스파이더맨:뉴 유니버스라는 영화를 보면 피터(스파이더 맨)이 죽기 직전의 어려움에 처할 때, 평행우주에서 온 각기 다른 스파이더맨이 등장하고, 피터를 도와 싸워줍니다. 여러 영화의 주제거리로 등장하는 다중우주에 대해 알아볼까요.
다중우주란 무엇인가?
다중우주는 우리가 살고 있는 우주 외에도 다른 우주가 존재한다는 가설입니다. 즉, 현재 가장 유력한 우주 생성 가설중 하나인 빅뱅이론을 예로 들었을때, 빅뱅으로 생성된 우주가 더 있다는 것 입니다. 즉 빅뱅1, 빅뱅2, 빅뱅3 처럼, 무수히 많은 빅뱅이 존재하며, 이에 따라 우주는 여러개가 있을 수 있습니다. 빅뱅으로 인한 우주의 팽창을 역으로 계산했을때, 우리 우주의 나이는 138억년으로 보고 있습니다. 이러한 우주 중에서 인류가 관측할 수 있는 관측가능한 우주는 지름 930억 광년 만큼 입니다. 우주는 지금 이순간도 빛의속도보다 빠르게 팽창하고 있기에, 관측 가능한 우주를 벗어난 공간에 대해서는 추측조차 하기 힘든 상황입니다. 만약 관측 불가능한 우주 영역 밖에서, 어떤 별이 빅뱅을 일으켜 우주가 형성되어 있어도 우리는 알 방법이 없는 것 입니다. 추가적으로 우리 우주 내에서도 무수히 많은 별들이 생성되기도 하고, 초신성 현상 후 붕괴되어 블랙홀이 되기도 합니다. 빅뱅이 한곳의 우주에만 일어났다고 보기 힘든 이유 입니다. 이러한 배경 속에서 다중우주 이론이 등장하게 되었습니다.
다중우주에 대한 주장은 오래 전부터 있었지만, 현대 물리학에서 본격적으로 다루어지기 시작한 것은 20세기 후반부터입니다.다중우주를 처음으로 주장한 사람은 18세기 독일의 철학자 임마누엘 칸트입니다. 칸트는 우주의 크기가 무한하다면, 우주 내에는 우리가 살고 있는 우주와 같은 우주가 무한히 많이 존재할 것이라고 주장했습니다. 현대 물리학에서 다중우주를 주장한 대표적인 인물로는 미국의 물리학자 알렉산더 벨과 브라이언 싱 등이 있습니다. 벨은 양자역학의 실험 결과를 설명하기 위해 다중우주를 가정했습니다. 싱은 우주가 팽창하면서 우주가 분열하여 새로운 우주가 생성된다는 다중우주 모델을 주장했습니다.
다중우주의 근거
다중우주의 근거로는 다음과 같은 것들이 있습니다. 다만 다중우주는 대게 관측 가능한 우주 외의 영역을 추정하고 있으므로, 명확한 증거를 발견할 수는 없다는 한계를 갖고 있습니다.
- 양자역학의 슈뢰딩거 방정식
양자역학의 슈뢰딩거 방정식은 미시세계의 물질의 상태를 기술하는 방정식입니다. 이 방정식의 해는 파동함수로 표현됩니다. 파동함수는 0에서 1 사이의 값을 가지며, 값이 0인 곳에서는 물질이 존재하지 않고, 값이 1인 곳에서는 물질이 존재합니다. 또한 슈뢰딩거 방정식에 따르면, 파동함수는 시간에 따라 진동합니다. 이 진동은 파동의 중첩으로 설명될 수 있습니다. 파동의 중첩은 두 개 이상의 파동이 만나 하나의 파동이 되는 현상입니다. 즉, 서로 다른 두가지 이상의 파동이 중첩될 수 있다는 것 입니다. 다중우주론자들은 슈뢰딩거 방정식의 파동함수의 중첩 현상이 우주에도 적용된다고 주장합니다. 즉, 우주의 파동함수는 다른 우주의 파동함수와 중첩되어 있을 수 있다는 것입니다. 즉, 이러한 중첩의 결과로 하나의 우주가 아닌 또 다른 우주가 있을 수 있다고 추측할 수 있게 됩니다.
- 인플레이션 우주론
인플레이션 우주론은 우주가 초기에는 매우 빠른 속도로 팽창했다는 우주론 모델입니다. 인플레이션 우주론에 따르면, 우주는 초기에는 10^-33초 동안 빛의 속도보다 빠른 속도로 팽창했습니다. 인플레이션 우주론자들은 인플레이션이 발생하는 과정에서 우주가 분열하여 새로운 우주가 생성되었다고 주장합니다. 이렇게 새롭게 생성된 우주는, 현재의 우주가 아닌 새로운 우주를 구성하게 되며, 이는 다중우주의 근거가 됩니다.
