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빅뱅

우주는 대폭발(Big Bang)로 시작되었다고 할 수 있다. 이는 1940년대 후반에 러시아 출신의 미국학자 조지 가모프(George Gamow)가 우주의 초기 상태를 규명하 려 했던 것에서 그 기초를 이룬다. 그는 만약 우주가 먼 과거에 뜨겁고 밀집된 상태 (현재보다 훨씬 수축된 상태, 어쩌면 크기가 제로인 상태) 로 시작되었다면, 이러한 폭발적인 시작 으로부터 나온 복사(빛)의 일부가 남아 있을 것이라고 생각했다. 이 복사는 오늘날에도 우주저편 어딘가에 남아 있을 거라고 생각한 것이다 1948년에 앨퍼와 허먼은 빅뱅 당시 나온 복사는 우주가 팽창하면서 냉각되었을 것이기 때문에 현재 남아 있 는 복사의 잔해는 절대온도로 약 5K 정도 될 것이라고 예측했다. (그러나 그들의 이 예측은 오래도록 잊혀진 채로 묻혀 버렸다.) 이들의 예측은 1965년에 이르러 확인되었다. 이 복사는 1965-66년에 벨 연구소의 펜지아스와 윌슨이 라디오 안테나의 마이크로파 잡음을 제거하는 과정 에서 발견했다. 그 복사의 온도를 추 정한 결과, 그것이 열적 복사라면 온도는 2.7K 에 해당할 것임이 밝혀졌 다. 이 온도는 앨퍼와 허먼이 추정한 값에 매우 근접했다. 그 후 이 현상은 '우주배경복사'라고 불리게 되었 다. (이 우주배경복사의 발견으로 페지아스와 윌슨은 1978년 노벨 물리학상을 수상했다.) 이 우주배경 복사의 발견으로 인해 빅뱅 모델에 대한 진지한 연구가 시작을 하였고 우주론자의 대다수가 빅 뱅이 론을 받아들이게 되었다. 빅뱅이론을 뒷받침하게된 우주배경복사는 이후로도 많은 관측이 이루어졌다. 최근에는 1989년 미항 공우주 국(NASA)에서는 우주배경복사를 관측하기 위해 코비(COBE)위성을 발사했는데, 우주공간에 서 우주배경복 사의 전체적인 스펙트럼을 온전하게 측정하는 성공을 거두었다 자연에서 보아왔 던 매우 완벽한 스펙트럼이었고, 그 스펙트럼은 우주가 처음에는 현재보다 수십만 도나 더 뜨거 웠음을 확인시켜 주었다. 또한 U2항공기의 고공관측에 의해 복사가 먼 과거에 생겨났으며, 우주 의 모 든 방향으로 고르게 퍼져나갔을 경우에 존재할 것이라고 이미 예측되었다. 이러한 예측과 함께 1992년 코비 위성이 하늘의 각 구조에 대해서 많은 놀랄 만한 사실을 알려주었다. 우주는 모든 방향에서 1천분의 1이상 의 정확도로 같은 비율로 팽창하고 있었다는 사실이다. 그러므로 주의 팽창은 등방적이라고 할 수 있다. 이 것은 폭발 우주론의 놀랄만한 사실이나 한편으로는 문 점으로 등장하게 되었다. 그 문제점으로는 첫번째 초기 우주의 편평성 문제(thd flatness problem)이다. 대폭발이론의 장방정식을 면 밀히 여다보면, 현재의 우주가 '열린'우주이거나 '닫 힌'우주이거나 상관없이, 과거 초기 우주의 모습은 거 의 완벽한 '편평'우주에 다가가는 구조를 지니고 있음을 알 수 있다. 예를 들면 강력이 분리되는 대통일장 시 기에 우주는 대략 10-52의 오차범위 내에서 '편평'우주가 된다. 이는 만약에 신이 시기에 우주를 창조했다면 모든 물리상수 들을 10-52의 오차한계만 허용하는 '정밀성'을 갖고 업을 했어야 한다는 의미다. 물론 이는 매 우 받아들이기 힘든 초기조건이다. 신이 과연 소금을 더 쳐넣었다고 해서 국의 맛이 확 변해 버리는 그런 우 주를 선호했을까? 두번째는 우주지평선 문제(the horizon problem)이다. 현재 관측가능한 우주의 크기는 대략 1 억 광년, 우주 의 나이는 대략 1백-2백억 년으로 추산된다. 이를 바탕으로 우주의 나이가 10만년 도일 때에 현재 우주의 크 기를 계산해 보면 대략 1천 만년 정도로 나온다. 그런데 문제는 우주 생 후 10만년간 달린 빛의 최대 주파거 리는 10만 광년보다 클 수가 없다는 점이다. 그렇다면 빛 달려도 도달할 수 없는 거리에서 발생한 이 복사선 이 어떻게 마치 약속이나 한 듯 같은 온도를 질 수 있는가에 대한 의문이 바로 우주 지평선 문제다. 마지막으로 세번째는 자기 단극자 문제(the monople problem)이다. 자기 단극자란 자석의 N극 는 S극만 있 는 반쪽자석을 말한다. 우주 상전이 현상을 피할 수 없는 귀결의 하나가 바로 이 자 단극자의 대량 발생이 다. 지금 이 시간까지 지구상에서 실험관측된 자기 단극자는 한 개도 없다 따라서 이론상으로는 양성자만큼 이나 많이 존재해야 한다는 자기 단극자들이 지금 어디로, 어떻 사라질 수 있었는가에 대한 의문이 바로 자 기 단극자 문제다. 이러한 문제들로 인해 새로운 이론이 등장하기에 이른다. 빅뱅이론으로 설명할 수 없었던 이러한 문제점으로 인해 새로운 이론이 등장하기에 이르는데, 그것이 미국 의 구스(Guth)가 내놓은 인플레이션(inflation)우주론이다 출처: 엠파스 지식검색
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