Edx에서 1월 수강한것은 빅뱅이론을 기반으로 한 수업이였다.
이 수업을 듣다보니 우주가 어디서 어떻게 시작되었나라는 궁금증을 해소 시키기도 했지만더 한 궁금증을 만들기도 했다.
다음은 서울대학교 물리천문학부 윤성철 교수의 강연을 토대로 21세기북스에서 재구성하여 작성한 내용이다
우주는 어떻게 시작됐을까?
천문학자들의 경쟁자는 누구일까?
이 광활한 우주가 하나의 점에서 시작했다고 설명하는 빅뱅 이론은 어떻게 우주의 기원을 설명하는 중요한 이론이 되었을까?
팽창하는 우주
허블 망원경으로 유명한 에드윈 허블은 별들의 적색 이동 현상을 이용해 다른 은하가 우리 은하에서 멀어지는 속도를 측정했다. 멀리 있는 은하일수록 우리 은하에서 멀어지는 속도가 더 빠르다고 하는 허블의 법칙은 우주라는 공간 자체가 팽창하고 있다는 사실을 암시하는 증거이자, 동시에 우주가 얼마나 오랫동안 팽창했는지, 즉 우주의 나이를 계산할 수 있는 역사적인 발견이었다.
뜨겁고 조밀한 하나의 점에서 시작하다
그렇다면 허블의 법칙으로 계산한 우주의 나이를 되돌리면, 다시 말해 우주가 시작될 당시의 모습은 어땠을까? 팽창하는 우주를 거꾸로 되돌리면, 우주의 크기는 점점 작아져 결국에는 하나의 점으로 몰리게 된다. 만일 우주가 영원한 것이 아니라 그 시작이 존재했다면, 다시 말해 빅뱅이라는 게 정말로 발생했다면, 그 점은 매우 뜨겁고 밀도가 높은 상태였을 것이라는 것을 짐작할 수 있다.
우주가 대폭발에서 시작했다고?
Big Bang이라는 단어는 영원하고 무한하고 정상 상태인 우주론을 주장한 캠브리지 대학의 물리학 교수인 (Fred Hoyle가 만든 단어다. 우주가 작은 점에서 발생한 대폭발에 의해 시작됐다고 하는 가설을 ‘bang’이라는 다소 천박한 단어로 조롱하며 표현한 것이 현재 가장 유력한 우주론을 대표하는 말이 됐다. ‘빅뱅’이라는 아이디어는 직접적인 관측을 통해 증명할 수 있는 것은 아니다. 우연적이고 딱 한 번 발생한 단회적 사건이다. 흔히 과학이 실험실에서 반복적으로 재현 가능한 현상을 다룬다고 하는데, 빅뱅은 결코 그렇지 않다. 그럼에도 불구하고 그런 일이 일어났다는 증거가 너무나 명확하기 때문에 부인할 수 없는 이론이 되었다.
우주 공간 어디에나 존재하는 것
빅뱅 이론을 뒷받침하는 근거로 제시되는 것 중의 하나가 우주 배경 복사다. 매우 높은 온도에서는 지구상에서는 존재하지 않는 새로운 물질의 상태가 존재하는데, 그런 상태를 플라스마 상태라고 한다. 플라스마 상태는 모든 원자가 다 이온화된 상태, 즉 원자핵과 그 주변의 전자들이 완전히 분리돼 전자들이 자유롭게 운동 가능한 상태를 말한다. 이런 상태에서는 전자가 대폭발 과정에서 만들어진 빛과 끊임없이 상호작용을 하며 평형 상태를 이루며 함께 존재하게 된다.
그런데 우주가 팽창해 나가면서 우주의 온도가 떨어지기 시작하고, 그 온도가 3000도 정도로 떨어졌을 때, 더 이상 전자가 자유롭게 움직이지 못하고 전자기력에 의해 원자핵과 결합하기 시작한다. 그러면 우주 공간에서 갑자기 전자가 사라지고, 전자 때문에 갇혀 있던 빛이 물질로부터 분리되어 자유롭게 우주 공간에 퍼져나가게 된다. 이때 만들어진 빛을 우주 배경 복사라고 한다. 이렇게 생성된 우주 배경 복사는 온도로 따지면 2.7도에 해당하고 완벽한 흑체 복사 스펙트럼을 가지고 있으며, 지금도 우주 어디에든 존재한다.
밤하늘이 어두운 이유
밤하늘은 왜 어두울까? 만약 우주가 무한하다면, 그래서 별의 개수 역시 무한하다면, 우리가 바라보는 하늘은 별로 가득했을 것이고, 별에서 나오는 빛으로 인해 대낮처럼 밝았을 것이다. 하지만 밤하늘은 어둡고, 별은 무한히 많지도 않다. 과거 어느 한 시점에 빅뱅이라는 현상이 발생했고, 그걸 검증하는 무수히 많은 증거들이 관측되고 있다. 빅뱅이 어떻게 발생했는지를 아직 알 수는 없지만, 그럼에도 불구하고 그 증거들이 너무나 명확하기 때문에 우리는 빅뱅 이론을 정설로 받아들이고 있다.
