다중 우주의 다섯 가지 가능한 형태

본 글은 아래 링크의 요약-해석에 나의 약간의 감상과 해설을 섞은 것이다.

영어 원문 = www.space.com

다중 우주(multiverse)는 과학의 발전과 더불어 점점 더 진지하게 받아들여지고 연구되는 우주론의 한 분야다. 과학자들은 다중 우주의 가능한 존재 방식을 다음 다섯 가지로 분류한다.

1. 무한 우주 (infinite universe)

수많은 연구들이 이루어지고 있지만, 지금 우리가 살아가는 시공간의 형태가 어떤 것인지는 아직 정확하게 모른다. 하지만 지금까지의 연구로 볼 때 시공간이 평평할 것이라는 점이 대세로 받아들여지고 있다. 평평한 시공간이라면 그 연장선상에서 이 우주는 무한히 클 가능성도 있다.

무한한 시공간에 펼쳐진 물질 세계에서는 입자들의 조합이 동일하게 반복될 가능성이 반드시 들어 있으며 137억년의 우주 역사가 우리에게 준 관측 범위의 한계라는 장벽 저 너머에 지금 나와 똑같은 존재가 지금 바로 이 글을 쓰고 있을 수 있다는 상상이 가능하다. 그 '나'와 이 '나'는 서로 통신할 방법은 없는 셈이지만.

2. 거품 우주 (bubble universe)

우리 우주의 빅뱅 직후 있었던 것으로 확인된 급속팽창(inflation)의 확장판이다. 빅뱅 직후 급속팽창이 일어나면서 그 중 일부에서 급속팽창을 멈추면 그 영역 내에서 우리 우주와 같은 은하와 별들이 생길 수 있다. 급속팽창하는 거대한 공간 곳곳에서 여러 거품들이 생길 수 있는데 다른 거품에서는 우리와는 딴판인 물리 법칙이 적용되는 우주가 나타날 수도 있다.

3. 평행 우주 (parallel universe)

지금 우리가 익숙한 4차원 시공간을 하나의 막으로 볼 때, 더 고차원에서는 여러 막이 있을 수 있다. 각각의 막이 하나의 우주에 해당한다. 브라이언 그린(Brian Greene)의 비유에 따르면 이런 평행 우주는 식빵 한 봉지같은 것이다. 이 평행 우주론에서 약간 더 나가서, 두 개의 우주 막이 서로 충돌하면서 각 우주에는 나름의 빅뱅이 일어나 초기화된다고 보는 견해도 있다.

4. 자식 우주 (daughter universe)

양자역학에 뿌리를 둔 추론이다. 매 선택의 순간마다 새로운 우주가 가지치기처럼 생겨난다는 것이다. 예를 들어, 삼거리 갈림길에서 나는 오른쪽으로 갈 수도 있고, 왼쪽으로 갈 수도 있다. 내가 사는 우주에서는 오른쪽 길로 접어든 내가 사는 것이지만, 다른 우주에서는 왼쪽 길로 접어든 내가 '나만의 현실'을 생각하며 각각 살아갈 수가 있다. (개인적으로 제일 마음에 드는 다중 우주론이다.)

5. 수학적 우주 (mathematical universe)

과학자들은 지금도 논쟁 중이다. 수학은 우주를 설명하기 위해 유용한 도구 중 하나에 지나지 않는가, 아니면 수학 자체가 근본적인 실재이며 우리가 우주를 관측하는 행위는 수학적 우주의 진정한 실체에 대한 인간으로서의 불완전한 인지일 뿐인가.

수학이 우주의 근본적 실재인 경우, 우리 우주를 만드는 수학은 전체 수학의 한 특정한 모습일 것이며, 모든 가능한 수학적 구조가 각각 개별 우주의 형태로 존재할 수 있다.

위에 나열한 다중 우주와는 별도로 인간 원리는 계속 내 머리에 맴돈다. 그 안에서 자신이 속한 우주를 관찰할 지적 존재 또는 적어도, 우주를 바라볼 생명이 없는 우주는 과연 존재 의미가 있는 것일까?