천체물리학자가 말하는 우주의 종말은 이렇게 된다

“우주에 대한 우리의 생각은 우리를 감동시킵니다.” 고(故) 천문학자 칼 세이건은 이렇게 말한 적이 있다.. “등골이 찌릿찌릿하고, 목소리가 떨리고, 아득한 추락의 기억처럼 희미한 감각이 있어요. 아주 높은 곳에서.” 우주를 생각하면 몸서리쳐진다면, 우주의 종말을 생각하면 몸이 떨릴 수 있다 지진.

그녀의 새 책에서는 모든 것의 종말: (천체물리학적으로 말하자면), 이론 천체물리학자인 케이티 맥(Katie Mack) 박사는 우주가 어떻게 시작되었는지에 대한 이론인 빅뱅부터 시작합니다. 그 시작은 그녀와 같은 우주론자들에게 그 불가피한 종말에 대해 많은 것을 말해 줄 수 있습니다. 그녀는 독자들에게 천체 물리학의 다섯 가지 종말, 즉 큰 위기, 열 죽음, 큰 찢김, 진공 붕괴, 큰 바운스를 통해 유쾌하게 안내합니다. 쿼크-글루온 플라즈마에 갇히지 않도록 Mack는 모든 것에 접근 가능하고 대화 가능한 상태를 유지합니다. 우주의 종말에 관한 책에서 기대했던 것보다 훨씬 더 재미있습니다. 우주가 종말을 맞이할 것이라는 실존적 두려움 때문에 실망하지 마십시오. 그녀는 이렇게 말하는 것 같습니다.

우리는 Mack와 암흑 에너지 대 암흑 물질, 망원경을 통해 말 그대로 과거를 들여다볼 수 있는 방법, 우주의 기묘함에 대해 이야기했습니다.

(이 대화는 명확성을 위해 가볍게 편집되었습니다..)

디지털 트렌드: 이 책을 쓰게 된 계기는 무엇인가요?

맥: 수년에 걸쳐 나는 광범위하게 우주론 분야에서 다양한 것들을 연구해왔습니다. 따라서 우주론은 우주 전체와 그 구성 요소 및 진화를 다룹니다. 나는 초기 우주에서 일했습니다. 나는 암흑 물질, 블랙홀, 은하 진화 등 모든 종류의 일을 해왔습니다. 그리고 최근에는 우주의 종말에 관심이 많아요. 이것이 바로 이 책이 탄생한 방식입니다.

당신의 책은 우리가 빅뱅을 관찰할 수 있는 방법에 대해 매우 이해하기 쉬운 설명을 제공합니다. 그 내용을 안내해 주실 수 있나요?

따라서 우주가 현재 팽창하고 있다면 우리가 관찰하는 은하계를 볼 수 있다는 생각입니다. 서로 멀어진다면 과거에는 우주가 더 컸다는 것이 합리적입니다. 압축. 그래서 모든 것이 더 가까워졌습니다. 그리고 해당 내선 번호를 다시 다이얼하면 모든 것이 서로 겹치는 지점에 도달할 수 있습니다.

따라서 우주가 팽창할수록 온도는 낮아지고, 물질은 더욱 확산되고, 에너지는 더욱 확산됩니다. 과거에는 오늘날보다 더 뜨겁고 밀도가 높았으며 어떤 의미에서는 작았을 것입니다. 이것이 기본적으로 빅뱅 이론입니다. 그것은 빅뱅 이론의 가장 단순한 진술입니다. 단지 과거에는 우주가 더 뜨겁고 더 작으며 더 밀도가 높았다는 것입니다.

그리고 만약 그렇다면, 충분히 멀리 보면 빛이 당신에게 도달하는 데 걸리는 시간 때문에 시간을 거슬러 점점 더 먼 곳을 바라보게 되는 것입니다. 따라서 우주가 정말로 모든 곳에서 뜨겁고 밀도가 높았다면, 즉 빅뱅이 우주 전체에 걸쳐 일어난 일이라면 당신은 지점에 도달할 수 있어야 합니다. 너무 멀리 떨어져 있어서 여전히 뜨겁고 밀도가 높은 상태에 있고, 원시 불덩어리의 마지막 단계에 있는 우주의 일부를 볼 수 있어야 합니다. 존재.