📚 Reference :
https://m.post.naver.com/viewer/postView.nhn?volumeNo=17638007&memberNo=41323349&searchKeyword=%EC%84%9C%EA%B0%80%20%EB%AA%85%EA%B0%95&searchRank=8
팽창하는 우주
허블 망원경으로 유명한 에드윈 허블은 별들의 적색 이동 현상을 이용해 다른 은하가 우리 은하에서 멀어지는 속도를 측정했다. 멀리 있는 은하일수록 우리 은하에서 멀어지는 속도가 더 빠르다고 하는 허블의 법칙은 우주라는 공간 자체가 팽창하고 있다는 사실을 암시하는 증거이자, 동시에 우주가 얼마나 오랫동안 팽창했는지, 즉 우주의 나이를 계산할 수 있는 역사적인 발견이었다.
뜨겁고 조밀한 하나의 점에서 시작하다
그렇다면 허블의 법칙으로 계산한 우주의 나이를 되돌리면, 다시 말해 우주가 시작될 당시의 모습은 어땠을까? 팽창하는 우주를 거꾸로 되돌리면, 우주의 크기는 점점 작아져 결국에는 하나의 점으로 몰리게 된다. 만일 우주가 영원한 것이 아니라 그 시작이 존재했다면, 다시 말해 빅뱅이라는 게 정말로 발생했다면, 그 점은 매우 뜨겁고 밀도가 높은 상태였을 것이라는 것을 짐작할 수 있다.
우주가 대폭발에서 시작했다고?
Big Bang이라는 단어는 영원하고 무한하고 정상 상태인 우주론을 주장한 캠브리지 대학의 물리학 교수인 (Fred Hoyle가 만든 단어다. 우주가 작은 점에서 발생한 대폭발에 의해 시작됐다고 하는 가설을 ‘bang’이라는 다소 천박한 단어로 조롱하며 표현한 것이 현재 가장 유력한 우주론을 대표하는 말이 됐다. ‘빅뱅’이라는 아이디어는 직접적인 관측을 통해 증명할 수 있는 것은 아니다. 우연적이고 딱 한 번 발생한 단회적 사건이다. 흔히 과학이 실험실에서 반복적으로 재현 가능한 현상을 다룬다고 하는데, 빅뱅은 결코 그렇지 않다. 그럼에도 불구하고 그런 일이 일어났다는 증거가 너무나 명확하기 때문에 부인할 수 없는 이론이 되었다.
우주 공간 어디에나 존재하는 것
빅뱅 이론을 뒷받침하는 근거로 제시되는 것 중의 하나가 우주 배경 복사다. 매우 높은 온도에서는 지구상에서는 존재하지 않는 새로운 물질의 상태가 존재하는데, 그런 상태를 플라스마 상태라고 한다. 플라스마 상태는 모든 원자가 다 이온화된 상태, 즉 원자핵과 그 주변의 전자들이 완전히 분리돼 전자들이 자유롭게 운동 가능한 상태를 말한다. 이런 상태에서는 전자가 대폭발 과정에서 만들어진 빛과 끊임없이 상호작용을 하며 평형 상태를 이루며 함께 존재하게 된다.
그런데 우주가 팽창해 나가면서 우주의 온도가 떨어지기 시작하고, 그 온도가 3000도 정도로 떨어졌을 때, 더 이상 전자가 자유롭게 움직이지 못하고 전자기력에 의해 원자핵과 결합하기 시작한다. 그러면 우주 공간에서 갑자기 전자가 사라지고, 전자 때문에 갇혀 있던 빛이 물질로부터 분리되어 자유롭게 우주 공간에 퍼져나가게 된다. 이때 만들어진 빛을 우주 배경 복사라고 한다. 이렇게 생성된 우주 배경 복사는 온도로 따지면 2.7도에 해당하고 완벽한 흑체 복사 스펙트럼을 가지고 있으며, 지금도 우주 어디에든 존재한다.
밤하늘이 어두운 이유
밤하늘은 왜 어두울까? 만약 우주가 무한하다면, 그래서 별의 개수 역시 무한하다면, 우리가 바라보는 하늘은 별로 가득했을 것이고, 별에서 나오는 빛으로 인해 대낮처럼 밝았을 것이다. 하지만 밤하늘은 어둡고, 별은 무한히 많지도 않다. 과거 어느 한 시점에 빅뱅이라는 현상이 발생했고, 그걸 검증하는 무수히 많은 증거들이 관측되고 있다. 빅뱅이 어떻게 발생했는지를 아직 알 수는 없지만, 그럼에도 불구하고 그 증거들이 너무나 명확하기 때문에 우리는 빅뱅 이론을 정설로 받아들이고 있다.
📚 Reference :
https://m.post.naver.com/viewer/postView.nhn?volumeNo=17638007&memberNo=41323349&searchKeyword=%EC%84%9C%EA%B0%80%20%EB%AA%85%EA%B0%95&searchRank=8
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