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by YouJun Nov 24. 2022

제5장: 우주의 순환에 따른 팽창 후 수축 (14)

우주 수축에 관하여, 호킹 복사, 정보역설, 숨은 정보 가설, 양자장

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빛(시간)의 양이 최대로서 시공간은 가장 거대한 크기를 갖게 됩니다. 동시에 틈이 자신을 중심으로 시공간을 잡아당기는 힘의 총량이 BigBang의 팽창력에 맞먹는 상태로서 시공간은 바로 수축하게 됩니다.

틈의 암흑물질 수축과, 이에 따른 암흑 에너지 흡수에 의한 작용은 암흑 물질/에너지로 가득 차 있는 은하들에게 영향을 미치게 되고 은하들을 자신의 중심으로 끌어당기게 됩니다. 여기서 은하는 시공간의 크기를 결정하는 빛을 갖고 있기에 시공간은 수축하게 되는 것입니다. 이는 암흑에너지의 방향이 그전과는 완벽하게 상반된 것으로 BigBang 이후 시간의 최대까지는 빛의 퍼짐에 의해 우주의 형태와 움직임이 결정됐다면 시간의 최대에서 BigBang까지는 암흑의 수축에 의해 우주의 형태와 움직임이 결정됨을 뜻합니다.

틈이 우주의 대부분을 차지한 상태에서 틈의 수축이 진행되었기 때문에 시간이 지날수록 은하 간 거리는 점점 빠르게 줄어들게 됩니다. 틈이 매우 긴 시간 동안 계속해서 은하들을 끌어당기는 힘을 작용한 것으로, 초기에는 그 속도가 굉장히 느렸으나 최대로 커진 구형에서 작아지는 만큼 그 속도는 급격하게 증가하기 시작합니다. 틈은 시공간의 중심부터 고르게 퍼져 있음으로 은하들은 자연스럽게 다시 모이게 됩니다. 틈이 매우 거대했던 만큼 상당히 긴 시간 동안 시공간은 가속하면서 수축하게 되는데 거대한 틈으로 인해 희미했던 빛의 필라멘트가 점점 선명해지게 되고, 은하들은 서로의 존재를 다시 밤하늘에서 볼 수 있게 됩니다. 이런 상황에서 Void에 의한 암흑의 척력이 다시 작용되기 시작했는데, 그 힘은 대부분 수축되는 힘과 수직 된 방향으로 작동됐으며 상반된 방향으로 척력이 작용했다고 해도 모든 은하들이 같은 방향으로 수축되고 있는 만큼 수축력에 거의 영향을 미치지 못했습니다. 이런 상황 속에서 구체 수축의 특징상 빠르게 수축되는 속도가 줄어들어야 했지만 (가속도의 증가율은 줄어들어도) 꽤나 빠른 속도로 수축하게 되면서 우주는 한동안 계속 가속 수축하게 됩니다.

그림 76

*암흑에너지의 흐름이 시간의 최대 이후로 완전히 역전됩니다. 구 형태에서 고루 만들어진 틈이 암흑에너지를 흡수하여 수축되면서 퍼져 있었던 은하들(=시공간들)이 모이게 하는 강력한 암흑에너지 흐름이 만들어집니다. 암흑에너지가 뭉쳐 있는 은하들은 이 암흑에너지의 흐름에 따라 이동되는데 필라멘트의 형태로 퍼져 나갔던 은하들이 모이게 되면서 다시 뚜렷한 빛의 필라멘트를 형성하게 됩니다. 그러나 막 필라멘트가 다시 형성될 때에는 틈이 아직까지 꽤나 크게 형성되어 있는 상태로서 암흑의 척력이 수축하는 힘에 거의 저항하지 못합니다.

시간이 지나 점점 가속수축이 될수록 틈이 빠르게 사라지게 되고 은하들이 가까워지게 되면서 암흑의 척력은 다시 빠르게 커지게 됩니다. 다시 시공간이 팽창하는 힘이 우주의 형태와 움직임을 결정하는 데 영향력을 갖게 된 것으로, 이 힘이 점점 커지면서 수축의 속도를 가속에서 감속으로 바꾸게 됩니다. 덕분에 은하 간 거리가 줄어드는 속도는 점점 줄어들게 됩니다. 그러나 워낙 빠른 속도로 수축되었던 은하들은 여유롭게 중력의 영향권 안에 들 만큼 가까워지게 되고 몇몇 은하들은 이미 서로의 중력에 의해 가속하면서 가까워지다가 하나로 합쳐지게 됩니다.

