다중우주론에 대한 이해

우주의 끝에는 무엇이 있을까요? 실제로 우주의 끝을 관측하거나 만져보기는 불가능할지 모르지만, 그 너머에 무엇이 있을지는 상상해 볼 수 있습니다. 가령 우리가 살고 있는 우주가 아닌 또 다른 우주가 있을 수도 있고요. 정답은 모르지만 이처럼 현재 살고 있는 우주가 아닌 다른 우주가 더 많이 존재한다는 이론이 바로 다중우주론입니다. 이번 시간에는 다중우주론에 대해 살펴보겠습니다.

 

1. 다중우주론이란?

다중우주론은 말 그대로 다양한 우주들이 동시에 존재한다는 가설입니다. 다중우주론에서 우주는 여러 우주들이 독립적으로 발전하며, 각각은 우리 우주와는 다른 물리적 특성을 가질 수 있다고 가정합니다. 따라서 각 우주에 따라 다양한 초기 조건, 물리 상수, 입자 집합, 상호작용 등을 가지며, 우리가 알고 있는 물리 법칙과는 다른 물리 법칙이 적용될 수 있다 주장합니다.

 

다중우주론에서 말하는 다중우주도 크게 2가지 유형으로 구분할 수 있습니다.

 

• 멀티버스(Multiverse)

멀티버스에서 여러 우주는 서로 분리된 우주들로 구성됩니다. 이 우주들은 각각은 독립적으로 존재하기 때문에 서로 상호작용하지 않으며, 서로 다른 초기 조건과 물리 상수 등 특성을 가질 수 있기 때문에 각 우주가 다양한 물리 법칙을 따를 수 있습니다. 

 

• 평행우주(Parallel Universe, Parallel World)

평행우주는 우리가 살고 있는 우주와 평행한 차원에서 존재합니다. 멀티버스의 우주들은 우리와 동일한 공간 내에 위치하지만, 다른 차원에서 발전합니다. 서로 다른 차원이기 때문에 상호작용을 할 수 없다는 점과  각 우주가 별개의 초기 조건과 물리 상수 등의 특성을 가질 수 있다는 점은 멀티버스와 같습니다.

 

에멘탈 치즈

 

더 쉬운 이해를 위해 위의 치즈 사진을 가져왔습니다. 치즈의 구멍 하나 하나가 각각의 우주라 생각하는 것이 멀티버스, 또 다른 치즈 덩어리가 있어 다른 차원의 우주를 구성하는 것이 평행우주입니다.

 

 

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2. 다중우주론의 등장 배경

다중우주를 소재로 한 많은 영화나 드라마가 있기 때문에 다중우주론이 단순히 사람의 상상에 의해 나온 가설이라 생각하기 쉽지만 의외로 우주의 복잡성과 다양성에 대한 질문에 대한 답을 제시하기 위해 과학적인 연구와 이론 개발의 과정에서 등장하게 되었습니다. 여러 배경이 있는데 그중 주요 요소 몇 가지만 살펴보겠습니다.

 

• 일반상대성 이론에 따른 가능성

일반상대성 이론에 따르면 우주를 일정 기간 팽창 후 다시 수축하는 닫힌 우주, 무한히 팽창하는 열린 우주, 팽창과 수축이 균형을 이루는 평평한 우주 3가지 유형으로 구분합니다. 이 3가지 유형은 우주의 초기 조건(물질 또는 에너지의 양)에 따라 우주의 진화 방향이 달라지며 결정된다고 가정합니다. 이때 현재 우리의 우주는 평평한 우주에 속하는데, 왜 하필 평평한 우주인가 하는 의문점을 낳게 되었습니다. 이 의문점에서 시작하여 초기 조건의 다양성에 따라 무한한 우주들이 존재할 수 있다는 다중우주론이 제기되었습니다.

 

• 인플레이션 이론의 한계

인플레이션 이론(또는 급팽창 이론)에서는 우리 우주가 한 점에서 폭발하는 빅뱅 이후 급격히 팽창하며 형성되었다는 주장 합니다. 하지만 인플레이션 이론은 빅뱅이 일어날 수 있는 특수한 초기 조건이 어떻게 주어졌는지에 대한 설명은 부족합니다. 이 한계를 극복하기 위해 급팽창 이론을 보완하여, 임의의 시공간에서 자발적으로 붕괴가 일어나며, 붕괴가 일어날 때마다 다시 급팽창하며 우주가 태어난다는 가설이 제기됩니다. 즉, 지금도 어느 지점에서는 붕괴와 함께 팽창이 일어나 우주가 태어날 수 있다는 주장입니다.

 

• 양자역학의 다세계 해석

양자역학은 난해한 분야이기에 자세히 설명하기는 어렵지만, 그 핵심은 ‘물질은 관측되기 전에는 존재할 수 없다’ 정도로 우선 이해해 주시면 됩니다. 즉 어떤 물질이 직접 관측되기 전에는 존재 유무를 알 수 없으니 확률적으로 존재한다로 생각할 수 있는데, 다세계 해석의 경우 관측 가능한 결과에 따른 각각의 우주가 존재한다고 주장합니다.

 

이외에도 다른 다양한 배경이 되는 이론이 많이 있는데, 결국은 우주의 기원에 대한 근본적인 답을 찾기 위해 다중우주론이 고안되었으며 아직까지 실질적인 증거가 나오지는 않은 상황입니다.

 

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3. 다중우주론의 의의

다중우주론은 아직까지 실험적인 검증이나 다른 과학적 증거를 갖추고 있지 않기 때문에, 비판하는 과학자들도 많이 있었습니다. 하지만 과학적인 증거가 없다고 해서 다중우주론의 등장이 아무 의미가 없는 것은 아니었습니다.

 

현재의 우주가 관측되기 위해서는 매우 특수한 초기 조건이 갖추어져야 했습니다. 다중우주론을 통해 이러한 특수 조건을 벗어나 새로운 초기 조건과 물리 법칙을 조합해 보며 우주의 복잡성과 다양성에 대한 새로운 시각을 가지게 되었습니다.

 

또한 다중우주론이 단순히 상상에 기반한 것이 아니라 양자역학, 일반 상대성 이론 등과 같은 기존의 물리 이론들과 연결되어 있기 때문에 우주의 기원과 진화 등 근본적인 질문에 대한 답을 찾기 위한 연구의 일환으로 계속해서 발전하고 있습니다.

 

 

만약 또 다른 우주가 정말로 존재한다면 우리 인간의 존재는 어떤 의미를 가지고 있을까요? 또 다른 내가 존재하는 것인지, 존재한다면 나는 고유한 존재가 맞는 것인지, 지금 내가 겪고 있는 일은 우연의 산물일지 필연의 결과일지 등 단순히 과학적인 의미를 넘어서도 다중우주론은 우리 인생에 대해서도 많은 질문을 던지게 만드는 것 같습니다. 무엇이 정답인지는 알 수 없지만 우리 모두가 각자 고유의 가치를 지닌 소중한 존재라는 것은 틀림없습니다. 오늘 하루도 많은 일이 있었을 텐데 길과 희망을 잃지 않고 달려 나가시기 바랍니다.