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다중우주
다중우주(多重宇宙)란 수없이 많은 여러 개의 우주가 동시에 존재하는 세상을 말한다. 멀티버스(multiverse)라고도 한다. 멀티버스는 여러 개를 뜻하는 '멀티'(Multi)와 '우주'(Universe)의 합성어이다.
목차
개요
다중우주는 우리가 살고 있는 우주 한 개뿐만 아니라 알 수 없는 다른 곳에서도 많은 우주가 존재하고 있다는 개념이다. 많은 조건과 영향에 의해 여러 개의 다른 우주로 나누어져 우리가 보지 못하는 곳에서 끊임없이 우주들이 탄생하고 있다는 가설이다.
4단계 분류법
미국 MIT 물리학자인 맥스 테그마크(Max Tegmark)가 논문에서 밝힌 분류법에 의해 다중우주가 4단계로 분류되었다. 맥스 테그마크는 1994년 캘리포니아 대학교 버클리 캠퍼스에서 물리학을 공부하였고 박사 학위를 수여받았다. 맥스 테그마크는 200편이 넘는 논문을 썼고 9편이 500회 이상 인용되었다. 2006년 영국의 과학 잡지 뉴사이언티스트(New Scientist)가 미래에 대해 예견한 50명의 과학자에 포함되있었다. 또한 BBC등 많은 다큐멘터리와 과학 프로그램에 나와 인터뷰를 하였다.[1] 맥스 테그마크는 수많은 다중우주를 분리하고 정리하기 위해 논문 '평행우주'에서 제4단계 분류법을 제시하였다.
1단계
1단계 다중우주인 누벼이은 다중우주는 사람이 관측할 수 있는 범위 외에서도 수많은 우주가 있을 것이라는 개념이다. 우주의 크기가 한계가 없다면 우리 우주와 유사한 물리법칙을 가진 우주들이 무한대로 존재한다는 것이다. 우리 우주의 끝에 다다르면 우리 우주와 비슷한 또 다른 우주가 나오고 그 것이 되풀이된다. 수많은 우주들이 다 같은 공간에 있기 때문에 유사한 물리법칙이 성립된다. 브라이언 그린(Brain Greene) 교수가 쓴 저서 <멀티 유니버스>에는 예시로 트럼프 카드를 든다. 52장으로 구성된 트럼프 카드의 조합 경우의 수는 52!(팩토리얼)인데 무한히 게임을 진행하면 언젠가는 동일한 카드 조합을 얻을 가능성이 있는데 이 원리가 누벼이은 다중우주의 포인트이다. 무한의 존재에 대해 아직 정확히 알 수 없다며 반박하는 의견도 있다. 하지만 우주배경복사 관측위성인 'WMAP'의 측정 결과 우주가 무한하다는 가능성이 큰 것으로 나왔다.
2단계
인플레이션 다중우주
2단계 다중우주인 인플레이션 다중우주는 우리 우주의 물리법칙과는 다른 물리법칙을 가진 다중우주가 존재한다는 개념이다. '버블우주', '주머니우주', '스위스 치즈 우주'라고도 불린다. 이 개념은 '인플레이션 이론'에서 비롯되었다. '인플레이션 이론'이란 우주가 초기에 급팽창한다는 이론이다. 그런데 '인플레이션 다중우주' 이론에서는 이 인플레이션이 한번이 아니라 우주 곳곳에서 여러 번에 걸쳐 일어난다. 팽창이 여러 번 되면서 우주 곳곳에 우주들이 새로 생겨나는데 새로운 우주들은 입자의 특성이 원래와 다르기 때문에 다중우주에도 물리법칙이 비슷하다고 주장하는 '누벼이은 다중우주'와는 달리 물리법칙이 아예 다른 우주가 태어난다.[2]
비판
이 이론의 바탕인 '인플레이션 이론'이 아직 완벽하게 증명되지 않아 동의하기 어렵다는 의견이 있다. 조지 엘리스 교수는 과학 잡지 '사이언티픽 아메리칸'(Scientific American)에서 인플레이션만으로 다중우주에 다른 물리법칙이 있다고 할 수는 없다며 반박하였다.