이렇게 암흑의 수축력과 팽창력이 작용하는 은하의 수가 줄어들게 됨으로써 우주에 영향을 미치는 암흑에너지의 흐름이 가진 힘(수축/팽창력)은 점점 빠르게 감소합니다. 이때 수축되는 시공간은 최대의 원 크기에서 수축되는 만큼 우주의 수축 속도는 점점 줄어들게 되고, 동시에 우주의 형태와 움직임을 빛의 물질이 가진 중력이 압도적인 힘으로 결정하게 됩니다. 이는 BigBang 직후/직전에는 빛의 물질/에너지가, 시간의 최대 직전/직후에는 암흑 물질/에너지가 우주의 형태와 움직임을 결정하는 것입니다. 이는 4차원 시공간 순환파에서 최대로 퍼지려고 하는 암흑과 최대로 모이려고 하는 빛의 상반된 특징에 부합됩니다. 각각 ‘하나’의 우주를 이루고 있기에 우주가 최대로 팽창했을 때는 암흑이 압도적인 힘으로, 우주가 최대로 수축했을 때는 빛이 압도적인 힘으로 우주의 형태와 움직임을 결정하는 것입니다.

시간이 흐를수록 은하들은 점점 모이게 되고, 우주에는 거대한 블랙홀을 가진 초거대 은하가 만들어집니다. 이 은하는 압도적인 중력으로 주변에 존재하는 은하들을 계속해서 끌어당기게 되고 곧 모든 은하들을 흡수함으로써 단 하나의 은하만이 우주에 존재하게 됩니다.

*순환에 따라 은하들이 중력으로 하나 되어 줄어드는 시공간의 속도는 BigBang 직후 발생된 연쇄적인 폭발로 시공간이 팽창했던 속도와 일치된다.

(추후설명2)

은하가 합쳐지고 시공간이 작아지면서 급격하게 줄어든 암흑의 수축력과 팽창력은 유일하게 남은 은하의 블랙홀이 주변에 남아있는 에너지와 물질을 전부 흡수할 때까지 끊임없이 0으로 수렴하게 됩니다. 블랙홀이 끊임없이 에너지와 물질을 흡수하면서 우주는 계속해서 작아지게 되는데 이 시간은 매우 오랜 시간이 걸리기에 파동의 골 형태를 이루게 됩니다. 시간이 흘러 결국 블랙홀이 더 이상 우주에 빛이 존재하지 않다고 판단될 정도로(빛의 존재를 증명할 수 없을 정도로/빛의 양이 0으로 수렴) 모든 빛을 흡수하게 됩니다. 이는 유일한 블랙홀 안에서 반물질과 물질 시공간, 그리고 빛과 암흑 시공간 모두를 더 이상 구분 지을 수 있는 기준이 사라지게 됨을 의미합니다. 암흑물질과 빛 물질이 암흑과 빛의 전자기적 상호작용에 따라 서로 직접적으로 만나지 못하는 상태에서 1:1로 직접적 상호작용이 가능한 상태가 되는 것입니다. 즉, 암흑 물질과 빛 물질은 각각 반물질과 물질로서 쌍소멸하게 되고 BigBang을 일으키는 것입니다.

BigBang 직전 단 하나의 블랙홀이 우주라는 시공간을 정의할 때 빛이 없는 암흑도, 시간이 없는 공간도, 실체가 없는 확률도 없기에 시공간이라는 실체가 빛의 부재로 인해 확률로 붕괴되기 직전(빛이 0으로 수렴될 때) 물질과 반물질이 1:1로 결합하게 되어 우주를 순환시키는 것입니다.

