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하나의 우주인가, 둘인가?

오늘날 어떤 사변적 아이디어들이 나와 있는가?

두 가지 참고 문헌:

R. Foot and R.R. Volkas Phys. Rev. D Vol. 52 n°11, 1995년 12월 1일
Z.G.Berezhiani and R.N. Mohapatra Phys. Rev. Vol. 52 n° 11 - 1995년 12월 1일.

이 두 연구는 태양 중성미자 결핍 문제에 전념하고 있다. Foot과
Volkas는 우주가 두 개의 "섹터"로 구성되어 있으며, 그것들이 거울상동형이라고
생각한다. 그들은 두 번째 섹터를 "거울 섹터"라고 부른다 (아마도 요나스 효과...).
이 두 번째 우주는 P-대칭이다 (군론을 다룬 기하학적 물리학 B를 보라). Foot과
Volkas는 태양 중심의 에너지가 정상 중성미자와 "거울-중성미자"에 의해
운반된다고 제안한다. 그들은 우리 우주를 P-대칭 섹터를 포함하도록 확장할 것을
제안한다. 1950년대 이래로 우리는 우리 우주가 완벽하게 대칭적이지 않다는 것을
알고 있다. 보라: T.D.Lee and C.N.Yang Phys. Rev. 104, 254 (1956)

전형적으로 "오른쪽" 과정이 어떤 특징적인 시간 동안 일어날 때, 대칭적인
과정인 "왼쪽"의 거울 대칭적 과정은 약간 다른 특징적 시간을 함축한다 (차이는
10-9). 대칭적 과정은 반물질 세계에 속한다. 그것은 예측되었고 관찰되었다
(노벨상). 이것은 패리티 원리의 위반이라고 불린다. 이것은 "우리 섹터"를
가리킨다. Foot과 Volkas는 역 패리티 위반을 가진 쌍둥이 우주의 존재를
제안한다. 그들은 전체, 즉 우리 섹터 더하기 거울 섹터가 완전히 P-대칭적인
실체를 구성한다고 가정한다. Foot과 Volkas의 "거울 섹터"는 우리 것에 대해
P-대칭이다.

기하학적 물리학 B에 제시된 바와 같이:
J.P.Petit & P.Midy : 군의 여소군 작용을 통한 반물질의 기하화. 4 : 쌍둥이 군
[Geometrical Physics B, 4, 1998].

우리는 CPT-대칭적인 쌍둥이 세계를 구축했다. 이 아이디어에 따라, 방출된
에너지의 50%가 "CPT-대칭적 거울 중성미자"에 의해 운반될 수 있다.

표준 모형과 다른 무언가를 상상해 보려는 또 다른 이유가 있다. 아주 초기
우주에서 세계는 유대인의 토후보후에 비견된다. 스티븐 와인버그가 말했듯이,
그 시기에 우주는 온갖 종류의 복사의 혼합물이다. 그는 만약 누군가 광자,
중성미자, 반중성미자를 발견한다면, 질량 입자들(그리고 그 반입자들)은 빛
속도에 매우 가까운 속도로 간다는 것을 의미한다.

광자는 입자-반입자 쌍을 낳는다. 그런 다음 이 후자들이 충돌하고 소멸하여
고에너지 광자를 낳는다. 그리고 이런 식으로 계속된다.

그런 다음 팽창이 광자를 냉각시키며, 그 복사 온도는 1/R 처럼 변하는데, R은
두 입자 사이의 평균 거리이다. 그들이 쌍을 생성할 충분한 에너지를 갖지 못할
때, 이 생성은 멈춘다. 그런 다음 소멸이 비가역적 과정을 통해 물질과 반물질을
파괴한다.

주요 질문은 다음과 같다:

• 왜 우리가 여기 있는가, 당신과 나는? 왜 이 상호 살육이 두 적대적 자매,
  물질과 반물질을 완전히 사라지게 하지 못했는가?

답? 답 없음......

길을 잃은, 우주의 절반. 누군가 정보를 가지고 있다면, 제발, 즉시 아무
이론물리학 연구소에나 연락하라.