주기적 다중우주
다른 멀티버스 이론들은 여러 개의 다중우주들이 동시에 존재하는 형태였지만 2단계 다중우주인 주기적 다중우주는 일정한 간격으로 나타났다 사라지는 다중우주 이론이다. 보통 우주 내 모든 물질을 포함하는 초원자가 폭발해 우주가 생성되었다는 '빅뱅'[3]을 우주의 시작으로 알고 있다. 하지만 '주기적 다중우주' 이론에 의하면 빅뱅 이전에도 우주가 존재할 수 있다고 보는 것이다. 이 이론으로 의해 우주의 시작과 끝이 없어지면서 빅뱅이론과 인플레이션 우주론의 해결하지 못했던 점을 풀 수 있다. 빅뱅 우주론에서는 빅뱅과 빅 크런치를 반복하는 진동하는 우주모형이 있고, 끈 이론에서는 3차원 브레인의 주기적 충돌로 인해 빅뱅이 주기적으로 일어난다는 이론이 있다. 이를 '에크프로틱 우주'(ekpyrotic universe) 이론이라고 한다. 이 이론은 빅뱅 이전에 무슨 일이 있었는지에 관해 다룬다. 다중 우주들은 더 높은 차원 안에 들어있는 거대한 막(brane) 같은 것이고 이 막들이 주기적으로 충돌했다가 멀어졌다가 다시 충돌하는 되풀이되는 움직임을 보인다고 하는 것이 에크프로틱 우주 이론의 주장이다. 그리고 두 막이 충돌할 때 벌어지는 현상이 바로 빅뱅이다. 따라서 지금 우리가 살고 있는 우주가 만들어지게 된 빅뱅은 아마 최초의 빅뱅이 아닐 수도 있다. 이 충돌과 떨어짐이 반복되면서 우주가 탄생하고 없어지는 과정이 반복된다고 하는 것이 바로 에크프로틱 우주 이론이다.[4]
비판
브라이언 그린(Brain Greene) 교수는 저서 <멀티 유니버스>에서 관측을 통한 증명을 하지 않았다며 '주기적 다중우주' 이론을 비판하였다. 관측의 증거로 가능성이 높은 것은 우주 초기의 중력파(질량을 가진 물체가 가속운동을 할때 생기는 중력의 변화가 시공간을 전파해 가는 시공간의 잔물결[5]) 이다. 빛을 이용해 관측이 가능한 경계는 빅뱅 이후 38만 년 이후이다. 그 이전은 '중력파'를 통해서만 확인이 가능하다. 미국에서 레이저 간섭계 중력파 관측소(LIGO)에서 중력파 검출을 하고 있지만 아직까진 필요한 만큼 검출하지 못했다고 한다.[6]
랜드스케이프 다중우주
2단계 다중우주인 랜드스케이프 다중우주는 공간 안에 우주상수가 다른 또 다른 우주가 생기며 이 과정이 반복되는 개념이다. '우주상수'란 아인슈타인이 도입한 개념으로 우주 진공의 에너지 밀도에 대한 상수이다. 우주상수가 존재할 경우 우주가 가속 팽창을 야기한다는 이론을 설명할 수 있다. 끈이론이 예측하는 2단계 다중우주 에서는 우주상수를 가지는 우주가 굉장히 많다고 본다. 진공 에너지는 낮은 값일수록 안정한 상태가 되기 때문에 만약 진공 에너지의 분포가 주변보다 낮은 곳이 있다면 안정된 상태이기 때문에 그 값을 진공 에너지로 하는 새로운 우주가 생겨날 가능성이 높다.[7] 랜드스케이프 다중우주에 따르면 우리가 살고 있는 우주는 생명이 태어나기 좋은 곳이지만 매우 특수한 우주는 아니다. 우리가 살고 있는 우주도 서로 다른 우주상수를 지닌 많은 다중우주들 중 하나일 뿐이다.
