우주는 하나가 아닐 수도 있다
다중우주론과 멀티버스(Multiverse)에 대하여
1. 다중우주란
다중우주론은 우리 우주가 하나의 유일하고 독립적인 우주가 아닐 수도 있다는 이론이다. 우리가 살고 있는 우주를 A 라고 가정할 때, A 우주뿐만 아니라, B, C, E 우주도 함께 공존하고 있다는 우주관이다. 독립적인 하나의 우주인 유니버스(Universe)가 아니라, 다양한 다수 우주인 멀티버스(Multiverse)로 불린다. 다중우주론에는 여러가지 종류가 있고, 이는 각기 다른 이론으로 존재한다.
- 한 줄 요약 : 세상에는 하나가 아닌 다수의 우주가 공존할지도 모른다.
2. 인플레이션 다중우주 (거품 우주)
우리는 우주가 만들어진 이유를, 극도로 압축된 에너지가 빅뱅(대폭발)으로 인해 급속도로 팽창해서 만들어졌다고 알고 있다. 여기 중요한 것은 이 팽창이 지금까지도 계속해서 이어지고 있다는 점이다. 심지어 팽창 속도는 지속적으로 증가하고 있다. 따라서 별들은 서로 점점 멀어지고 있고, 우주 저편에는 완벽히 텅 비어있는 우주 공간도 존재할 것이다. 이곳에서 또 다른 빅뱅이 일어나고, 다른 우주가 계속해서 생겨나고 있다는 이론이 인플레이션 다중우주론이다.
빅뱅(대폭발)으로 인해 극도로 압축된 에너지가 팽창하며 우주가 만들어졌다. 하지만 이 팽창은 지금도 계속되고 있고, 팽창 속도는 계속해서 증가하고 있다.
완벽히 텅 비어있는 우주공간을 숫자로 표현하면 0이다. 이 공간에서 어떻게 계속해서 빅뱅이 일어나고 새로운 우주가 탄생할까? 답은, 사실 0으로 보이는 곳에서도 계속해서 물질과 반물질이 생겨났다 없어졌다를 반복하고 있기 때문이다. 즉 0으로 보이지만 극도로 확대해서 그 안을 들여다본다면, -1과 1이 반복해서 생겼다 없어졌다를 반복하고 있다. 이를 "양자 요동"이라고 말한다.
아무것도 없어 보이는 텅 빈 우주 공간을 확대해서 본다면, 그 속에서도 계속해서 양자 요동이 일어나고 있다.
계속해서 -1과 1이 반복해서 생성과 소멸을 하며 0을 만든다. 그 과정 속에서 어느 순간 무언가가 어긋나며, 0.000000001 정도의 차이가 발생한다. 이를 통해, 물질이 생겨나고 빅뱅이 이루어진다. 이렇게 하나의 우주가 생성되는 것이다. 인플레이션 다중우주는 이렇게 팽창하는 우주공간 속에서, 계속되는 양자 요동으로 인해 다양한 우주가 생성되고 소멸되는 다중우주 이론이다.
이런 양자 요동 가운데 하나가 어긋나면 빅뱅으로 이어지고, 새로운 우주가 탄생한다.
- 한 줄 요약 : 빅뱅 이후 우주는 지속적으로 팽창하고 있고, 그 속도는 증가하고 있다. 따라서 우주 저편에는 텅 빈 우주 공간이 있을지도 모르고, 그 속에서 빅뱅이 일어나며 계속해서 다른 우주가 생겨나고 있다.
3. 평행 우주 (양자 다중우주)
평행 우주에 대해 이해하기 위해서는, 우선 양자역학에 대해 알아야 할 필요가 있다. 양자역학은 짧게 설명하기 어려운 이론이다. 따라서 지금은 이것만 알아두자. "양자역학에 따르면 아주 작은 미시 세계의 대상들은 우리가 보는지 보지 않는지에 따라 다른 결과를 도출한다." 예를 들어 작은 입자인 소립자들은 평소에는 물결과 같은 '파동'으로 존재하다가, 우리가 관측하기 시작하면 공 모양의 '입자'가 된다. 즉 우리가 무엇을 관찰하게 되면 해당 입자의 형태가 바뀌는 것이다. 이는 '관측'에 의해 자연현상이 바뀐다는 것을 뜻한다.
