우주는 하나 밖에 없다고 생각하십니까? 마블코믹스에서 주장하 듯 현실에서도 과학적으로 우리 세계와는 또 다른 우주가 존재한다고 생각되고 있습니다. 다른 우주에서는 현재 우리가 선택한 행동들 이외의 모든 가능성들을 망라한 세상이 연출되고 있는 것입니다. 게임 안드로이드 비컴 휴먼에서도 보여지듯 현재 다른 행동을 취했다면 그 미래도 변하게 됩니다.
이 개념은 평행우주라고 알려져 있으며, 이 평행우주의 집합체가 멀티버스(다원우주)이론의 원형이 되었습니다. 이 아이디어는 천문학계 뿐 아니라 만화, 게임, 영화에도 많은 영향을 끼쳤으며 대표적으로 우리가 알고 있는 스타트랙이나 다크타워, 왓치맨, 인터스텔라와 같은 것들로 일반에 알려져 왔습니다. 요번에는 이런 멀티버스에 관한 이론과 증거에 대해서 몇 가지를 소개하도록 하겠습니다. 재미있게 보아주시길 바랍니다.
1. 멀티버스란?
137억년 전에 우리 우주에 존재하는 모든 것은 ‘극소 특이점’ 이었습니다. 빅뱅이론에 따르면 그 후 어떤 도화점에 의해 3차원 우주로 퍼져나가다 팽창하게 된다고 하는데, 그 구체적인 ‘작용’을 일으킨 것이 무엇인가에 대해서는 상상조차 할 수 없는 상태입니다. 이 말은 원래는 1차원이나 2차원이던 것이 갑자기 3차원의 공간을 만들어 냈다는 이야기가 됩니다. 하지만 현재의 우주과학에서는 우주가 단순한 3차원의 공간이 아니며 11차원 이상일 가능성이 있다는 의견도 나오고 있습니다. 우주에 원래는 빛도 없었으며 빅뱅으로 인한 팽창으로 인해 막대한 에너지가 퍼지다 그 에너지가 차갑게 식으면서 갑자기 빛이 생겨났다는 설도 있습니다. 이것은 그야말로 창세기에서 이야기되어 지 듯 빛이 있으라 하니 빛이 있었다와 같은 이야기입니다. 빅뱅의 에너지는 현재로서도 상상하기 힘들 정도이며 그 팽창속도는 빛의 속도를 훨씬 능가하고 순간적인 온도는 10의 128제곱을 능가했었다는 설도 있습니다. (설일 뿐 증명되지 않은 이야기)
그리고 우주에는 미립자가 생성되었고 우리들이 보고있는 은하며 항성, 혹성 등 커다란 물질이 만들어지게 되었습니다. 그런데 여기서 이렇게 만들어진 우주가 단 한 개뿐이라는 것은 어떨까요? 현재 인간의 기술로는 우리 우주 내부의 특정 거리까지 밖에는 관찰이 불가능합니다. 그것도 우주가 평평한 것이 아니라 휘어지고 왜곡되어 있기 때문에 마치 어항에 들어 있는 물고기처럼 그 어항 너머에 어떤 다른 세상이 있는지 알 길이 없습니다. 하지만 멀티버스가 왜 가능한가에 대해 설명하는 이론은 몇 가지 존재합니다.
2. 무한 우주론
시공은 어떤 형태를 띄고 있는지 실제로는 알지 못합니다. 유명한 설로는 시공은 평평하며 무한히 펼쳐져 있다고 하는 것이 있습니다. 여기서 ‘무한’이라는 말은 많은 우주가 가능성으로 존재할 수 있다는 의미가 됩니다. 하지만 이것을 파고들다 보면 우주가 스스로 그 자체로 반복되거나 수정을 가하고 있을 가능성에도 생각이 미치게 됩니다. 왜냐하면 입자의 조합은 설령 그 수가 많다고는 하더라도 ‘유한’하며, 어떤 시점에서 필연적으로 반복되기 시작할 것이기 때문입니다.
3. 거품우주론
영원한 인플레이션이라는 이론이 있습니다. 이것은 다른 우주가 생성되었을 가능성이 있음을 시사합니다. 이 이론에 따르면, 우주 전체를 보면 팽창이 정지한 것 같은 곳도 관측되는가 하면 팽창을 계속하는 곳도 다수 있습니다. 이것으로 추측컨대 우주에는 많은 고립된 거품우주가 존재한다는 말이 됩니다. 이 가설이 재미있는 것은 우주가 서로 연결되어있지 않기 때문에 다른 우주가 우리들 우주와는 다른 물리법칙을 띌 수 있다는 것입니다.
4. 평행우주론
시공이 평행하다는 아이디어로 다시 돌아가서 멀티버스에서의 가능한 입자들의 배치 경우의 수는 10의 10승에 다시 122승을 한 수일 가능성으로 한정된다고 합니다. 따라서 무한히 넓은 우주에서 입자의 배치는 반복될 수 밖에 없으며 그것도 제한 없이 몇 번이고 반복될 것이라는 여겨지고 있습니다. 그리고 이것은 무한히 많은 평행우주가 있을 것이라는 주장을 뒷받침합니다.
복수의 우주는 컴퓨터로 따지면 구간별 백업에 해당하고, 우리가 사는 우주와 완전히 똑같은데 한 개의 입자만이 다른 것도 있을 것이며, 두 개의 입자가 다른 것, 또한 우리의 우주와 완전히 다른 입자들의 구성으로 구성된 것들이 동시에 존재할 수 있는 것입니다.