그리고 거기에 도달하려면 우주가 크고 항상 확장된 것이라고 가정해야 하며, 우리는 이를 믿습니다. 우리는 빅뱅이 모든 곳에서 일어난 일이라고 생각합니다. 단일 원점은 없습니다. 따라서 그 추론을 따른다면 배경 조명이 있어야 합니다. 모든 방향, 가장 먼 곳, 우리가 볼 수 있는 가장 먼 곳으로부터 빛이 우리에게 와야 합니다. 우주의 불 같은 상태가 최종적으로 냉각되고 남은 빛인 빛이 있어야 합니다.

이 책은 우주가 종말을 맞이할 수 있는 다섯 가지 가능한 방법을 탐구합니다. 갈 수 있는 방법이 왜 이렇게 다양할까요?

글쎄, 그것은 몇 가지로 귀결됩니다. 하나는 무엇이 우주를 지금처럼 팽창시키고 있는지 완전히 이해하지 못한다는 것입니다. 중력이론, 일반상대성이론이 좋아서 꽤 간단할 거라고 생각하던 시절이 있었고, 우주의 팽창 속도를 측정할 수 있었고 우주의 모든 물질이 팽창 속도를 어떻게 늦추는지 알았습니다. 확장. 그래서 그것은 단지 팽창과 중력 사이의 균형을 알아내는 문제였습니다.

따라서 모든 중력에 비해 팽창이 너무 빠르다면 충분히 느려지지 않고 영원히 팽창할 것입니다. 그리고 확장이 충분히 빠르지 않거나 중력이 너무 많으면 중력이 승리하여 확장 속도를 늦추고 중지하고 다시 충돌하게 됩니다. 즉, 큰 위기가 발생합니다. 그래서 한동안 그것은 의미가 있는 유일한 선택이었습니다.

그러나 우주가 실제로 팽창 속도를 높이고 있다는 사실이 밝혀졌을 때 우리는 우주에 새로운 구성 요소를 추가해야 했습니다. 우리는 우리의 이해를 수정하고 암흑 에너지라는 것을 넣어야 했습니다. 그리고 암흑에너지는 우주를 더 빠르게 팽창시키는 것입니다. 그러나 우리는 암흑 에너지를 실제로 이해하지 못하기 때문에 그것이 암흑 에너지의 방향으로 진행되고 있다고 확신할 수는 없습니다. 그렇기 때문에 큰 찢김이나 큰 크런치 같은 일이 여전히 테이블 위에 있고 열사망이 우리가 향하고 있는 것처럼 보이는 이유입니다.

그리고 진공 붕괴와 탄력 있는 우주론이라는 두 가지 이상한 아이디어는 초기 우주와 입자 물리학에 대해 우리가 아직도 이해하려고 노력하고 있는 부분이 많다는 사실에서 비롯됩니다. 따라서 통통 튀는 우주론은 아마도 초기 우주, 즉 이 인플레이션 단계에 대한 우리의 현재 최선의 추측이 아마도 그것이 전체 이야기가 아닐 수도 있다는 생각에서 나왔습니다. 어쩌면 그런 일이 일어나지 않았을 수도 있습니다. 아마도 초기 우주에는 오늘날 우리가 볼 수 있는 상황을 초래한 또 다른 진화가 있었을 것입니다. 그리고 그것이 사실이라면, 그러한 아이디어 중 일부는 이러한 낯선 순환 우주론으로 이어질 수 있습니다.