여기서 이 BigBang은 이전 BigBang의 총 에너지와 물질이 일치하게 되는데, 엔트로피가 증가하는 시공간의 흐름에 따라 상반된 형태와 움직임을 가진 암흑이 순환적 상호작용을 이루면서 완전히 보존해 주기 때문입니다. 빛과 상반된 형태와 움직임을 가진 암흑이 1:1 중첩/얽힘으로 작용하면서 발생된 모든 엔트로피를 암흑이 정확하게 상쇄시키는 것입니다. 기본적으로 빛 물질들이 수축되면서 방출되는 에너지와 함께 암흑 물질들이 수축되면서 암흑에너지를 흡수하는 것입니다. 그리고 이러한 빛/암흑 물질들이 1:1로 뭉쳐 블랙홀을 이루는 것입니다. 이 블랙홀은 위와 같은 엔트로피의 모든 과정을 빛/암흑 물질의 상쇄파동으로 온전히 저장하게 되는데, 이는 블랙홀이 시공간의 모든 정보를 저장하고 유지시키는 기준이자 핵심이 됨을 의미합니다.

*위의 모든 내용은 암흑에너지가 계속해서 변하지 않았다면 양자장 이론, 게이지 이론과 같은 물리학 이론들이 무너진 다는 것에 부합된다. 현재의 물리학 공식이 유지될 수 있는 이유는 진공 에너지와 양자장 에너지가 서로 정확히 상쇄되기 때문인데 이는 빛과 암흑이 순환파에서 설명하는 형태와 움직임에 부합되는 것이다. 이는 또한, 블랙홀의 크기가 우주의 데이터 양으로 이뤄진다는 스티븐 호킹의 이론에도 부합된다.

블랙홀과 데이터 량에 대한 스티븐 호킹 이론 검증에 관해 참고 : https://www.livescience.com/hawking-theory-confirmed.html

암흑과 빛의 완벽한 1:1 순환이 ‘블랙홀’이라는 존재를 통해 온전히 유지될 수 있는 것입니다. 이 우주는 블랙홀로부터 위와 같은 순환적 형태와 움직임, 그리고 이에 따른 상반된 형태와 움직임이 서로 부합되는 모습을 가질 수 있는 것입니다. 즉, 순환에게 있어서 블랙홀은 필연적인 존재인 것이며, 블랙홀을 통해 우주(4차원 시공간)는 순환하는 것입니다. 이 순환에 따라 우주를 비롯한 모든 존재는 필연적으로 존재하는 것이며 존재하지 않는다는 모순(존재하지 않을 수 있는 가능성)은 근본적으로 존재할 수 없는 것입니다.

*호킹 복사

위의 4차원 순환파의 우주에 따르면 블랙홀은 주변에 빛이 존재하지 않을 때, 상반된 형태와 움직임을 가진 두 시공간의 차이(기준)를 증명할 수 없게 되면서 폭발(BigBang과 같은)이 발생된다. 그렇다면 일찍이 모든 은하/블랙홀이 ‘하나’로 모이기 전에 틈(Crack)이 사방을 둘러싸고 있고 모든 빛을 빨아드린 블랙홀은 어떻게 되는 것인가? 작은 BigBang을 일으키는 것인가? 그렇다면 밤하늘에서 그 모습이 발견되어야 하지 않을까?

이는 호킹복사에 의해 발생되지 않는다. 호킹복사는 양자 요동에 의해 블랙홀의 사건의 지평선에서 빛과 열을 방출하는 것으로 주변에 그 어떤 빛이 존재하지 않는 상황에서도 블랙홀이 자체적으로 존재(시간/움직임과 공간/크기)를 증명할 수 있게 해 주기 때문이다. 즉, 블랙홀이 우리 주변에 존재하는 물질처럼 엔트로피를 갖는 것이다. 그리고 이 호킹복사는 블랙홀의 크기가 작을수록 커지며, 클수록 작아진다. 이는 만약 블랙홀이 뭉쳐져서 ‘하나’로서 그 크기가 매우 거대해진다면 호킹복사는 매우 작아져 0으로 수렴할 수 있음을 의미한다. 그리고 호킹복사에 의해 양입자는 방출하고 음입자는 흡수하게 되는데, 이는 블랙홀이 양자 요동으로 방출되는 빛만큼 암흑(양자적으로 반물질을 이루고 있는)이 흡수되는 것에 부합된다. 이는 블랙홀의 크기가 매우 천천히, 줄어들 수는 있지만 이는 어디까지나 빛으로 보이는 사건의 지평선에 따른 것으로, 암흑으로 보이는 사건의 지평선은 반대로 작아짐으로써 커지는 것이다. 상쇄파동을 통해 그 어떤 빛을 발산하지 않음으로써 그 크기가 확률적으로 존재하는 블랙홀의 코어에게 있어서 사건의 지평선은 작아질 수 있을지 언정 그 안에 존재하는 ‘암흑 물질과 빛 물질의 순환적 상태로 존재하는 총 질량’은 변화하지 않는 것이다. (빛의 질량이 준 만큼 암흑 질량이 상반된 형태와 움직임으로 블랙홀을 이룸) 즉, 호킹 복사의 특징은 위의 암흑과 빛의 순환적 상호작용에 부합됨과 동시에 주변에 빛을 발산하는 존재가 있지 않은 상태의 블랙홀이 모두 ‘하나’로 모이기 전에 BigBang을 일으키지 않는 이유로서도 부합되는 것이다.

