, 예전에는 어느날 갑자기 생겨나서 팽창하는 우주에 대해서 굉장히 불편하게 생각하였다고 한다. 우주가 팽창을 지속한다면 우주의 밀도는 계속해서 낮아지게 될 것이고, 결국엔 모든 물질이 공간에 퍼져서 아무것도 남지 않게 될텐데, 이런 상상은 사람들로 하여금 받아들이기 힘든 것이였던것일 지도 모른다.  

정상 상태 이론 등장 

그렇다면 어떻게 우주가 계속 팽창하면서도 한결같은 모습을 유지 할 수 있는 것이란 말인가? 여기서 등장한 이론이 정상상태의 핵심이론인데, 우리가 팽창 하는 과정에서 만들어지는 새로운 공간에 물질도 함께 새로 만들어 진다는 얘기다. 얼핏 들으면 빈 공간에 계속 해서 새로운 물질이 형성이 된다는 게 이상하게 들릴지 모르겠다. 하지만 사실 빅뱅이론 처럼 어느 한점에서 한순간에 모든 우주 물질이 만들어 졌다는 주장 보다는 서서히 우주 물질이 지속적으로 발전해 왔다는 설정이 오히려 더 합리적인 주장이라는 얘기다. 

재미있는 것은, 정상상태 이론의 대표자인 프레드 호일이  우주가 한점에서 '펑' 하고 대폭발(big bang) 하고 생겨났다며 빅뱅 이론을 깍아 내리며 비판을 하였는데, 빅뱅 이론의 창시자인 가모프는 이를 흥미롭게 받아 들여 자신의 이론을 '빅뱅 이론' 이라 칭하며 지금의 유명한 빅뱅 이론이 되었던 것이다. 가모프 이후에 다른 천문학자들로 인해 빅뱅 이론은 더욱 신뢰를 갖게 되었는데, 빅뱅 초기의 엄청난 고온, 고밀도 상태의 우주가 팽창하며 냉각할 때의 밀도와 온도 관계식을 만들어 내어 우주 배경 복사의 존재를 처음으로 예측 해 내었다. 

빅뱅 이론의 부상

1964년에 천문학자 아노 펜지어스 와 로버트 윌슨은이 1940년 대에 예측 되었던 우주배경복사를 발견을 하게 되었고, 우주배경복사는 빅뱅 이론의 설득력 있는 신뢰를 안겨주었다. 우주배경복사는 별빛과 성간 먼지들 사이의 상호작용으로 생겨난 것이라 추측을 하였고, 이 복사가 빅뱅의 잔해라는 걸 증명해 내었다. 이 후, 정상 이론에 대한 관심을 차츰 줄어들었고 1970년대에 들어서 빅뱅 이론이 우주 탄생의 정설로 자리 잡게 된다. 

결국 모든 우주 물질은 하나의 무한한 작은 점에서 시작이 되었고, 결국 모두 하나에서 부터 시작이 되었고 우리 모두는 같은 뿌리를 가지고 있다라는 얘기가 될 수 있을것이다. 여기까지 우주 탄생의 시점에 대해서 알아 보았다, 알면 알수록 알쏭달쏭하고 신기한 것이 우주가 아닐 까 싶다.  관련해서 여러가지 재미있는 가설들이 나오고 있는데, 근래에 나온 민간 가설에 의하면 수많은 은하계가 복잡하게 서로 얽켜 있는 모습을 찍은 사진을 보면 인간 뇌의 시냅스 구조와 매우 흡사하여 이 현상을 가지고 이 모든 우주는 가늠할 수 없는 거대한 어떤 생명체의 뇌 라는 '프랙탈 우주론(Fractal Cosmology)을 주장하는 내용인데,  다소 당혹스러운 주장 일 수 있으나 어디까지나 가정을 두고 하는 얘기 이며, 개인적으로 단순히 은하단 과 뇌 시냅스 형태가 비슷해 보인다고 단정짓는 건 좀 너무 공상가설 이라는 생각이 든다. 우주를 프랙탈로 대입을 한다면 어디서 부터 시작이고 끝이 없는 무한반복 개념인데 무슨 의미가 있을까 싶다. 차라리 빅뱅에 의해 생겨 난 우리가 사는 이 우주라는 공간 개념의 또 다른 차원의 우주가 존재 한다는 다중우주론이 좀더 설득력 있지 않을까 생각이 든다.