1967년 러시아 학술원 회원 안드레이 사하로프는 "우주생성"이 하나 대신 두
개의 우주를 만들어냈을 수 있다고 처음으로 제안했다:

A.Sakharov : "CP violation and baryonic asymmetry of the Universe". ZhETF
Pis'ma 5 : 32-35 (1967) ; Traduction JETP Lett. 5 : 24-27 (1967)
A.Sakharov : "A multisheet Cosmological model" Preprint Institute of Applied
Mathematics, Moscow 1970
A.Sakharov : "Cosmological model of the Universe with a time vector inversion".
ZhETF 79 : 689-693 (1980) ; traduction in Sov. Phys. JETP 52 : 349-351 (1980)

A.Sakharov : "Topological structure of elementary particles and CPT asymmetry"
in "Problems in theoretical physics", dedicated to the memory of I.E.Tamm,
Nauka, Moscow 1972, pp. 243-247

사하로프의 시각에서 두 시간의 화살은 뒤바뀌어 있다. 그는 또한 자신의 쌍둥이
우주가 거울상동형일 수 있다고 제안했다.

나는 사하로프의 연구를 모른 채, 10년 후에 같은 일을 했다. 참고 문헌:

[1] : J.P.Petit : Univers enantiomorphes à flèches du temps
opposées. French Comptes Rendus de l'Académie des Sciences de
Paris.t.284, serie A, 1977, p.1315
( Enantiomophic universes with opposite time arrows )

[2] : J.P.Petit : Univers en interaction avec leur image dans le miroir du
temps . French Comptes Rendus de l'Académie des Sciences de Paris.t.284,
serie A, ( 6 june ) 1977, p.1413
(Universe interacting with its space-time mirror image) : the "Jonas-effect".

초끈 이론가들은 우주를 구성하는 근본적 대상을 탐구하고 있으며, 이는 만물
이론(TOE)의 열쇠이다. 그들은 군론에 기반하여, 이 미지의 대상이 지녀야 할
대칭적 성질들(여러 변형에 따라)을 구축했다고 생각한다. 군 E8 x E8은 변형들
중 하나이다. 군들은 "아버지 기하학"이다. 우리 시공간의 모든 성질(공간적
병진, 회전, 그리고 시간적 병진)을 가장 순진한 관점(유클리드적, 절대 시간을
가진)으로 번역하는 갈릴레이 군은 유클리드 시공간을 낳는다.

로런츠 군은 민코프스키 시공간(특수 상대성 이론의 그것)을 분비한다.

초끈 이론가들은 알려진 것과 알려지지 않은 모든 기본 입자가 따르는 특별한
대칭적 성질들을 따르는 10차원 공간의 기하학을 탐구하고 있다.

내가 여섯 개의 양을 가진다고 가정하자:

x, y, z, a, b, g.

나는 예를 들어, 처음 세 개에 양 a를 정수 번 더하거나 뺄 수 있고, 다음 세
개에 p/2를 정수 번 더하거나 뺄 수 있다고 정한다. 이것은 군을 구성한다. 그
중립 원소들은 영의 양을 더하거나 빼는 것으로 이루어진다. 이 관계들을
만족하는 대상이 존재한다 -- 정육면체. 이 군 구조에서 흘러나오는 공간은
정육면체로 포장된 3차원 공간이다. 일종의 결정이다.

결정학은 전적으로 군론에 기반한다. 우리가 군을 가지면, 우리는 결정이
만들어지는 방식을 가진다.

우리는 초끈 이론가들이 이미 올바른 군들을 소유하고 있다고 생각하지만,
이제는 그에 상응하는 결정을 찾고 있다고 말할 수 있을 것이다. 10차원 결정.
그들은 군들을 가지고 있지만, 대상을 가지고 있지 않다. 그들은 주춧돌을
가지고 있지만, 그것을 동반하는 건축물은 가지고 있지 않다.

이 모든 것은 콜로키움에서 진정으로 초현실적인 대화를 낳는데, 최근 콜로라도
애스펜에서 열린 것과 같은 것이다. 저널 Scientific American은 1996년 1월호
기사 "모든 것을 설명하기"에서 편집진 마두스리 무케르지에 의해 이를
보도했다. [...]

