우주 100 Universe 1

001 천동설 VS 지동설Uncentering Earth
002 타원 궤도Elliptical orbits
003 성간 거리의 측정Measuring stellar distances
004 보이지 않는 우주The invisible Universe
005 우주의 화학 성분The chemistry of the cosmos
006 우리 은하, 외부 은하Our galaxy and others
007 물질의 구조The structure of matter
008 양자 이론Quantum theory
009 빛의 속도The speed of light
010 시공간Spacetime
011 팽창하는 우주The expanding cosmos
012 우주 마이크로파 배경복사Cosmic microwave background radiation
013 대폭발 이론The Big Bang
014 대폭발 이전Before the Big Bang
015 물질과 반물질Matter and antimatter
016 최초의 별들The first stars
017 원시은하들Primeval galaxies
018 태양의 탄생The birth of the sun
019 태양의 에너지원Powering the sun
020 일진학Helioseismology
021 뉴트리노Neutrinos
022 태양 주기The solar cycle
023 행성의 형성Formation of the planets
024 행성들의 이동Planetary migration
025 후기 대폭격The Late Heavy Bombardment
026 운석의 구성 성분The composition of meteorites
027 지구형 행성의 물Water on the rocky planets
028 생명의 기원The origin of life
029 달의 탄생The birth of the Moon
030 테이아의 잔해들The Remnants of Theia
031 달 위의 얼음Ice on the Moon
032 역동적인 달The dynamic Moon
033 수성의 과거Mercury's complex past
034 금성의 화산들The volcanoes of Venus
035 온실 같은 금성The Venusian hothouse
036 운석의 충돌Impacts from space
037 주기적 폭격Periodic bombardments
038 화성 활동의 역사The active history of Mars
039 화성의 기후 변화Martian climate change
040 화성의 물The waters of Mars
041 화성 생명체The possibility of life on Mars
042 화성의 달의 기원The origin of the Martian moons
043 세레스Ceres
044 베스타의 화산Vesta's volcanic surface
045 소행성의 진화The evolution of asteroids
046 목성의 내부Jupiter's interior
047 목성의 적반들Red spots of Jupiter
048 목성의 중력 방패The Jovian gravity shield
049 이오의 화산들The volcanoes of Io
050 유로파의 얼음 바다Europa's icy ocean

- 대폭발 이론The Big Bang 중에서 -

대폭발 이론의 기원은 벨기에의 가톨릭 신부이자 우주론을 배운 물리학자인 조르주 르메트르Georges Lemaitre의 공이라고 볼 수 있다. 일반 상대성 이론에 대한 그의 해석을 담은 1927년 논문에서 르메트르는 우주는 팽창하고 있다는 것을 예측했다. 그러나 그의 이론과 그것과 유사했던 러시아의 우주론자 알렉산드르 프리드만의 연구 결과는 에드윈 허블이 1929년 팽창에 대한 관측상의 증거를 찾아내기 전까지는 아인슈타인과 다른 과학자들에게 받아들여지지 않았다.
르메트르는 또한 팽창하는 우주의 필연적 결과, 구체적으로는 우주가 먼 과거에는 훨씬 작고 더 뜨거웠을 것이라는 사실을 처음으로 고려했다. 그는 우주가 ‘태초의 원자’라고 불렀던 하나의 폭발 사건으로부터 기원했음을 확신했다. 처음에 과학계는 르메트르의 주장에 회의적이었는데, 그 이유는 그것이 과학적 증거가 아닌 종교적 신앙에 의해 더 많은 영향을 받았을 것이라 의심했기 때문이었다. 다른 과학자들은 영원하고 본질적으로 변하지 않는 우주의 개념을 포기하지 않은 채로 우주의 팽창을 설명하려고 시도했다. 여기에는 우주가 팽창과 수축을 반복한다는 프리드만의 ‘진동하는 우주’, 팽창과 함께 새로운 물질이 지속적으로 창조된다는 ‘정상 우주론Steady State Theory’들이 포함됐다. 아이러니하게도 1951년 르메트르의 이론에 ‘빅뱅Big Bang’이라고 이름 붙인 사람은 정상 우주론의 가장 열렬한 지지자들 중 한 사람인 영국의 천문학자 프레드 호일Fred Hoyle이었다.

대폭발 이론이 입증되다

그러나 이즈음 핵물리학의 발전은 르메트르의 이론을 옹호하고 있었다. 1948년의 중요한 논문에서 물리학자인 조지 가모프George Gamow와 랠프 앨퍼Ralph Alpher는 대폭발로부터 방출된 어마어마한 양의 에너지가 매우 가벼운 화학 원소들인 수소와 헬륨을 어떻게 만들어 낼 수 있었는지 설명했다. 또한 그들은 전체 우주가 대폭발의 매우 희미한 메아리, 즉 우주 마이크로파 배경복사로 가득 차 있을 것이라고 예측했다. 1950년대와 1960년대에 걸쳐 다른 과학자들이 원자 구조와 기본적인 힘들에 대한 최신 연구결과를 결합함으로써 대폭발 모형을 계속 발전시켰다. 이 중 가장 눈에 띄는 두 가지 공헌은 미국의 수리물리학자 하워드 로버트슨Howard Robertson과 영국의 수학자 제프리 워커Geoffrey Walker로부터 나왔다.
완성된 형태의 대폭발 이론의 세부 내용은 매우 복잡해서, 그것을 기술하려면 책 한 권으로도 모자라겠지만, 간단하게 말해 매우 높은 온도와 에너지 하에서는 질량과 에너지가 상호 변환이 가능하다는 사실이다. 또한 높은 온도는 물질을 더 작은 구성 입자들로 쪼개는데, 그 결과 수소분자는 원자들로 분해되고, 다시 이온화되고, 결국에는 심지어 양성자와 중성자가 그들을 구성하는 쿼크로까지 분리된다.

역사가 기록된 이래 오랫동안 인류는 지구가 우주의 중심이라고 생각했다.