평행 우주를 이해하기 위해서는 양자역학을 알아야 한다. 양자역학은 관찰자의 관찰 여부에 따라 작은 소립자들이 움직이는 것을 뜻한다.
양자역학에 의하면, 관측의 역할이 중요하다. 관측에 의해서 물질이 생겨날 수도 있고, 없어질 수도 있기 때문이다. 평행 우주란, 수많은 우주가 공존하고 있다는 것을 전제로 한다. 하지만, 이는 '관찰자'의 선택에 의해서 하나의 우주로만 연속되는 것이다. 예를 들어, 카페에 갔다고 하자. 아메리카노와 라떼 중 어느 것을 마실까 고민하다, 결국 아메리카노를 마셨다. 여기서 우리는 아메리카노를 마신 나의 우주와, 라떼를 마신 나의 우주가 공존하게 되는 것이다. 하지만 나는 아메리카노를 선택했고, 아메리카노를 마신 나의 우주로 가게 되는 것이다.
수많은 선택의 기로에서 우리는 다양한 우주를 마주하고 있다.
또 다른 극단적인 예를 들어보고자 한다. 나는 복권을 살까 말까 고민하다, 결국 복권을 구매하지 않았다. 여기서 복권 1등에 당첨된 나의 우주와, 복권을 사지 않은 나의 우주가 공존한다. 하지만 나는 사지 않는 우주를 택했고, 결국 그 우주로 들어가 그 인생을 살게 된다. 이 한 번의 선택으로, 나의 인생은 송두리째 달라질 수도 있다. 이처럼 수많은 우주가 평행을 이뤄 내 주변에 공존하고 있고, 나(관찰자)의 선택으로 인해 그 우주가 계속해서 분화해 나간다는 게 평행 우주 이론이다.
- 한 줄 요약 : 우주는 매 순간 나의 선택으로 분화되고 있고, 그 과정 속에 다양한 우주가 공존하는 것이 평행 우주론이다.
4. 브레인 우주
해당 우주론에 대해 설명하려면 먼저 차원의 개념에 대해 알아야 한다. 짧은 문장으로 차원에 대해 전부 설명하는 것은 불가능하니, 하나의 개념만 알아두자. 우리는 3차원의 세계에 살아가고 있다. (시공간적으로는 4차원 세계에 살지만, 이 글에서는 차원에 대해 깊게 들어가지 않겠다.) 그리고 우리가 실제로 볼 수 있는 것은 2차원이다. 하지만 우주는 우리가 인식할 수 없는 4차원 이상의 고차원 개념으로 이루어져 있다는 게 이 브레인 우주론의 핵심이다.
우주는 우리가 인식할 수 없는 고차원의 개념으로 존재하고 있다.
예를 들어, 책에 비유해보자. 책 한 페이지는 입체가 없는 2차원이다. 하지만 그 페이지들이 모인 책 한 권은 입체 모양인 3차원이다. 이처럼 우주는 우리가 인식할 수 없는 고차원으로 이뤄져 있고, 해당 우주가 무수히 공존하고 있다는 게 브레인 우주론이다. 책 한 페이지들이 모여 책을 이루는 것처럼, 수많은 우주가 모여 이룬 초우주가 존재할지도 모른다.
이렇게 수많은 우주가 공존하고 있고, 그 상위 개념인 초우주 또한 존재할 수 있다.
여러 우주들은 일정한 간격을 두고 평행하게 존재한다. 하지만 우주와 다른 우주는 중력에 의해 서로를 서서히 끌어당기게 되고, 결국 부분적으로 충돌하게 된다. 바로 이 충돌 지점에서 우주가 대폭발과 함께 탄생한다. 우주의 온도도 급상승한다. 충돌로 인해 두 우주는 다시 서로를 밀어내게 된다. 이후 두 우주가 멀어짐에 따라 각각의 우주는 식어가며 처음의 최저 에너지 상태로 되돌아간다. 우주가 소멸되는 것이다. 이후 두 중력은 다시 두 우주를 끌어당길 것이고, 또다시 충돌이 일어나며 빅뱅이 발생할 것이다. 이 과정을 반복하며, 우리가 살고 있는 우주는 탄생과 소멸을 반복한다.
