쌍둥이 우주론 우주론
물질-유령물질 천체물리학. 3: 복사 시대: 우주의 '기원' 문제. 초기 우주의 균일성 문제.
(p1)
...이 연구는 Astrophysics and Space Science에 게재된 논문(하위 사이트 '기하학적 물리학'의 논문 2)에서 제시된 접근법과 논문 3(반발성 유령물질)에서 발전된 접근법 사이의 연결고리 역할을 한다. 이 논문에서 두 장방정식의 체계는 다음과 같다:
(3)
(4)
이 체계는 모델 표준과 복사 단계에서 연결되도록 조작한 것처럼 보였으며, 그 결과 방정식은 다음과 같이 변한다:
(3')
(4')
즉, 표준 모델의 두 배가 되는 것이다. 이는 초기 우주에서 핵합성의 고정을 가능하게 하기 위해 충분히 급격한 팽창을 가능하게 했다. 만약 다음과 같은 체계를 사용한다면:
S = c ( Tr - T*r)
S* = c ( T*r - Tr)
고정된 상수를 가정할 경우, 팽창 속도(R » R* » t)는 너무 느려져서 우주 전체의 수소가 헬륨으로 전환될 것이다.
...다시 방정식 (3) + (4)의 체계로 돌아가 보면, 이 체계에는 중요한 문제가 존재한다. 이 문제는 Astrophysics and Astronomy의 심사위원이 매우 적절하게 제기한 바 있다. 광자들이 물질로, 그리고 그 반대로 변할 때(논문에서 명시한 바와 같이), 그들이 장에 기여하는 기여도의 부호가 바뀌게 되는데, 이는 어떻게 설명할 수 있는지 명확하지 않다.
...복사 단계에서 변수 상수 모델을 도입하면, 이 문제에 대해 전반적으로 일관된 해결책을 얻을 수 있다. 어쨌든 이 모델이 성립하든 말든, 여전히 매우 이상한 성질이 남아 있다. 즉, 우리가 알고 있는 물리학의 모든 방정식이 제안된 일반화된 게이지 변환에 대해 불변성을 가진다는 점이다. 이는 장 방정식(아무리 에이너스턴 방정식에 국한하더라도), 완전한 맥스웰 방정식, 그리고 슈뢰딩거 방정식을 모두 포함한다.
...종종 물리 상수가 변할 수 없다는 주장이 반복되어 왔다. 왜냐하면, 그중 하나라도 아주 미미한 변화가 생기면 즉각적으로 물리적으로 불가능한 상황이 발생하기 때문이다. 물론 그렇다. 그러나 이는 단지 하나 또는 몇몇 상수만을 다루는 것이 아니라, 모든 상수를 동시에 다루는 문제이다.
...측정 장비는 물리학의 방정식과 그 '상수'로 만들어진다. 만약 이러한 게이지 현상이 발생하고, 모든 상수가 동시에 변화한다면, 실험실에서 그 현상을 입증하는 것은 불가능해진다. 왜냐하면 측정 장비 자체도 그 현상과 함께 변화하기 때문이다. 마치 동일한 금속으로 만들어진 자를 사용하여 철제 테이블의 길이 변화를 측정하면서 온도 변화를 입증하려는 것과 같다. 나는 이 점이 사람들이 자주 이해하지 못하고, 더욱이 받아들이기 어려워한다는 것을 잘 안다.
...물론, 이 복사 단계에 대한 설명 역시 여전히 초안에 불과하다. 이 모델은 약한 상호작용과 강한 상호작용을 고려하지 못하고 있다. 이러한 확장을 위해서는 이 두 영역과 관련된 다른 상수 변화 법칙을 상상해야 한다. 이 모델에서 주목할 점은 플랑크 시간이 t에 비례하고, 플랑크 길이가 R에 비례한다는 점이다. 즉, 초기 시점 t = 0에 가까워질수록 '양자 장벽'이 점점 더 멀어진다. 이 이상한 현상에 대해 설명을 제시해야 할 필요가 있다.
...그러나 이러한 연구는 아직 끝나지 않았다. 아마도 이 모든 것을 단순한 선언처럼 받아들이는 것이 좋을지도 모른다. 개인적으로 나는, 앞으로 몇 년 또는 몇 십 년 안에 우리가 우주의 기원에 대해 가지고 있던 모든 아이디어들이 크게 변화해야 할 것이라 생각한다. 우리가 여전히 원시적인 이론적 도구로 뜨거운 과거로 되돌아가려는 데 집착하다 보면, 결국 조직화된 정신분열 상태에 빠지게 된다고 본다. 예를 들어, 린데의 이론을 생각해보자. 인플레이션은 초기 우주의 균일성을 설명하기 위한 관측적 근거 외에는 다른 이유가 없으며, 그에 대해 모두가 동의하고 있다.
...어떤 사람들은 우리가 표준 모델을 통해 보는 세계관이 거의 완성 단계에 이르렀고, 단지 일부 수정만으로 이 건물을 완성할 수 있을 것이라고 생각한다. 나는 그 점에 대해 확신하지 못한다. 나는 앞으로의 몇 십 년 동안 우리가 예상치 못한 많은 것을 드러낼 것이라 생각하며, 그로 인해 우주의 기원에 대한 완전히 다른 설명을 얻게 될 것이라 믿는다. (그러나 이 과정에서 내 접근법이 그 방향으로 진전을 이룬다고 주장하는 것은 아니다.) 언제나 인간은 자신의 우주에 대한 지식이 완성 단계에 이르렀다고 확신했다. 20세기 초, 많은 유명한 사람들은 "지금은 우리의 계산에 소수점을 더하는 것만 남았다"고 썼다.
나는 한 번, 양자역학에 관한 책의 서문에서 저자가 쓴 글을 읽었다:
- 학생들이 말한다: "양자역학에서는 이미 중요한 모든 것이 발견되었어요." 나는 대답한다: "아니요, 이 이론에서 아직 끌어내야 할 흥미로운 것이 남아 있습니다."
...또 다른 가능성도 존재한다. 우리가 간과하고 있는 가능성은, 우리의 모든 지식이 19세기 말의 지식처럼 변모하여, 수양충처럼 변모하고, 그 결과로 또 다른 나비가 탄생할 수 있다는 점이다.