이 세계는 당신의 인생과 완전히 같지만 단지 인생에서 영화를 한 개 더 보고 덜 본 인생이 있을 수 있으며, 당신이 여자에서 남자가 된 세상, 또는 당신이 완전히 없는 세상 등 모든 티끌 한 개까지도 모두 다른 세상도 있을 수 있습니다. 또한 지금 우리와 완전히 동일한 세상도 무수히 존재할 수 있는 것입니다. 그리고 그 유명한 물리학자 스티븐 호킹박사가 별세하기 전 남긴 마지막 논문도 바로 멀티버스에 관한 것이었습니다. 이 논문은 2018년 5월에 발표되었는데 이것은 박사가 세상을 떠나고 두 달여가 지난 후였습니다. 이 논문에 관해서는 워싱턴포스트에 게제된 인터뷰에서 다음과 같이 답했다고 합니다.
‘우리는 단일에서 유일의 우주로까지 축소된 것이 아닙니다. 우리들의 연구결과는 다원우주론의 현저한 축소 즉, 존재할지도 모르는 우주는 훨씬 소규모일 것이라는 것을 나타내고 있습니다.’
5. 분기우주론
미크로의 세계를 다루는 양자역학에서는 위에서 설명한 것들과는 또 다른 방식으로 복수의 우주가 생겨날 수 있다고 시사하고 있습니다. 양자역학에서는 결정적인 결과보다도 가능성과 확률이라는 관점에서 세계를 기술하고 있습니다.
확률론에 따르면 일어날 수 있는 많은 결과는 각각의 다른 우주에서도 모두 일어날 수 있습니다. 따라서 어떤 우주에서 당신은 회사에서 일을 하고 있겠지만 다른 우주에서는 놀러 다니고 있다거나, 교통사고를 당했거나, 결혼을 하는 중이었거나 하는 다른 분기를 가질 수 있는 것입니다.
6. 수학적우주
수학이란 단순히 우주를 기술하는 도구에 불과한 것인가 아니며 수학 자체가 근본적인 현실인 것인가 하는 문제는 오랜 세월 동안 논쟁이 되어 왔습니다. 만일 후자가 진실이라면 우리들은 우주가 가지는 수학적인 성질을 불완전하게 지각하고 있다고 할 수 있습니다. 이럴 경우, 우리 우주를 구성하고 있는 특정의 수학적 구조는 유일한 선택지가 아니게 되며, 실제로는 모든 가능한 수학적 구조가 각기 독립적인 우주로서 존재하고 있을 가능성이 있는 것입니다. ‘수학적인 우주란 인간의 고정관념에서 완전히 독립된 방법으로 기술 가능한 무언가’라고 이 이론을 제창한 박사는 말합니다.
평행우주론을 반대하는 의견도 당연히 많이 존재합니다. 2015년 천체물리학자인 시겔박사는 시공이 이론상으로 무한히 넓어질 수 있다는 점에는 동의 했지만 몇 가지 한계는 있다고 말했습니다. 키(key)가 되는 문제는 이 우주가 단지 140억년 이하 밖에 되지 않는다는 점에 있습니다. 따라서 우리 우주의 연령 자체는 무한한 것이 아니며 유한한 것이라는 말이 됩니다.
이 세계는 입자가 재배치하기 위한 가능성의 수를 한정하고 있는 것일 수 있습니다. 또한 우주 초기에 일어났던 확장은 지수관계적으로 일어났습니다. 그것도 공간 고유의 에너지가 매우 크기 때문이었습니다. 하지만 시간이 지남과 함께 이 인플레이션은 명확하게 느려지고 있습니다. 그리고 빅뱅으로 만들어진 물질의 입자는 무한히 퍼지는 것도 아닙니다. 이것이 의미하는 것은 멀티버스는 각기 다른 인플레이션률과 인플레이션이 일어나는 다른 시간 영역을 가진다는 말이 될 것입니다.
이것은 우주가 우리 우주와 유사한 것이 될 가능성을 희박하게 만듭니다.
기본정수나 입자와 상호작용 가능한 값이 무한히 존재할는지도 모르는 문제, 그리고 다세계해석이 실제로 우리의 물리해석을 묘사하고 있는 것인가 하는 해석의 문제를 염두에 둔다고 하더라도, 실재로는 있을 수 있는 결과의 수는 매우 빠르게 상승하고 그것이 단순한 지수함수보다도 훨씬 빠르기 때문에 인플레이션이 진짜로 무한한 시간 동안 일어나지 않는 한, 이 세계와 완전히 같은 평행우주는 있을 수 없는 것입니다. 하지만 다른 우주가 없다는 것이 한계라고 보는 대신에 다음과 같은 철학적 고찰도 나오고 있습니다.
그것은 유일하다는 것을 축복한다는 일이 얼마나 중요한가 하는 사고방식입니다. 이런 주장을 하는 사람들은 스스로가 후회를 남기지 않도록 스스로에게 도움이 되는 선택지를 심사숙고해서 고르라고 조언하곤 합니다. 이것은 당신의 꿈이 이루어진 다른 세상이란 존재하지 않기 때문이라는 것입니다. 그리고 만약 그런 세상이 있다 손 치더라도 그것은 다른 공간이며 현실은 현재 이 시공뿐이라는 것입니다. 많은 가능성은 있지만 현실은 한 가지로 귀결됩니다. 우리는 바로 이 한 가지 시공에서 고통과 즐거움을 느끼며 살아갑니다. 그렇기 때문에 현재를 소중히 할 필요가 있습니다. 당신은 결국 우주에서 유일한 존재이며 그 한가지 삶을 변화 시킬 수 있는 유일한 특별한 존재가 되는 행운아인 것입니다.