*호킹복사의 정보역설에 관해

호킹 복사는 우주에서 발생된 정보를 블랙홀로 하여금 온전히 저장할 수 없다는 ‘정보역설’에 대한 논란이 있다. 2015년 스티븐 호킹은 정보가 완전히 소멸된다는 자신의 호킹복사 이론을 조금 수정하여 모든 정보가 사건의 지평선 표면에 2차원 홀로그램 상태로 보존된다고 했지만 이 또한, 그 정보가 다시 재현되지는 못한다는 점에서 정보역설을 완전히 해결하지는 못하고 있다. 이 정보역설을 해결하기 위해서 물리학자들은 블랙홀 방화벽(firewall/ 정보에 방화벽이 존재)등을 생각했지만 일반상대성이론에 위배됨으로써 ‘블랙홀 방화벽 역설’을 만들어 냈다. 이렇듯 정보역설은 아직까지도 풀리지 않는 난제로 남아있는데, 이에 대한 해결 방안으로 ‘숨은 정보 가설’(hidden information)이 있다.

숨은 정보 가설은 모든 정보가 그 정보를 구성하고 있는 양자들이 정보를 숨기고 있기 때문에 이 정보는 항상 유지된다는 것이다. 호킹복사로 방출되는 양자 또한, 우주의 정보를 포함하고 있는 것이다. 그리고 이러한 가설은 이 글에서 주장하는 ‘4차원 시공간 순환파’의 특징에 부합된다. 양자역학에 따른 정보보존 법칙은 ‘4차원 시공간 순환파’에서 온전히 유지되는 것이다. 순환에 따라 모든 입자들은 전체 우주에 대한 정보를 갖고 있으며 그 형태와 움직임으로 우주와 우주를 이루고 있는 모든 존재들은 ‘하나’로서 존재하기 때문이다. 모든 시간과 공간에 따른 정보들은 얽히고 중첩되어 있는 상태로 서로의 존재를 증명하고 있는 것으로, 이미 이 우주는 4차원 시공간 순환파의 형태와 움직임에 따라 모든 정보가 존재한 상태로서 존재하는 것이다. 순환으로 존재하는 4차원 시공간(우주/존재)은 정보의 역설이 존재할 여지가 없는 것이다.

*은하(파동)의 순환에 관하여

BigBang으로 인해 모든 질량들은 가장 기본적인 상태로서 퍼져 나가게 된다. 블랙홀에서는 모든 질량들을 가장 작은 단위(플랑크 상수가 의미하는 크기/실체(1)가 존재한다고 정의 내릴 수 있는 마지노선)로 분해한 후 암흑과 빛이 1:1로 상쇄파동을 이루고 있는 상태이기 때문이다. 이때 질량들은 ‘BigBang’이라는 상상할 수 없는 거대하고 강렬한 폭발로 빛의 속도에 가깝게 가속되는데, 이는 마치 블랙홀에 있는 것과 같은 중력(시공간 왜곡)을 만들어 냈다. 이는 블랙홀과 같은 상황에 질량들이 존재하는 것으로 BigBang 직후 암흑 물질과 빛 물질은 여전히 서로의 차이를 구별할 수 없는 상황에서 공존할 수 있었다. 빛 물질과 암흑 물질이 극한의 움직임(빛의 속도/시간의 속도)에서 서로 직접적인 영향을 주고받을 수 있었던 것이다. 때문에 BigBang 직후 암흑과 빛의 상쇄파동이 강력하게 발생되면서 우주는 어두운 상태가 된다. (Dark Ages)

