빅뱅우주론의 문제점과 빅뱅우주론의 보완점 급팽창이론 (인플레이션)

빅뱅 우주론이란?

 

 

 

 

한 순간의 상상할 수 없는 우주의 폭발을 기점으로 현재 우주의 모습까지 이르렀다는 것이 빅뱅 우주론이다. 
빅뱅 우주론은 대폭발설이라고도 하며,

빅뱅 우주론은 현재까지 우주의 생성을 설명하기에 가장 적절한 이론이다.

 

빅뱅 우주론의 문제점

1. 지평선 문제

현재 관측 가능한 우주의 전체 크기는 정확하게 알 수는 없지만  대략 우주의  크기는 지름이  930백억 광년,

우주의 나이는 대략 45억~46억 년으로 추측하고 있다.

우주의 지름을 통해 우주의 공간이 얼마나 넓은지는
예측이 가능할 것이다.

이렇게나 넓은 우주의 끝과 끝이 서로 정보를 교환하려면 138억 년 정도의 시간이 걸린다. 즉, 이러한 시간은 같은 밀도, 온도를 가지기엔 불가능하다.

이처럼 우주 공간의 양극단에 정보 교환이 불가능한 그 두 지점이 왜 같은 밀도, 온도를 가지고 있는가에 관한

의문이 바로 지평선 문제이다.

 

 

 

 

 

2. 우주의 평탄성 문제

우주의 평탄성 문제는 간단하게 설명이 된다.

현재 우주를 관측해 보면 우주는 아주 평탄하게 보이는데

그럼 이 우주가 왜 평탄하게 보이는가? 에 관한 의문이 바로 우주의 평탄성 문제이다.

 

 

3. 자기 홀극(단극자) 문제

자기 단극자란 자석의 N극 혹은 S극만 있는 반쪽 자석을 말한다.

초기 우주에는 자기 홀극이 많이 생성되었다는 것에 기반한다면 오늘날 자기 홀극의 밀도는

상당이 높아 관측될 것이다.

그러나  실제로 (내가 이 포스팅을 적는 지금..  이 시간까지도 자기 홀극인 것처럼 보이는 데이터만 기록됐을 뿐  자기 홀극에 관한 유사한 데이터는) 단 한 개도 관측되지 않았다. 

이렇게 우주 내부의 물질 양만큼  존재해야 하는 자기 홀극들이 왜 아직까지 보이지 않는가?

이러한 의문을 바로 자기 홀극(단극자) 문제라고 한다.

 

+수십 년 동안 자기 홀극을 발견하려는 여러 실험들이 진행되었으나, 아직까지도 관측이 되지 않아

자기 홀극이 정말 존재하는가? 에 관한 의문도 생겼다. 이처럼 자기 홀극이 존재한다는 확실한 증거가 없기 때문에 자기 홀극 문제에 관한 보완점은 보류하겠다.

 

빅뱅 우주론의 문제 보완점

위와 같은 문제점들은 급팽창 이론(인플레이션 이론)의 등장으로 그 문제점이 보완되었다.

 

먼저 지평선 문제를 급팽창 이론으로
해결할 수 있는데,

그것은 바로 우주 급속 팽창이 일어나기 전 빛을 통해 서로 간의 정보를 통일할 시간이 있었다는 것이다.

이것이 오늘날 관측되는 우주 배경 복사의 온도가 같은 이유를 뒷받침한다.

 

마찬가지로 우주의 평탄성 문제도 해결한다.
기하학 적으로 평평한 우주, 우주가 정말 평평한 상태가 되려면 우주의 밀도를 나타내는 상수 Ω값이 1이 되어야 한다  ( Ω=1 )

만약  Ω값이 1을 넘는다면 (Ω>1)  중력의 효과가 커져 우주는 수축할 것이고 기하학 적 모양으로는

삼각형의 내각의 합이 180˚보다 큰 곡률을 갖는다.

또,  Ω값이 1보다 작다면 ( Ω<1 ) 팽창하는 효과가 더 커져 우주는 계속 팽창할 것이고 가하학 적 모양으로는 삼각형의 내각의 합이 180˚보다 작은 음의 곡률을 가지게 된다.

그러나 옛날 당시 Ω값이 관측된 값은 1이 아닌 0.25였기(  Ω=0.25 ) 때문에 과학자들 간에 많은 말들이 오갔으나 1998년 우주의 새로운 에너지인 '암흑 에너지'가 발견이 되면서 기존의 관측 값 0.25와 암흑의 에너지를 더했더니 ( 0.25+암흑에너지) 정확하게 Ω=1 값이 나왔다. 이로써 급팽창 이론은 우주의 평탄성 문제도 해결하였다.

 

+그러나 이 암흑 에너지 이론이 옳은 것인가에 관한 정확한 증명이 없기 때문에 현재 이 이론에 대해서도 여러 가지 논쟁이 일어나고 있는 중이다.