우주의 신비/우주 이론 9

중력파와 상대성 이론

17세기 대표적 학자인 아이작 뉴턴은 시간과 3차원 공간을 별로 다루는 중력 이론을 내세우며, 중력의 작용이 순간적으로 일어난다고 가정하였다. 즉, 질량이 가진 물체가 가속하더라도 시간이나 공간에는 아무런 변화가 일어나지 않는다는 것이다. 1905년 아인슈타인은 질량을 가진 물체의 가속 운동에 의해 시공간에 잔물결 같은 요동이 발생하고 이것은 빛의 속도로 전달되며 시공간이 요동치게 된다며 뉴턴의 중력이론에 정면으로 반박을 한다. 중력파의 존재 아인슈타인은 바로 이 중력작용을 고려하여 4차원의 시공간을 기술할 수 있는 이론인 '상대성 이론'을 발표한다. 이듬해 1906년에 중력파의 존재를 이론적으로 예측 하는 논문을 발표하며, 상대성이론을 기술할 때 중력파의 작용이 빠지지 않게 된다. 이론이 발표되고 수십..

호킹복사와 블랙홀의 증발

지난 달 21세기를 대표하는 이론 물리학자 스티븐 호킹 박사가 세상을 떠났다. 그는 블랙홀이 만들어지면 에너지를 방출해 내기 시작하는 질량을 상실하기 시작한다는 이른바 "호킹 복사(Hawking radiation)" 이라는 증발 이론을 발표해 큰 업적을 남기며 공로를 인정 받았다. 그렇다면 스티븐 호킹이 어떻게 호킹 복사를 찾아내게 되었는지 배경과 과정 그리고 블랙홀에서 빅뱅 이론을 설명하는 열쇠를 찾게 되었는지 한번 알아보자. 스티븐 호킹, 빅뱅 이론에 회의를 갖다그는 무에서 유를 창조할 수 있다는 빅뱅 이론에 대해서 회의적인 시각을 가지고 진실을 밝히고자 연구를 거듭하였다. 그러던 중에 만약 물질이 유에서 무로 사라질수 있다면 빅뱅이론에서 얘기하는 것처럼 무에서 태어나는 것도 가능할 수 있을것이라는 ..

우주의 미래 예측

오늘날 관측우주론은 허블에 의해서 시작을 하였고, 이 후 과학기술 발전에 따라서 거대 블랙홀을 포함한 퀘이사의 발견 그리고 우주를 가득채우고 있는 우주배경복사의 발견, 중력에 의해서 빛이 휘어져 보이는 중력렌즈의 발견 등 많은 발전을 하였다. 우주의 구조와 상태를 더욱 정확히 밝히기 위해서, 팽창하고 있는 우주의 은하단, 초은하단 등 거대 구조의 생성과 진화과정을 연구하고 이를 배경으로 하여 우주 우주가 어떻게 진행 될지 예측해 볼 수 있다. 이 목표를 이루기 위해서는 다양한 관측과 이론을 통해서 시도를 해봐야하는데, 이 중 최근 가장 논란이 되었던 우주 나이와 우주 인자 에 대해서 간략히 알아보도록 하자. 과거와 미래를 우주인자 우주의 구조 및 상태를 알기 위해서는 우주 물질의 양과 은하의 운동상태에 ..

우주는 언제까지 팽창 할까? (인플레이션 우주)

지금까지 우리는 우주가 139억년 전 우주대폭발(빅뱅)에 의해 현재의 우주가 생겨났고, 그의 여파로 인해 현재까지도 팽창을 계속 하고 있다는 사실은 이제 상식적인 수준이 되었다. 하지만 궁금증이 생겼다. 그렇다면, 이러한 팽창이 언제까지 지속 될 것이며 팽창이 멈추었을 때의 우주는 어떤 모습일지 천문학자들 사이에서도 서로 의견이 많이 다르다. 과연 우주에 끝이란게 존재 할까? 모든 생명체와 같이 우주도 나이를 먹으면 언젠간 소멸하지 않을까? 이런 호기심과 궁금증에 기반하여 여러 가지의 우주론이 등장하고는 있지만 아직까지도 우주는 커다란 미스테리로 남아있다. 무한한 우주의 시초 우리가 지구 밖에서 지구를 바라 볼 수 있듯이 우주의 끝이 있다면 그 넘어에서 우주를 바라 보면 어떤 모습일까? 오늘날 우주론의 ..

만물은 무엇으로 이루워져 있는가 - 초끈이론

초끈이론(superstring theory) 이란, 우주를 구성하는 최소단위를 연속해서 진동하는 끈으로 보고 우주와 자연의 원리를 밝히려는 이론으로서 1970~80년대에 미국의 물리학자, 존 슈워츠 와 영국 퀸 메리 대학의 마이클 그린 등이 발전 시킨 이론이다. 초끈이론은 우리가 사는 이 공간은 11차원으로 존재하고 있고, 이 세상의 모든 만물은 끈으로 이루어져 있다는 것이다. 즉, 우주의 구성 요소 하나하나 가 고유의 진통패턴을 갖고 있는 '끈' 이라는 관점에서 시작한다고 말하고 있다. 그렇다면 초끈이론은 어떠한 배경에 의해서 생겨났고, 구조와 문제점에 대해서 알아보자 만물은 무엇으로 만들어져 있는가? 고대 그리스 철학자들로 부터 오랫동안 제기되어 왔던 물음이다. 우리 세상은 무엇으로 이뤄져 있으며 우..