[과학과 미래] 과학계 '평행 우주론' 확산 > 행 성

[속보, IT] 2003년 05월 28일 (수) 15:21

올 초 전 세계 과학자들의 시선이 미국 항공우주국(NASA)에 쏠렸다.

당시 NASA의 우주 전파망원경은 우주 곳곳에서 나오는 특수한 전자기파를 탐색하고 있었다. 현대 우주론에 따르면 이 전자기파에는 우주의 생성과 진화에 대한 정보가 담겨 있고, 이로부터 우주의 크기를 가늠하는 것도 가능하다.


과학자들의 관심이 집중된 부분은 바로 이 '우주의 크기'에 관련된 것이었다. 우주가 무한한가 유한한가에 따라 우주에 대한 이론이 크게 달라지기 때문이었다.


관측 결과는 우주가 무한하다는 사실을 강력히 시사했다. 이 결과를 놓고 미국 펜실베이니아대 맥스 테그마크(물리학)교수는 과학전문지 '사이언티픽 아메리칸' 최근호에서 다음과 같이 말했다.


"우주가 무한하다면 우리가 관측할 수 있는 한계 너머 어딘가에 우리가 살고 있는 곳과 똑같은 다른 우주, 심지어 나 자신과 똑같은 존재가 있을 수 있다."


이처럼 우리의 우주는 전체 우주의 일부분이며, 세상에는 수많은 우주가 존재한다는 이론을 '평행우주론(parallel universe)'이라고 한다.


◇제2의 '나'=평행우주론 가운데 첫번째는 '우주가 크더라도 중력이라든가, 전기.자기장 같은 물리 현상은 우주 어느 곳에서나 똑같이 일어난다'고 주장하는 것이다.


실제 이런 우주에서는 어딘가에 나와 똑같은 존재가 있게 된다. '우주가 무한하다'는 사실이 이런 마술을 부리는 것이다.


예컨대 동전을 열번쯤 던졌는데 앞이 다섯번 계속 나오는 경우는 별로 없겠지만, 천번쯤 던지면 그 가운데 다섯번 연속 앞면이 나오는 경우가 있을 것이다. 1억번을 던지면 20~30번 연달아 같은 면이 나올 수도 있다.


'1억'도 '무한'에 비하면 티끌조차 안된다. 동전을 '무한히' 던지면 앞면이 1억번 연속 나오는 것조차 가능하다.


나아가 로또 복권을 사는 것을 무한히 반복할 수 있다면, 1등에 1백번 연속 당첨될 수도 있다.


우주에서 일어나는 일도 마찬가지다. 사람이 생기는 것은 결국 원자들의 결합에 의한 것. 무한한 우주공간 안에서는 나 자신을 이루는 것과 똑같은 원자 결합이 생길 확률이 얼마든지 존재하고, 따라서 어딘가에는 나와 똑같은 존재가 있다는 것이다.


과학자들의 확률 계산에 따르면 지구를 중심으로 반지름 약 3조5천억광년(빛의 속도로 3조5천억년 동안 계속 가는 거리)되는 공간 안에는 나와 같은 존재가 하나쯤 존재한다.


우주의 역사가 1백40억년이니, 3조5천억광년이란 빛의 속도로 우주가 생긴 뒤부터 지금까지 내내 달려도 도달할 수 없는 거리다. 그러나 이조차 '무한'은 아니므로 무한한 우주에는 더 많은 수의 '나'가 있을 수 있다.


◇과학의 법칙이 다른 우주=또 다른 평행우주론은 세상에 전혀 성질이 다른 우주들이 여럿 존재한다고 본다. 그곳 다른 우주에서는 태양계와 똑같은 별.행성 무리가 있다고 해도 공전 주기 등이 전혀 다르다.


물리 법칙이 우리 우주와 달라서다. 이리 되면 중력.만유인력.전자기력의 크기도 달라진다.


이 이론을 내세우는 과학자들은 전체 우주가 초기에 엄청난 속도로 팽창하면서 이렇게 물리 법칙이 다른 소(小)우주들이 생겨났다고 주장한다. 우리 우주도 그런 소우주 중의 하나라는 것이다.


이 이론은 또 '왜 우리 우주가 존재하는가'에 대한 해답도 내려 준다.


사실 과학자들은 우리 우주의 존재에 대해 의문을 가져왔다.


물질을 구성하는 원자는 양성자와 전자가 전기적인 힘으로 결합해 생긴다. 그런데 만일 전자기력이 지금보다 4%만 약했다면, 양성자와 전자를 한데 붙잡아 둘 수 없어 원자를 이루는 것이 불가능하다.


당연히 별이나 생명체도 존재할 수 없다. 또 양성자가 지금보다 0.2%만 무거웠더라도 마찬가지로 안정된 원자가 탄생할 수 없다는 계산이 나온다.


결국 우리 우주는 물리적인 힘이나 기본 입자의 질량 등이 아주 절묘하게 균형을 이뤄 만들어졌다는 얘기다. 이를 놓고 과학자들은 "어떻게 그런 우연이 가능할까"라는 의문을 가졌다.


평행우주론은 이에 대해 다음과 같은 답을 준다.


"무한한 우주 안에 수많은 소우주가 있다. 그 중에는 물리적 성질들의 균형이 잘 맞은 것들이 있을 테고, 그 가운데 하나가 바로 우리 우주다. 우리와 물리적 성질이 달라 별과 생명체가 없는, 그저 공간 뿐인 소우주도 수없이 많을 것이다."


◇선택이 우주를 만든다=만일 내가 지금과는 다른 직장을 택했다면 인생은 어떻게 됐을까. 평행우주론 가운데 하나는 "지금 당신이 다른 회사에 입사해 다른 인생을 살고 있는 우주가 존재한다"고 주장한다.


사람뿐 아니라 물질을 구성하는 입자들에도 이런 '선택'의 순간이 있다. 양성자가 하나 있다고 하자. 그 옆에 전자가 있다면 양성자는 전자와 결합해 수소 원자가 될 수도 있고, 결합하지 않은 채로 공간을 떠돌 수도 있다.


우리가 보기에 양성자는 결합을 하지 않는 쪽을 택했다. 그러나 결합해 수소 원자가 된 상태를 담은 우주도 있다는 것이 이 평행우주론의 요체다.


과학이론이라기보다 일종의 사상이나 철학 같지만, 사실 이는 물리학의 한 분야인 양자 역학의 개념에서 나온 우주론이다.


세종대 이희원(천문우주학)교수는 "양자 역학에 따르면 다른 선택에 따른 인생이 담긴 우주는 우리가 관찰할 수 없다"면서 "이 때문에 타당성을 실험적으로 검증할 수 없어 보인다는 것이 이 이론의 한계"라고 말했다.

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