우주와 우주의 충돌로 인해 빅뱅이 발생하며, 우리가 살고 있는 우주가 탄생한다.
- 한 줄 요약 : 우리가 인식할 수 없는 고차원의 우주가 공존하고, 그 우주가 서로 충돌하며 빅뱅이 일어난다.
5. 시뮬레이션 우주
시뮬레이션 우주론이란, 우리가 살고 있는 우주가 일종의 거대한 시뮬레이션 프로그램이라는 것이다. 영화 매트릭스를 생각하면 쉽다. 누군가가 우리가 살고 있는 이 세계와 우주를 컴퓨터 프로그램으로 구현했고, 우리는 그 안에서 살아가고 있는 것이다. 우리가 살고 있는 우주는 수학적으로 완벽하다. 0.00000001%의 오차도 없이 모든 것이 정교하게 작동하고 있기 때문에, 이 세계가 존재할 수 있다.
우리가 살고 있는 우주는 컴퓨터 프로그램으로 구현된 우주다.
우리가 살고 있는 세상에서도 컴퓨터 기술이 100년 뒤에는 지금보다 수만 배 발전할 것이라 예상하고 있다. 우리 또한 미래에는 이러한 기술의 발전으로, 우리의 조상들이 어떻게 살아왔는지 시뮬레이션을 돌릴 것이다. 아주 정교하게 그 시뮬레이션을 구축하고 돌릴 것이고, 시뮬레이션 속의 코딩된 사람들 또한 언젠간 과학발전을 이뤄 시뮬레이션 속의 시뮬레이션을 만들 것이다. 이 과정은 계속해서 반복될 것이고, 따라서 다중 우주가 공존할 것이다.
프로그램 인간은 또 다른 시뮬레이션 우주를 만들 것이고, 이 과정이 반복되며 다중 우주가 공존하게 된다.
해당 이론을 뒷받침하고 있는 증거는 크게 두 가지가 있다. 첫 번째는 양자 역학이다. 앞서 설명했듯이, 양자 역학이란 우리가 관찰하는지 아닌지의 여부에 따라 작은 입자들의 형태가 변한다는 것이다. 즉, 우리가 관찰하기 전까지는 물체가 아닌 형태로 존재한다는 것인데, 이는 컴퓨터 사용량이 최적화되기 위한 환경과 같다.
쉬운 설명을 위해 게임에 비유하고자 한다. 게임에서는 우리가 움직이는 캐릭터가 새로운 장소에 갈 때, 그제야 그 장소에 있는 몬스터들이 움직이기 시작한다. 반대로 우리가 그곳을 발견하지 않다면, 그곳은 그냥 정지된 상태로 존재만 하고 있는 것이다. 양자 역학에 의하면, 우리가 살고 있는 세계 또한 이러한 원리로 돌아가고 있다. 더 나아가 양자 얽힘 또한 시뮬레이션 우주론을 뒷받침하지만, 이는 짧게 설명하기에는 너무 어려운 개념이니 여기까지만 설명하고자 한다.
양자 역학이 시뮬레이션 우주론을 뒷받침하는 이론으로 작용한다.
두 번째로는, 최근 인간이 실제로 살아있는 생물을 프로그램화했다는 점이다. 예쁜꼬마선충이라는 생물은 지렁이처럼 단순한 구조에, 몸길이가 1mm밖에 되지 않는다. 우리 인류는 이 생물을 완벽하게 파악할 수 있었다. 세포의 숫자와, 신경세포인 뉴런, 감각기관과 근육의 연결 상태까지 모두 알아냈다. 이 정보를 바탕으로, 물리엔진 소프트웨어를 이용해 예쁜꼬마선충을 그대로 재현했다. 그러자 특별한 알고리즘을 입력하지 않았음에도 불구하고, 이 프로그램 선충은 실제 예쁜꼬마선충처럼 움직이고 이동했다. 이는 만약 인간이 인간 구조를 100% 파악한다면, 인간 또한 프로그램으로 완벽히 구현할 수 있다는 사실을 보여준다.
실제로 인간은 예쁜꼬마선충이라는 생명체를 프로그램으로 완벽히 구현해냈다.
- 한 줄 요약 : 우리가 살고 있는 세상은 사실 시뮬레이션으로 프로그램화되어 있는 세상일지도 모른다.
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