우주는 어떻게 시작됐는가

들어가며

제1장: ‘우리 우주’에는 시작이 있다
1-1: 우주는 영원불변한 존재가 아니다
1-2: 우주의 시작에 대해 생각한다
1-3: 표준빅뱅이론을 신뢰할 수 있는 이유
1-4: 우주 인플레이션

제2장: ‘無’로부터의 우주 탄생론
2-1: ‘무(無)’란 무엇인가
2-2: 우주의 경계조건
2-3: 우주의 시작과 ‘무’
2-4: 우주는 정말 ‘무’에서 시작되었을까

제3장: 양자론과 우주론
3-1: 양자론의 의미
3-2: 고전물리학은 따분하다?
3-3: 양자론은 고전물리학을 뒤엎는다
3-4: 신은 주사위 놀이를 한다
3-5: 중력을 양자화하는 이론은 미완성
3-6: 중력의 양자론을 검증하는 일의 어려움
3-7: 양자우주론

제4장: 상대성이론과 우주론
4-1: 시간과 공간은 단순한 무대인가
4-2: 아인슈타인의 등장
4-3: 운동의 상대성이란
4-4: 중력이란 무엇일까
4-5: 시공간이 휘어져 있다는 것의 의미
4-6: 중력은 빛을 휘게 한다
4-7: 우주를 모델화하다
4-8: 우주 팽창의 발견과 르메트르
4-9: 우주는 어디를 향해 팽창하는가

제5장: 소립자론과 우주론
5-1: 소립자론을 우주론에 응용하다
5-2: 빅뱅이론과 원자핵 물리학
5-3: 현재의 우주에 있는 다양한 원소의 기원
5-4: 3중 알파반응의 기발함
5-5: ‘인간원리’란 무엇인가
5-6: 소립자론에서 보는 다중우주
5-7: 우주론에서 말하는 다중우주

제6장: 우주의 시작에 답은 있는가
6-1: 우주의 시작이라는 의문
6-2: 휠러의 ‘참가형 우주’
6-3: 호킹의 ‘톱-다운형 우주’
6-4: 휠러와 다(多)세계 해석
6-5: 우주관(宇宙觀)은 돌고 돈다
6-6: 정보와 우주
6-7: 플랑크톤이 매우 똑똑하다면.

맺는말

인플레이션 이론은, 표준빅뱅이론이 기술하는 우주보다 시간상으로 앞서 일어난 현상을 설명한다. 또 인플레이션이 시작되기 전부터 이미 우주는 존재하고 있었다고 전제하기 때문에 우주가 시작되고 난 이후의 일을 탐구하는 이론이다. 인플레이션 시기가 끝난 후, 뜨거운 불덩이 같은 상태[빅뱅]의 우주가 되었고, 빅뱅 우주가 계속 팽창하고 온도가 내려가면서 지금의 우주가 되었다고 보는 것이 인플레이션 이론이다.

우주가 시작되기 전에는 무엇이 있었나, 라는 질문이 의미가 있으려면 우주가 시작되기 전에도 보통 생각하는 의미에서의 시간이 흐르고 있어야만 한다. 그런데 시간은 우주가 있어야만 존재할 수 있다. 우주가 없다면 시간도 없다. ‘무’에서는 시간이 흐르지 않으므로 ‘무’라는 상태가 ‘언제’ 시작되었는가, 라는 질문도 의미가 없다.

인플레이션은 다른 우주를 만들어낼 수 있다. 게다가 다른 우주에서도 양자적인 불확정성이 있으므로 거기서도 다른 우주가 태어날 수 있다. 최초의 우주를 모(母)우주라 하면, 거기서 태어난 우주는 자식(子)우주, 자식 우주에서 태어난 우주는 손자(孫)우주가 된다. 이처럼 다른 우주는 얼마든지 증식해 갈 수 있으므로, 그 결과 다중우주가 된다.