3단계
3단계 다중우주인 양자 다중세계는 양자역학에 의해 끝이 없는 다중우주가 만들어진다는 개념이다. 양자 다중세계에 의하면 우리가 만들어내는 사소한 행동들에서도 매 순간 갈래가 나뉘어져 수많은 우주들이 생겨나고 있다고 한다. 휴 에버렛 3세(Hugh Everett III)가 주장한 양자 역학의 '다세계 해석'에서 비롯된 다중우주이다. '양자 역학'이란 어떠한 운동이 원자나 분자, 전자 등에 무슨 영향을 끼치는지 알아내는 이론이다. 이 해석은 생사를 모르는 고양이의 상태를 관측하는 순간 붕괴되어 고양이가 살 거나 죽는 세계만 있다고 주장한 '코펜하겐 해석'과 대비된다. '다세계 해석'은 관측을 해도 붕괴하지 않고 그 이후의 상태도 중첩된 것이라고 말한다.[8]
4단계
4단계 다중우주인 시뮬레이션 다중우주는 물리법칙을 자유롭게 바꾼 우주가 존재하거나 창조할 수 있다는 개념이다. 컴퓨터로 시뮬레이션하여 다양한 법칙을 가진 우주들을 만들 수 있다. 그러나 이 이론에 따르면 우리가 사는 이 우주도 시뮬레이션된 다중우주라고 말할 수 있다. 이와 관련해 여러 의견들이 나오고 있다. 이와 비슷한 가설로 '모의실험 가설'이 있다. 옥스포드 대학교 교수 '닉 보스트롬(Nick Bostrom)은 '모의실험 가설'이라는 이론을 주장하였다. 우리가 시뮬레이션 속에서 살고 있다는 것이고 주장은 이러하다.
1. 어떤 존재에 의해, 인공 지능을 가진 컴퓨터 시뮬레이션이 구축될 가능성이 있다.
2. 어떠한 그 존재는, 제작한 시뮬레이션을 수도 없이 실행하기도 할 것이다.
3. 시뮬레이션 안에 살아있는 개체들은, 자신이 시뮬레이션 안에 있다고 의심하지 못할 것이다. 그들은 단지 진짜 세계라고 생각하는 곳에서 평범한 일상을 보내고 있다.[9]
이 설명과 비슷한 가설로 '통 속의 뇌'와 '데카르트의 악마' 가 있다. '통 속의 뇌'란 사람의 뇌를 떼어내 통 속에 넣고 컴퓨터로 하여금 뇌에 자극을 주어서 뇌가 진짜 살아있는 것처럼 생각하게 한다. 뇌는 자신이 사는 세계를 진짜 세계라고 믿고 있고 현재 자신이 통 속의 뇌라는 것을 눈치채지 못한다. 외부 세상을 봐왔던 우리의 경험이 모두 컴퓨터가 만들어 낸 가짜일 가능성을 보여주는 실험이다.
