빅뱅 우주론 (Big Bang)
빅뱅 이론
빅뱅이론이란 우주가 어떤 한 점에서 탄생한 후 지금까지 팽창하여 오늘의 우주에 이르렀다는 이론이다.
빅뱅이론은 현재 우주모델의 표준이며 강력한 과학적 증거들을 가지고 있습니다.
우주가 어떤 한 점에서 생겨나 지금까지 약 140억년 정도의 나이를 가졌다는것과 양자론, 일반 상대성이론으로 플랑크 타임 이후의 우주 진화를 설명 할 수 있고 예측도 가능합니다.
빅뱅이론과 정상우주론
빅뱅이론
빅뱅 이론은 우주가 왜 대폭발을 일으켰는지에 대해 답 할 수 없었으며 정확성도 불확실하여, 허블이 계산한 약 20억년이라는 우주의 나이가 지구의 나이 약 46억년보다도 짧다는 모순이 생겼습니다.
그러므로 우주는 영구불변하다는 질문이 계속 남아 있었어 1948년에 영국의 본디, 골드, 호일 등은 ‘정상 우주론’을 발표하였습니다.
정상 우주론
정상우주론에서는 우주가 영구불변하여 우주의 탄생점을 생각 할 필요가 없고,지구의 나이와도 모순이 생기지 않았지만 정상 우주론에서는 진공에서 물질이 생긴다는 최대의 문제점이 있습니다.
우주가 팽창한다는 사실은과거에 무엇인가 극심한 변화가 있었다는 증거입니다.
우주팽창을 과거로 거슬러 올라가 보면 모든 물질이 한곳에 모여 있는 ‘시작점’에 이르게 될 것입니다.
즉 우주의 모든 질량이 밀도로 압축되어 있는항태를 ‘특이점’ 이라 합니다.
빅생이론과 팽창하는 우주
천문학자들은 빅뱅이 공간 안에서 일어난 것이 아니라 빅뱅으로 인해 공간이 창조 되었다고 생각하였습니다.
빅뱅이전에는 공간, 시간, 물질도 존재하지 않았고, 그 모든것들이 모두 빅뱅으로 창조된 것이라고 믿었습니다.
즉 없는 상태라고 할 수 있는데 상상하기 쉽지 않고 설명이 쉽지 않습니다.
빅뱅으로부터 나온 물직은 입자들이 빽빽이 모여 있는 가스형태였을 것이고 이 가스들은 팽창하면서 냉각했고 몇 백만 년 뒤 점점 더 작은 가스구름들로 부서지기 시작했을 것입니다.
때로 이 구름들이 부분적으로 뭉쳐져 은하를 형성하기도 했으며 오늘날에도 우리는 은하들 사이의 공간이 팽창함으로써 은하들이 계속 멀어지고 있는 것을 볼 수 있습니다.
문제점
빅뱅이론에 의하면 우리 우주는 뜨거운 불덩이에서 시작되었다고 할 수 있지만 빅뱅 이론으로는 우주가 탄생한 순간을 설명할 수 없습니다.
우주 탄생 1초 후 부터는 설명이 가능하다.
1초라 하면 우리 생활에서는 아주 짧은 시간이지만, 최초 1초의 우주탄생과정에서는 굉장히 중요한 순간입니다.
인플레이션 이론
갓 태어난 우주는 아주 작았지만 그 속에는 무한이라고 할 수 있는 진공의 에너지로 가득 차 있었습니다.
일반 상대성 이론에서는 진공 에너지가 마이너스의 압력을 가지고 있어서 공간을 급격히 팽창시킨다고 알려졌습니다.
우주의 인플레이션 (inflation) 이란 우주 탄생 10-36초 후 우주는 빠른 속도로 팽창을 하여 짧은 시간 사이에 대단한 크기로 커졌다는 의미입니다.
이런 인플레이션이 일어났었던 원인은 진공에너지에 의한 팽창을 가속화 시키는 효과에 있다고 보여집니다.
보통 진공이라고 해도 전자기파 등의 다양한 요동은 당연히 그 에너지도 있습니다.
공간은 원자보다 작은 마이크로의 규모로 보면 복잡하게 구부러져 있는데 그 공간의 구부러짐에 의한 에너지가 있을 가능성도 있습니다.
결국 공간에는 입자가 없는 진공상태에서도 에너지가 어떠한 이유로 봉쇄되지 않는 한, 공간에는 에너지로 가득 차 있게 되다고 나타나고 있습니다.
아인슈타인의 정적인 우주
아인슈타인 (Albert Einstein)은 일반상대성이론을 발표하는데, 이 이론에 기반을 두고 우주론을 만들었으며 이론을 세울 때 우주가 동적인 우주라 행각하지 못했습니다.
1915년 때까지 관측된 우주의 모습은 정적이였기 때문에 아인슈타인은 정적인 우주의 모습을 연구하고 기술하려 했습니다.
은하들은 서로 당기기만 하고 밀어내지는 않기 때문에 유한의 개수의 은하를 가지고 정적인 우주를 역어 놓으면, 그 우주는 중력에 의해 바로 붕괴될 것 이였습니다.
그래서 아인슈타인은 은하들 사이에는 중력 이외에도 서로 밀어내는 척력이 작용해야 한다는 억지스러운 주장을 하였습니다.하지만 이주장은 에드윈 허블 (Edsin Hubble)의해 우주가 정적이지 않을 수 있다는 사실이 밝혀지면서 사라지게되었습니다.
당대의 우주론 연구자들은 팽창우주에 관련된 중력방정식의 답을 구하기 위해 연구했는데 이 연구 결과를 통해 알 수 있는 단 한 가지는, 팽창우주에서 팽창속도는 점점 감속하고 있다는 것입니다.
따라서 우주의 크기는 시간에 따라 늘어나되 점점 감속되어진다고 알려졌습니다.
우주 팽창을 발견한 허블
우주가 팽창하고 있음을 최초로 발견한 에드윈 허블은 1929년 윌슨산 천문대의 망원경을 이용해 최초로 발견했습니다.
허블은 은하들이 방향에 관계없이 우리 은하로부터 2배, 3배 이상 후퇴하고 더 먼 거리에 있는 은하는 거리에 정비례해 더 빨리 후퇴한다는 것을 알아냈습니다. 여기에서 주의할 점은 우리은하를 우주의 중심이라고 생각해서는 안됩니다.