- 암흑에너지
암흑에너지는 우주의 가속 팽창을 일으키는 것으로 추정되는 에너지입니다. 암흑에너지의 정체는 아직 밝혀지지 않았지만, 일부 과학자들은 암흑에너지가 우주를 다중우주로 연결하는 매개체 역할을 할 수 있다고 주장합니다. 즉 우주의 까맣고 어두운 부분의 팽창되는 속도를 구하고, 이에 따라 암흑에너지의 힘을 구할 수 있게 됩니다. 만약 여러개의 우주가 있다면 이러한 암흑에너지 부분을 통해 서로 연결되어 있거나, 촉매제 역할을 할 것으로 보여집니다.
- 관측가능한 우주
우리가 관측할 수 있는 우주는 우주의 일부에 불과합니다. 우주의 크기가 무한하다면, 우리가 관측할 수 있는 우주 외에도 무한히 많은 우주가 존재할 수 있습니다. 우주의 갯수에 대해서는 아직 정확히 알 수 없습니다. 다중우주론에 따르면, 우주의 갯수는 무한하거나, 매우 많을 것으로 추정됩니다. 일본의 무라야마 박사는 우주의 개수를 대략적으로 10의 500제곱만큼 있다고 추정하고 있습니다.
다중우주의 종류
여러가지 다중우주론의 종류가 있지만, 잘 알려진 몇가지만을 추리면 다음과 같습니다.
- 양자 다중우주(평행우주론)
양자역학의 개념에서 파동된 다중우주의 이론으로 보통 평행우주라고 불립니다. 이에 따르면 슈뢰딩거의 고양이와 같이, 관찰자가 직접 보기 전 까지는 결과가 A로 나올지, B로 나올지는 알 수 없게 됩니다. 즉 관찰자가 상자 안의 결과를 보기 전 까지는 A결과와 B결과가 중첩되어 있게 되며, 확률로써만 존재 하게 됩니다. 비로소 관찰자가 관찰을 하는 순간 결과가 결정되어지며, 이 결정에 따라 각각 다른 시나리오가 펼쳐집니다. 이러한 이론을 우주에 접목한 것이 평행우주 이론입니다. 예를 들어, 철수가 출근길에 자차를 타고갈지, 혹은 지하철을 타고 갈지를 결정함에 따라 각각 평행시간대의 다른 우주가 펼쳐진다는 이론과 같습니다. 철수가 지하철을 타고 가는 미래에서는 평범하게 출근하여 일을 하는 우주가 될 수 있고, 자차를 타고 가다가 사고를 당하게 되며, 그에 따른 다른 미래를 사는 우주도 있을 것 입니다. 우리가 선택의 기로에서 다른 선택을 할 때마다, 선택을 한 우주와 그렇지 않은 우주가 나뉘어 존재하게 됩니다. 우리가 매 순간 선택을 하면서 살아가는것을 고려할 때, 평행우주는 무수히 많아지게 됨을 알 수 있습니다. 이러한 평행우주론은 그 흥미성에 힘입어, 여러 영화나 드라마에서 단골 주제로 나오기도 하였습니다.
- 시뮬레이션 다중우주
시뮬레이션 다중우주이론은, 어느 고등문명이 우주와 같은 시뮬레이션을 만들 수 있게 된다면, 우주가 시뮬레이션으로 작동하게 되면서 다중우주가 발생한다는 이론입니다. 시뮬레이션 안의 사람들도 시간이 지남에 따라 문명이 발전하게 되고, 그 각각도 또 새로운 우주의 시뮬레이션을 구동하게 되고, 또 그 안의 시뮬레이션 되는 문명이 또 다른 수억개의 시뮬레이션을 돌리게 됩니다. 이렇게 해서 수없이 파생하는 우주를 시뮬레이션 우주, 혹은 시뮬레이션 다중우주이론이라 합니다. 시뮬레이션 우주론에 대해서는 이전 포스팅을 참조해 보시기 바랍니다. <우리가 살고 있는 우주는 시뮬레이션이다?!>
마치며
다중우주이론은 아직 현 인류의 능력으로는 명확히 확신할 수는 없는 이론입니다. 하지만 우주의 크기가 무한에 가까우며, 그 외의 우주는 확인할 수 없는 만큼, 또 다른 우주가 없으리라고 단정지을 수도 없기도 합니다. 다만 다중우주론은 우주를 보는 시각을 더 다양하게 만들어 주며, 우주의 기원을 좀 더 다채롭게 설명할 수 있는 방법이기도 합니다. 특히 평행우주나 시뮬레이션우주의 이론은 많은 신비감가 흥미를 불러 일으키고 있으며, 많은 영화, 드라마 작품의 주제가 되기도 합니다. 해당 주제를 알고 보면 좀 더 깊이있게 감상 할 수 있을것 같습니다.