그리고 진공 붕괴에 대한 아이디어는 실제로 우리의 입자 물리학 지식이 불완전하고 현재 가장 잘 이해하고 있다는 사실에서 비롯됩니다. 입자 물리학 지식에 따르면 현재 입자 물리학이 작동하는 방식은 완전히 안정적이지 않으며 이로 인해 우주가 이러한 붕괴에 취약해집니다. 프로세스. 따라서 우리가 입자 물리학을 더 잘 이해한다면, 우주의 아주 초기 부분을 더 잘 이해한다면, 우리는 이 두 모델에 대해 뭔가 말할 수 있을 것입니다. 하지만 지금으로서는 그것들을 배제할 수도 없고, 상황이 그렇게 될 것이라고 확신할 수도 없습니다.

모든 시나리오 중에서 가장 가능성이 높은 시나리오는 무엇입니까?

열사망은 가장 가능성이 높은 것으로 간주되는데, 그 이유는 추가로 이상한 일이 가장 적게 필요하기 때문입니다. 그래서 우주론에서 우리는 사물을 가능한 한 단순하게 유지하는 것을 좋아합니다. 우리는 꼭 필요한 경우가 아니면 우주의 새로운 구성 요소를 가정하지 않기를 좋아합니다. 그리고 열사 시나리오에는 우주 상수인 일종의 암흑 에너지가 있는데, 이는 우리가 완전히 이해하지 못하는 것입니다. 하지만 그것은 아인슈타인 이래로 존재해 온 아이디어이고, 약간의 확장이 내장되어 있다는 것은 단지 시공간의 속성일 뿐입니다.

그래서 그것은 우리에게 매우 간단하고 직접적인 진화를 제공합니다. 우주는 계속해서 팽창하면서 영원히 가속되고 모든 것이 사라지는 것입니다. 그리고 우주에 암흑 물질, 일반 물질, 그리고 암흑 에너지로서의 우주 상수가 있다면 그것은 많은 의미가 있습니다. 그보다 더 복잡한 것을 가정할 필요는 없습니다. 거기에는 인플레이션이 실제로 일어났고 그것이 우주의 시작이라는 것이 암시되어 있습니다. 그것은 모든 것이 상상하는 것만큼 단순하고 지루한 소위 우주론의 일치 모델의 일부입니다.

그러나 우리가 그것에만 안주하지 않고 끝났다고 말하는 이유는 암흑에너지가 우주론적 개념인지 확실히 알지 못하기 때문입니다. 그래서 약간의 여지가 남습니다. 또한 우리는 진공 붕괴가 일어나지 않을 것이라고 말할 만큼 입자 물리학을 이해하고 있다고 확신할 수 없습니다. 또는 초기 우주 진화가 어떤 순환 단계를 암시할 만큼 충분히 다르지 않았다는 것입니다. 끝.

당신은 일부를 언급 새로운 전파 망원경 이를 통해 과학자들은 우주 형태의 최초 구조를 관찰할 수 있게 될 것입니다. 전문가들은 그로부터 무엇을 배우기를 희망합니까?

우리는 배경 조명과 우리가 은하로 가득 찬 우주인 현대 우주 사이의 이 기간을 통해 우주의 진화에 대한 더 나은 그림을 얻게 될 것입니다. 당시 무슨 일이 일어나고 있는지에 대한 정보가 거의 없는 합리적인 규모의 시간이 있습니다. 그래서 우리는 우주의 진화에 대해 많은 것을 배울 것입니다. 우리는 훨씬 더 많은 은하계를 측정하게 될 것입니다. 그래서 저는 책에서 베라 루빈 천문대(Vera Rubin Observatory)에 대해 언급했습니다. 은하계가 우주를 통해 어떻게 움직이는지, 시간이 지남에 따라 어떻게 진화하고 있는지 보여줍니다. 배포. 그리고 그것은 우리에게 우주의 배치와 우주의 진화에 관한 많은 정보를 제공할 것입니다. 그래서 그것은 중요한 단서가 될 것입니다.