'데카르트의 악마'는 모든 것을 이용해 얻어낸 정보가 확실하지 않다고 가정했을 때 어떤 결론이 나올지 추론한 르네 데카르트의 실험이다. '르네 데카르트'는 "나는 생각한다, 고로 존재한다"라는 유명한 말을 한 프랑스의 철학자, 수학자이다. 데카르트는 어떤 지식에 대한 근거나 추리가 진짜가 아닐수도 있다고 하였다. 사람이 보는 것이 환각이나 꿈이 아니라는 것을 입증할 방법이 없다는 것이다. 데카르트는 이런 생각으로 부터 악마라는 실험을 제시하였다. 강력한 힘을 지닌 악마가 사람한테 간섭하여 가짜 정보를 제공할 수 있다는 실험이다. 우리가 진짜 세상이라고 생각하는 세상이 사실은 어떤 존재가 꾸며내고 시뮬레이션한 세상일 수 있다는 것이다. 데카르트는 이와 같은 실험을 통해 혹시 인간이 악마에게 속아 잘못된 정보를 주입당하고 있다고 하더라도 내가 존재한다는 것은 변하지 않는 사실이라는 결론을 내었다.[10]
비판
다중우주론에 대해 의문을 제기하는 의견들도 있다. 다중우주에 대한 수많은 이론과 예측이 있지만 우리가 직접 관찰하거나 확인해 볼 수는 없다. 현재 관측할 수 있는 우주의 범위는 반지름 약 420억 광년이다. 빛은 매우 빠르지만 공간은 그런 한계가 없어 빛보다 더욱 빠르게 확장이 가능하다. 다중우주 안에서 빛이 출발해도 우리에게 도달할 수 없다는 것이다. 그러므로 다중우주가 있다고 해도 관측할 수 없다. 이런 관측 불가능한 점을 근거삼아 어떤 과학자들은 다중우주론을 반대하기도 한다.
호주 매쿼리대 우주생물학센터 교수인 폴 데이비스(Paul Davies) 교수는 "이것이 과학인가"라는 의문을 표하며 관측 할 수 없는 한계적 상황에서 그 밖의 것을 연구하는 일이 어떤 의미가 있냐며 비판했다. 그러나 폴 데이비스는 근거를 통해 검토가 가능한 결과를 보여줄 수 있는 이론이 밝혀지면 받아들일 수 있다고 말하였다. 물리학자인 폴 슈타인하트(Paul Steinhardt)는 다중우주론에 대해 "괴상하고 부자연스럽고 과학과 사회에 위험한 생각"이라고 말했다.[11]
대중매체에 등장하는 멀티버스
매트릭스
현실이란 무엇인가? 어떻게 현실을 정의하는가? 현실이란 단순히 뇌에 의해 해석된 전기적 신호일뿐이다.
'키아누 리브스'가 주연으로 나오는 SF 영화이다. 1999년 1편이 개봉되었고 2021년 12월 4편 개봉이 예정이다. 사람들이 자신도 모르게 컴퓨터가 시뮬레이션한 가상 현실에서 살아간다. 현실 세계와 컴퓨터가 만들어 낸 가상 세계, 두 개의 세계가 존재한다. 인간은 컴퓨터에 의해 기억이 주입, 삭제되고 지배받는다. 인간을 지배한 인공지능(AI)이 인간의 신체적 에너지를 탈취하고 사용하기 위해 그런 가상 시뮬레이션을 만든 것이다.
마블
우리 세상은 수많은 세상들 중 하나일 뿐, 어떤 세상은 선과 생명이 넘쳐나고 어떤 세상은 악과 굶주림으로 가득하지.
'마블' 시리즈는 멀티버스 설정으로 매우 유명하다. 원작인 마블 유니버스에서 멀티버스는 서로 상호 유사성을 띠는 우주들을 의미하지만 마블 시네마틱 유니버스에서 멀티버스는 아예 다른 차원의 우주를 의미한다. 마블 시네마틱 유니버스(Marvel Cinematic Universe)란 마블 스튜디오에서 제작하는 세계관으로 앞글자를 따서 엠씨유(MCU)라고 불리운다. 마블 스튜디오가 제작한 영화, 드라마가 이 세계관에 속한다. 이 세계관에서 시간여행을 통해 과거의 세계를 바꾸면 원래의 세계에 영향을 미치지 않고 다른 세계로서 갈라져서 서로 각자의 세계로 나아간다고 한다.