10차원 우주를 조직한다고 여겨지는 이 마법적 대상을 찾으면서, 어떤 이들은
"돌기가 달린 구", 벡터로 뻣뻣하게 선 고슴도치, 또는 "털복숭이 애벌레",
즉 "소시지 껍질처럼" 스스로 말려 올라갈 수 있는 5차원 막(런던 임페리얼
칼리지의 더프)에 대해 말한다.

칼텍의 슈바르츠(이론의 선구자 중 한 명)는 덧붙인다, "나는 트럭 운전사가
되었어야 했다!"

다른 이들은 "질량이 0인 블랙홀"에 대해 말한다.

시카고 대학의 제프리 A. 하비는 외쳤다:

"그 말은 당신의 블랙홀이 질량이 0이라는 것인가? 그것들은 빛의 속도로
움직이는가?"

"아니, 그것들은 아무것도, 운동량도 가지고 있지 않다,"라고 산타바바라
캘리포니아 대학의 게리 T. 호로비츠가 대답하며 돌아선다.

"오, 헛소리!" 스탠퍼드의 레너드 서스킨드가 그랬다.

"그것들은 에너지도, 운동량도 없다 -- 거기에는 아무것도 없다!"라고 하비가
항의한다.

스트로민저: "우주의 어딘가에 작은 방울 모양으로 공간의 일부가 존재할 수
있으며, 그 안으로 들어가면 블랙홀이 끈으로 변환되고, 그 반대도 마찬가지일
것이다. 우리 환경에서 이 작은 방울들은 가상 우주들 속을 항해하는 것처럼
보일 수 있으며, 그 가상 우주들은 극미한 시간 동안 존재할 것인데, 관측되기
전에 즉시 사라질 것이기 때문이다.

서스킨드: "개인적으로 나는 그것이 헛소리 덩어리라고 생각한다."

1986년 누군가 한 연구자에게 "만물 이론"을 일곱 단어로 요약해 달라고
물었고, 그는 이렇게 답했다:

• 오, 주여, 어찌하여 나를 버리셨나이까?

이 모든 것은 흥미롭지만, 우리가 볼 수 있듯이 끝난 것이 아니다. 물리학
역사상 이론 체계가 지금처럼 경련을 일으킨 적은 없었는데, 매일 그 주제에
관한 논문 열 편이 출판되고 있다. 그리고 우리는 산이 쥐를 낳을지 쥐가 산을
낳을지 말할 수 없다.

어쨌든, 몇몇 초끈 이론가들:

• 슈바르츠 (칼텍)

• 그린 (퀸 메리 칼리지)

• 노벨상 수상자 압두스 살람 (이탈리아 트리에스테 이론물리학 센터 소장이자
  런던 임페리얼 칼리지 교수).

그들의 출발점: E8 x E8.

참고 문헌: "Superstrings, a theory of everything? ".
PC.W.Davis & J.Brown, Cambridge University Press 1988.

존 슈바르츠:

두 번째 대칭은 우리가 종종 그림자 물질이라고 부르는 또 다른 종류의 물질을
가리킨다. 그러한 그림자 대상들은 우리에게 보이지 않을 것이다.

마이클 그린:

이론으로부터, 우리는 직접적으로, 광학적으로 관측할 수 없는 새로운 종류의
물질을 발견하는데, 그것은 오직 중력만을 통해 정상 물질과 상호작용해야 하기
때문이다. 그러나 그림자 입자들은 다른 힘들을 통해 서로 상호작용할 수 있다.

압두스 살람:

초끈 이론으로부터 우리는 오직 중력만을 통해 우리 것과 상호작용할 또 다른
우주를 만들 수 있다. 이것은 우리 자신의 우주에서 초대칭이 왜 깨지는지를
설명할 수 있고, 서로 다른 입자 질량 스펙트럼 문제에 대해 독창적인 통찰을
가져올 수 있다.

어쨌든, 이 짧은 문장들 외에는 더 이상 아무것도 나오지 않는 것 같다.

어떻게 우리는 오직 중력만을 통해 상호작용하는 두 세계를 상상할 수 있을까?
두 개의 뚜렷한 선수 팀이 있는 체커판으로 돌아가 보자.