우리는 또한 물리학의 다른 측면에 대해서도 배울 수 있습니다. 그래서 저는 이러한 대형 전파 망원경 배열에 관심이 있습니다. 먼 우주에서 암흑 물질이 소멸되고 있다면 암흑 물질에 대해 우리에게 뭔가를 말해 줄 수 있기 때문입니다. 이는 최초의 별과 은하가 진화하는 방식을 바꿀 수 있으며 입자 물리학의 다음 단계에 대한 단서를 제공할 수 있습니다. 그래서 우리가 만약에 대해 더 많은 데이터를 가지고 있다면 우리가 채울 수 있는 것들이 많이 있습니다. 먼 우주, 초기 우주, 다른 은하 — 일종의 은하 시대의 새벽이 될 수도 있습니다. 말하다. 실제로는 더 나은 지도를 얻고, 더 나은 역사를 얻고, 놀라움을 찾는 것이 중요합니다. 아시다시피, 우리는 점점 더 많은 데이터를 얻을수록 새롭고 흥미로운 현상을 볼 수 있기를 진심으로 바랍니다.

차이점을 설명해 주실 수 있나요? 암흑에너지 그리고 암흑물질?

네, 암흑물질과 암흑에너지는 우주에 아주 반대되는 방식으로 작용합니다. 장기적인 진화에 대해 생각한다면 둘 사이에서 우주의 가장 중요한 측면이 됩니다. 그래서 암흑에너지는 우주를 더 빠르게 팽창시키는 것입니다. 일종의 공간이 늘어나는 거죠. 그것은 지금부터 우주의 진화를 실제로 지배하고 있습니다. 그것은 아마도 50억년 전부터 정말 중요해지기 시작했습니다. 그리고 그것은 지금 우주를 장악하고 있습니다. 그래서 우리는 지금부터 우주의 진화 측면에서 그 자비에 달려 있습니다.

그러나 암흑 물질은 우주의 모든 구조 형성, 즉 은하와 은하단의 성장을 담당하는 일종의 물질입니다. 그것들은 모두 암흑 물질의 발판 위에 세워졌습니다. 암흑물질은 일종의 눈에 보이지 않는 물질이지만 우주에 있는 물질의 대부분을 차지하며 더 쉽게 결합하고 다른 모든 문제의 기반이 되는 발판을 구축할 수 있게 해주는 속성 건설되었습니다. 그리고 그것은 물질이기 때문에, 우주에 있는 물질의 대부분이기 때문에 우주의 팽창을 늦추려고 노력하고 있습니다. 그리고 한동안 그것은 우주의 팽창을 늦추고 있었습니다. 그리고 약 50억년 전까지만 해도 우주가 암흑 에너지를 차지할 정도로 커졌습니다.

당신의 열정은 책에서 많이 드러나는데, 특히 허블 반경과 같은 것에 대해 이야기할 때 더욱 그렇습니다. 당신의 분야에서 너무 흥미로워서 다른 사람들과 공유할 수 있는 다른 것들은 무엇입니까?

내 말은, 우리가 과거를 매우 직접적으로 볼 수 있다는 사실이 계속해서 내 마음을 아프게 한다는 것입니다. 망원경과 마이크로파 수신기를 사용하여 빅뱅의 마지막 단계를 직접 볼 수 있다는 사실입니다. 우리는 빅뱅의 마지막 단계에서 모든 방향으로 빛을 포착하고 있습니다. 우리가 우주를 바라보고 과거를 보고 우리 자신의 역사를 배울 수 있다는 사실은 정말 놀라운 일이라고 생각합니다. 그것은 나를 항상 놀라게 한다. 그리고 아시다시피 우주론의 이상한 측면, 상대성이론에 의해 지배되고 팽창하는 우주에 있을 때 나타나는 물리학의 이상한 것들이 있습니다. 그래서 당신은 특정 시점에 이것을 언급했는데, 은하계는 더 이상 더 작아 보이지 않습니다. 아시다시피, 같은 크기의 은하계는 점점 더 멀어질수록 더 크게 보이기 시작합니다. 이는 이상합니다.

