우주의 끝은 어디인가? 또 다른 우주가 존재할까

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인류는 오랜 세월 동안 '우주는 어디까지 확장될 수 있는가?'라는 질문을 던져왔다. 우리가 현재까지 관측할 수 있는 우주의 크기는 약 930억 광년(직경 기준)에 달하지만, 이는 빛이 도달할 수 있는 범위에 국한된 수치다.

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'관측 가능한 우주(Observable Universe)'는 우리가 인식할 수 있는 경계를 의미할 뿐, 실제 우주의 크기는 이를 훨씬 뛰어넘을 것으로 추정된다. 더욱이 우주는 계속해서 팽창하고 있으며, 그 속도는 빛보다 빠르다는 연구 결과가 발표되면서 우주의 경계를 탐구하는 문제는 더욱 복잡한 양상을 띠고 있다. 하지만 만약 우리가 알고 있는 이 우주가 하나의 거대한 다중우주의 일부라면? 물리학과 천문학에서 주목받는 다중우주(Multiverse) 개념에 대해 알아봤다.

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인플레이션 다중우주 (Eternal Inflation) 이론

1980년대 초반, 천체물리학자 앨런 구스(Alan Guth)가 제안한 우주 급팽창(Inflation Theory) 모델은 초기 우주가 극도로 빠르게 확장했으며, 이 과정에서 여러 개의 "거품 우주(Bubble Universes)"가 생성되었을 가능성을 제시한다. 우리가 살고 있는 우주도 하나의 거품 속에 있으며, 다른 거품 우주들이 무수히 존재할 수 있다.

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각각의 거품 우주는 서로 다른 물리 법칙을 가질 수도 있으며, 일부는 아예 물질과 생명체가 존재할 수 없는 조건을 가졌을 가능성도 있다.

 

 

 

양자 다중우주 (Quantum Many-Worlds) 이론

양자역학에서는 입자가 하나의 상태로 고정되지 않고 여러 개의 확률적 상태를 동시에 가진다는 개념이 존재한다. 1957년 미국 물리학자 휴 에버렛(Hugh Everett)이 제안한 다세계 해석(Many-Worlds Interpretation, MWI)에 따르면, 우리가 어떤 선택을 할 때마다 우주는 분기하며, 선택되지 않은 다른 현실은 또 다른 우주에서 실현된다고 한다.

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다중우주는 실제로 존재할까?

다중우주 이론은 현재까지도 논쟁의 중심에 있다. 일부 과학자들은 우주의 급팽창(Inflation) 이론을 통해 다중우주의 존재 가능성을 시사하지만, 현재까지 직접적인 증거는 발견되지 않았다. 하지만 몇 가지 흥미로운 연구 결과가 이를 뒷받침할 가능성을 제기하고 있다.

 

 

우주배경복사(CMB), 은하 분포, 대규모 구조 형성 등을 반영한 관측 가능한 우주의 3D 지도 [사진=qeios]

 

 

우주배경복사(CMB) 패턴 이상: 2017년 NASA의 연구진은 우주배경복사(Cosmic Microwave Background, CMB) 데이터를 분석하는 과정에서 일부 영역에서 비정상적인 온도 변화를 발견했다. 일부 과학자들은 이 영역이 다른 우주와 충돌한 흔적일 수도 있다고 주장한다.

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블랙홀 내부와 다중우주 연결 가능성: 일부 이론에서는 블랙홀 내부가 또 다른 우주로 이어지는 통로일 가능성을 시사한다. 블랙홀 중심부에서 발생하는 특이점(Singularity)은 현재의 물리 법칙으로 설명하기 어려운 영역이기 때문이다.

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초끈이론과 다중우주(String Theory Multiverse: 현대 물리학에서 가장 유력한 통합 이론 중 하나인 초끈이론에서는 10차원 이상의 공간이 존재할 가능성을 제시하며, 이 차원이 각각의 독립적인 우주로 연결될 수 있다는 주장이 나온다. 10차원 이상의 공간에서 여러 개의 우주가 존재할 수 있다는 가설.

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예를 들어, 당신이 오늘 커피를 마실지 차를 마실지 고민했다고 가정하자. 우리가 살고 있는 이 우주에서는 커피를 마셨지만, 또 다른 우주에서는 차를 선택했을 수도 있다. 그리고 두 우주는 동시에 존재할 수 있다는 것이 양자 다중우주 이론의 핵심이다.

 

 

 

스파이더맨: 노 웨이 홈 2021

멀티버스가 열리면서 다른 차원의 스파이더맨들이 한 곳에서 만나는 이야기. 닥터 스트레인지의 실수로 멀티버스가 열리면서, 토비 맥과이어·앤드류 가필드 스파이더맨과 이전 빌런들이 MCU 세계로 넘어온다. 피터 파커는 이들을 원래 차원으로 돌려보내려 하지만, 각자의 운명을 바꾸기 위해 노력한다. 결국, 닥터 스트레인지가 차원 균형을 되돌리며 멀티버스 붕괴를 막는다는 내용.

 

 

수학적 다중우주 (Mathematical Multiverse) 이론

MIT의 물리학자 막스 테그마크(Max Tegmark)는 수학적 구조가 곧 현실이며, 우리가 속한 우주는 무한한 수학적 가능성 중 하나일 뿐이라고 주장한다. 즉, 물리 법칙조차도 수학적 원리에 의해 결정되며, 각기 다른 수학적 법칙을 따르는 수많은 우주가 존재할 수 있다는 것이다.

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이러한 개념은 우리가 살고 있는 세계가 단순한 '시뮬레이션'일 가능성에 대한 논의와도 연결된다. 만약 우리가 프로그램된 현실 속에 존재한다면, 우리가 모르는 또 다른 코드로 운영되는 세계가 존재할 수도 있다는 것이다.

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만약 다중우주가 존재한다면, 또 다른 ‘나’도 있을까?

다중우주 이론이 사실이라면, 우리와 똑같은 환경에서 또 다른 ‘나’가 존재할 수도 있다. 만약 무한한 수의 우주가 존재한다면, 동일한 생물학적 조건과 선택을 가진 또 다른 개체가 다른 우주에서 살아가고 있을지도 모른다. 하지만 그 ‘나’는 우리가 했던 선택과 다른 삶을 살 수도 있다.

 

 

 

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