우주의 통찰

서문

1. 우주론의 황금시대 _앨런 구스
2. 순환우주론 _폴 스타인하르트
3. 급팽창 우주 _앨런 구스
4. 풍선을 만드는 풍선을 만드는 풍선 _안드레이 린데
5. 브레인이론 _리사 랜들
6. 순환우주 _닐 투록
7. 우주는 왜 지금의 모습이 되었을까? _션 캐럴
8. 매트릭스 안에서 _마틴 리스
9 자연에 대한 생각 _리 스몰린
10풍경 _레너드 서스킨드
11 인간원리 논쟁 _리 스몰린 vs 레너드 서스킨드
12 과학에서 중요한 것은 확실성이 아니다 _카를로 로벨리
13 텅 빈 공간의 에너지는 0이 아니다 _로렌스 크라우스
14 아인슈타인: 엣지 심포지엄 _브라이언 그린, 월터 아이작슨, 폴 스타인하르트
15 아인슈타인과 푸앵카레 _피터 갤리슨
16 우주를 더 큰 척도에서 생각하기 _라파엘 부소
17 양자 원숭이 _세스 로이드
18 노벨상, 그리고 그 이후 _프랭크 윌첵
19 반딧불이가 뭐 중요하다고 _스티븐 스트로가츠
20 구성자이론 _데이비드 도이치
21 거칠기이론 _브누아 망델브로

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최근의 관찰을 통해 우주의 팽창 속도가 오히려 빨라지고 있음이 발견됐다. 이것은 우주의 에너지가 대부분 물질도, 복사도 아니라는 것을 의미한다. 또 다른 형태의 에너지가 물질과 복사를 추월한 것이다. 마땅히 더 나은 용어가 없어서 우리는 이 새로운 에너지 형태를 암흑에너지라 칭했다. 암흑에너지는 우리에게 익숙한 물질이나 복사와 달리 스스로를 밀어내는 중력으로 작용한다. 이것이 바로 우주의 팽창이 느려지지 않고 오히려 빨라지는 이유다. 뉴턴의 중력이론에서 모든 질량은 서로 끌어당기는 중력으로 작용하지만, 아인슈타인의 중력이론에서는 스스로를 밀어내는 중력으로 작용하는 에너지 형태가 허용된다.

급팽창이론은 우주를 팽창하게 만든 것이 무엇인지 설명할 뿐만 아니라 그와 동시에 사실상 모든 우주 물질들의 기원도 함께 설명한다. 내가 ‘사실상’이라는 수식어를 사용한 이유는 전형적인 급팽창이론에서는 처음에 시작할 때 1그램 정도에 해당하는 물질이 필요하기 때문이다. 따라서 급팽창이론은 궁극적인 시작에 관한 이론이라기보다는 거의 무(無)의 상태에서 출발해서 우리가 지금 주변에서 보고 있는 거의 모든 것을 설명하는 진화이론이라고 할 수 있다.

급팽창이론에서 가장 중요한 예측 중 하나는 양자요동이론이라는 점을 짚어두고 넘어가야겠다. 은하를 탄생시킨 것은 결국 이 양자요동이다. 이 점을 생각해보자. 만약 급팽창이 불균질성을 만들어내지 않았더라면 급팽창이 폭발적으로 일어나면서 우주는 거의 완전하게 균질해졌을 것이고, 이것으로 게임은 그냥 끝나고 말았을 것이다. 은하도 나타나지 않았을 것이고, 결국 생명도 나타나지 않았을 것이다. 우리는 완전히 균일한 우주에서는 살 수 없다. 이런 우주는 말 그대로 텅 비어 있기 때문이다.