그리고 우리가 우주의 팽창을 볼 수 있고, 시간이 지남에 따라 그것을 지도로 그려볼 수 있다는 사실은 정말 놀랍습니다. 책에서 실제로 이런 이야기를 했는지도 모르겠지만, 아주 먼 곳에서 일어나는 초신성, 태양 폭발을 보면 나타난다. 멀리 떨어져 있으면 더 천천히 일어나고 있습니다. 왜냐하면 우주의 팽창으로 인해 시간도 늘어나기 때문입니다. 방법. 그래서 우주론을 다룰 때 공간과 시간이 서로 상호작용하는 방식은 매우 혼란스럽고 이상해지며, 그것은 정말 흥미롭습니다. 아시다시피, 상대성 이론은 모든 종류의 맥락에서 공간과 시간에 이상한 일을 합니다. 나는 놀랍고 멋지다고 생각합니다.

우주론에는 알려지지 않은 것이 많이 있습니다. 당신이 풀고 싶은 미스터리 한 가지는 무엇입니까?

아, 너무 많아요. 암흑 물질/암흑 에너지 전체는 거대합니다. 우리가 암흑 물질의 본질을 안다면, 그것은 일반적인 물리학을 이해하는 데 확실히 큰 도움이 될 것입니다.

하지만 아마도 가장 영향력 있는 것은 인플레이션이 발생했는지, 그리고 어떻게, 왜 발생했는지를 실제로 아는 것이라고 생각합니다. 따라서 우주의 시작 부분에 아주 작은 순간을 채우는 것은 우주에 대한 우리의 그림에 대한 모든 것을 정말로 바꿀 것입니다. 만약 우리가 이런 일이 일어났다는 것을 확실히 안다면, 그것은 우주의 기원에 관해 우리에게 뭔가를 말해 주고 우주의 미래에 대해서도 말할 수 있게 도와줄 것입니다. 그것은 실제로 우리가 우주의 기본 구조를 다룰 수 있게 해줄 것입니다. 네, 인플레이션, 암흑 물질, 암흑 에너지를 이해하는 것이 가장 큰 문제라고 생각합니다. 그리고 일반상대성이론과 입자물리학을 연결하는 방법을 알아내는 것과 같은 것들이 있습니다. 하지만 우리가 인플레이션, 암흑 물질, 암흑 에너지에 대한 답을 안다면, 물리학의 더 완전한 그림처럼 하나로 묶는 방법에 대한 많은 단서를 제공할 것이라고 생각합니다.

당신은 책에서 실존주의와 공포에 대해 조금 썼습니다. 그것은 당신이 이 책을 집필하고 있기 때문에 반성하고 있는 것뿐인가요, 아니면 항상 거기에 있는 것인가요?

나는 유령인가? 내 말은, 책을 위해 씨름해야 할 것 같은 느낌이 들었던 것 같아요. 우리가 영원히 계속되지 않는다면 어떻게 될까요? 라는 질문을 하는 것이 당연하다고 생각합니다. 평균? 인생의 의미는 무엇입니까? 종말이 있다면 존재의 목적은 무엇인가? 그래서 이 모든 큰 질문에 대해 생각하면서 나온 것이 분명했습니다. 나는 인생 전반의 의미를 곰곰이 생각하는 데 모든 시간을 보내는 사람이 아닙니다. 나는 보통 그런 일에 얽매이지 않습니다. 그리고 나는 죽음에 대해 생각하는 것을 좋아하는 사람도 아닙니다. 나는 죽음이 매우 괴로운 일이라고 생각하기 때문에 죽음에 대해 생각하지 않으려고 매우 열심히 노력했습니다. 그래서 이 책에 대해 생각하고 이러한 큰 아이디어에 대한 맥락을 설명하려고 노력함으로써 실제로 촉발되었습니다. 현실은 우리가 우주에 대해 감정적 반응을 가지고 있기 때문입니다. 엄밀히 말하면 현실적으로 비합리적인 것 같아도 그런 반응을 피하기는 어렵다.

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