이때 BigBang 직전 ‘유일한 블랙홀’ 주위에는 빛/암흑 물질이 0으로 수렴함에 따라 너무나도 작은 빛과 암흑이 주변을 고루 감싸게 된다. 0으로 수렴한다는 것은 0임과 동시에 분명 0보다는 큰 수 즉, 존재가 있다는 것으로서 ‘유일한 블랙홀’과 비교하여 그 존재가 너무나도 작고 미미한 것이나 분명 존재하여 블랙홀을 아주 작은 힘으로 고루 감싸고 있던 것이다. 이 사소한 존재가 BigBang 직후 균일하게 퍼져 나가려는 기본입자들에게 아주 작은 영향을 미치게 되고 불균형이 만들어진 것이다. 폭발에 의한 힘이 99.9999…%로 시공간의 상태를 정의할 정도로 압도적이었지만 0.00…1%의 힘이 굉장히 작고 약한 빛/암흑의 기본입자와 상호작용하면서 너무나도 사소한 불균형을 고루 형성한 것이다. 만약 이러한 불균형이 존재하지 않았다면, 0으로 수렴하는 과정(존재함과 존재하지 않음의 중첩)이 없었다면, BigBang 직후 모든 질량들은 균일하게 퍼져 나가 뭉치지 못했을 것이다.

불균형에 따라 질량들은 서로 뭉치기 시작했고 연쇄적인 폭발로 시공간은 급팽창하게 된다. 빠르게 온도와 압력이 낮아지면서 암흑과 빛의 시간을 구분 지을 수 있게 되자 반물질은 물질과 암흑 물질로서 분리되었고 빛 물질은 온전히 자신의 시공간을 중력을 통해 형성하게 되었다. 초기에는 비교적 많은 물질들이 작은 공간에 존재했던 만큼 빠르게 항성이 만들어지고, 이 항성이 주변에 다량 존재하는 수소, 헬륨 등을 빠르게 흡수하면서 자신의 크기를 오랜 시간 동안 계속해서 키워나갈 수 있었다. 그러나 항성의 크기가 커질수록 유지를 위해 흡수해야 할 질량의 양도 증가했는데, 급속도로 팽창하는 시공간에서 질량의 밀도는 빠르게 줄어갔다. 이는 항성의 척력과 인력의 밸런스를 붕괴시켰고 엄청나게 거대한 항성이 ‘초신성 폭발’을 일으키게 되면서 거대한 블랙홀을 형성되었다. 이때 초신성 폭발 직전, 항성일 때 주변에는 다양한 (소)행성들이 항성계를 이루고 있었는데 이들과 함께 암흑 물질 또한, 중첩되어 존재하고 있었다. 이런 상황에서 발생된 ‘초신성 폭발’은 순식간에 많은 암흑 물질들을 응축시킴과 동시에 빛 물질들을 발산했는데, 이 과정에서 직전에 남아있던 암흑/빛 물질 덩어리와 상호작용을 이루게 되었다. 이는 블랙홀이 하나의 시공간으로서 BigBang 직후 빛의 속도로 퍼져 나가던 빛/암흑 물질의 불균형과 같다. 연쇄 폭발은 일어나지 않지만 ‘초신성 폭발’ 직후 암흑/빛 물질들은 빛에 가까운 속도로 이동하게 되면서 서로가 항성계로서 형성하고 있던 상태와 상호작용을 이룬 것이다. 이러한 상호작용의 결과로 아래의 사진과 같은 현상이 관측되는 것이다.

그림 77

사진 출처: https://arxiv.org/pdf/2201.10552.pdf

위 사진은 우리 은하 중심에서 발견된 필라멘트로 거의 광속으로 이동하는 전자에 의해 생성된 것처럼 보이는 에너지로 가득 차 있다. 상당히 불규칙적으로 다양한 형태를 띠고 있는데, 이는 초신성 폭발 직후 주변에 불규칙 적으로 존재했던 물질/에너지와의 상호작용에 따른 결과인 것이다.

이렇게 만들어진 블랙홀은 암흑 질량과 빛 질량이 시공간 왜곡을 중심으로 합쳐진 것으로 항성 때와는 비교할 수 없을 만큼의 거대한 중력을 행사하게 된다. 이 중력은 더욱 거대한 범위와 힘으로 주변에 존재하는 질량들을 끌어당기게 되고 암흑과 빛의 순환적 상호작용에 따라 바로 블랙홀로 흡수하는 것이 아닌 주변에 공전하게 만든다.