영화 '닥터 스트레인지'에서 멀티버스에 대한 언급이 많이 나온다. '에이션트 원'이 '닥터 스트레인지'에게 '도르마무'의 거주지로 나오는 다크 디멘션은 다른 차원에 존재한 공간으로서 도르마무가 이 곳에서 힘을 유지하고 있다고 한다. 2022년 개봉 예정인 후편 '닥터 스트레인지 인 더 멀티버스 오브 매드니스'는 제목에도 들어가 있듯이 멀티버스에 대한 묘사가 더욱 많이 나올 것으로 예상된다.
영화 '앤트맨'에선 양자 영역(Quantum realm)이라는 멀티버스가 나온다. 관찰자가 원자 이하의 크기로 작아질 때 볼 수 있는 세계로 주인공 '앤트맨'이 들어갔다. 플랑크 길이(Planck length, 우리가 보통 알고 있는 공간이 더 이상 존재하지 않게 되는 크기[12])보다 더 작은 곳이라고 추측된다. 이 영역에 대해 '행크'는 "영원히 축소엠에 따라 시간과 공간에 대한 개념들이 무의미해지는 곳"이라고 언급했다. [13]
영화 '어벤져스: 엔드게임'에서는 사라진 사람들을 되돌리고 '타노스'를 무찌르기 위해 과거로 가서 인피니티 스톤을 찾아오는 내용이 그려진다. '브루스 배너'가 '에인션트 원'이 가지고 있는 타임 스톤을 가져가려 하자 '에인션트 원'은 "스톤 하나만 사라져도 그 흐름은 갈라져 버려"라고 하며 과거가 바뀜에 따라 갈래가 나뉘어 새로운 세계가 생겨난다는 멀티버스에 대해 언급한다.
영화 '스파이더맨: 파 프롬 홈' 에서 멀티버스가 언급된다. '미스테리오'는 멀티버스의 개념을 소개하며 자신이 다른 지구인 지구-833에서 왔다고 소개한다. '타노스'의 핑거스냅으로 인해 열린 멀티버스의 틈새를 통해 '스파이더맨'이 살고 있는 지구-616으로 왔다고 언급한다.
각주
- ↑ 〈Max Tegmark〉 , 《위키피디아》
- ↑ 〈인플레이션 다중우주〉 , 《네이버 지식백과》
- ↑ 〈빅뱅〉 , 《네이버 지식백과》
- ↑ 〈주기적 다중우주〉 , 《나무위키》
- ↑ 〈중력파〉 , 《네이버 지식백과》
- ↑ 〈주기적 다중우주〉 , 《네이버 지식백과》
- ↑ 〈랜드스케이프 다중우주〉 , 《네이버 지식백과》
- ↑ 〈다세계 해석〉 , 《나무위키》
- ↑ 〈모의실험 가설〉 , 《위키백과》
- ↑ 〈데카르트의 악마〉 , 《나무위키》
- ↑ 해나무출판사, 〈다중우주는 있다 vs. 없다! 내기의 결과는?〉 , 《네이버 포스트》
- ↑ 〈플랑크 길이〉 , 《위키백과》
- ↑ 〈멀티버스(마블 시네마틱 유니버스)〉 , 《나무위키》
참고자료
- 〈Max Tegmark〉 , 《위키피디아》
- 〈인플레이션 다중우주〉 , 《네이버 지식백과》
- 〈멀티버스(마블 시네마틱 유니버스)〉 , 《나무위키》
- 〈모의실험 가설〉 , 《위키백과》
- 〈다세계 해석〉 , 《나무위키》
- 〈플랑크 길이〉 , 《위키백과》
- 〈빅뱅〉 , 《네이버 지식백과》
- 〈중력파〉 , 《네이버 지식백과》
- 〈주기적 다중우주〉 , 《네이버 지식백과》
- 해나무출판사, 〈다중우주는 있다 vs. 없다! 내기의 결과는?〉 , 《네이버 포스트》
- 〈데카르트의 악마〉 , 《나무위키》
- 〈주기적 다중우주〉 , 《나무위키》
같이 보기
