우주의 탄생에 대한 이론1. 빅뱅이론(big bang theory)우주가 태초의 대폭발로 시작되었다는 이론. 빅뱅론이라고도 한다. 1920년대 A.프리드만과 A.G.르메트르가 제안하였으며, 40년대 G.가모에 의하여 현재의 대폭발론으로 체계화하였다. 이 우주론은 멀리 떨어진 은하일수록 우리 은하계로부터 빠른 속도로 멀어지고 있다는 사실과 3 K라는 우주배경복사에 근거한다. 29년 미국의 H.허블은 외부은하의 스펙트럼에 나타난 적색편이로부터 외부은하들이 우리 은하계로부터 빠른 속도로 후퇴하고, 후퇴속도는 외부은하까지의 거리에 비례한다는 사실을 밝혔다. 그리고 거리가 100만 pc(파섹) 증가할 때마다 은하의 후퇴속도가 50 ~ 100 km/s씩 증가하는 것을 알아냈다. 이는 우주가 팽창하고 있음을 의미하고, 역으로 계산하면 약 200억 년 전에는 우주가 하나의 점과 같은 상태였으며, 이 점에서 일어난 대폭발로부터 현재의 우주가 만들어진 것으로 볼 수 있다. 대폭발 전의 크기가 0이고, 밀도와 온도가 무한대인 상태를 특이점(特異點)이라고 한다.대폭발설은 현재 '표준 우주론'으로 널리 받아들여지고 있다. 특이점의 대폭발로 생긴 원시우주는 폭발 후 짧은 시간 동안 지수함수적으로 급격히 팽창하면서 온도와 밀도가 빠르게 떨어졌다. 그 후 백만 년 동안 우주에서는 각종 소립자들이 만들어졌고, 우주의 온도가 3,000 K에 이르자, 마침내 양성자와 전자가 결합하여 수소원자가 만들어졌다. G.가모는 이때 생긴 마이크로파가 우주에 널리 퍼져 있을 것이라고 예견했는데, 65년 A.펜지아스와 R.윌슨이 우주배경복사(2.7 K)를 발견함으로써 가모의 예견을 증명하였다. 이 설은 그 이전의 우주상태를 제대로 설명하지 못하는 문제가 있지만, 81년 A.구스가 제안한 인플레이션우주론은 이 점을 다소나마 해결하고 있다. 구스에 따르면 대폭발 이전의 우주는 에너지만으로 가득 차 있었고, 거품 같은 형태의 에너지가 대폭발을 일으켰다는 것이다. 구스의 이론은 현재의 불균일한 우주의 모습을 잘 설명하는이론으로 받아들여진다.2. 인플레이션우주론(inflation theory)빅뱅이론으로 설명할 수 없었던 문제점을 해결하기 위해 나온 이론이 미국의 구스(Guth)가 내놓은 인플레이션(inflation)우주론이다. 인플레이션이라는 말은 태초에우주가 갑자기 엄청나게 커졌다는 것을 의미한다. 즉 우주가 처음에는 천천히 커지다가 인플레이션이 일어나 부쩍 더 빨리 커진 후 다시 느린 팽창 속도로 돌아간다는 이야기다. 앞서 아인슈타인이 도입했던 우주 상수는 은하와 은하를 서로 밀쳐 인플레이션이 일어나는 원인을 제공할 수 있다. 그리하여 한동안 아인슈타인의 실수로 여겨졌던 우주상수는 오늘에 이르러 기사회생하게 되었다.인플레이션이론에 따르면, 유일한 힘이었던 초강력이 오늘날 자연계의 기본적인 4힘, 즉 중력, 전자기력, 강력, 약력으로 쪼개지면서 인플레이션이론의 동력을 제공하였다. 이 과정은 창조의 특이점이 형성된 직후 10-34초가 경과할 때 마다 두배의 크기로 불어났다는 것이다. 예사롭게 들릴지 모르겠으나 이는 10-33초 후에는 우주가 처 음 크기의 210배가 됨을 의미 한다. 또 10-32초 후 에는 처음의 2100배 크기가 된다. 눈 한번 깜박 하는 것보다 훨씬 더 짧은 시간동안 양성자의 10-36정도의 크기를 가진 우주가 직경 10CM의 과일 크기로 바뀌었다는 얘기다. 인플레이션은 우주초기, 즉 우주가 극히 작은 세계였을 때 일어나서, 우주를 오늘날과 같은 차원 을 갖춘 형태로 만들어 놓았다. 즉 당시 우주는 아주 작고 균일한 상태여서 어떠한 불규칙성도 여기에 끼여들여지가 없었다. 바로 이 때 인플레이션을 거쳐 오늘날의 우주가 되었다. 따라서 현재의 우주는 균일성을 가질 수밖에 없다. 또 인플레이션이 일어날 때 공간의 팽창속도는 아인슈타인의 속도의 극한에 의해 제한을 받지 않는다.(아인슈타인의 특수상대성이론에 따르면 공간을 통해 움직이는 어떤 물체도 빛의 속도를 능 가할 수 없다.)말하자면 인플레이션에 의한 팽창은 빛의 속도를 능가한다. 우주의 팽창이란 공간 그 자체가 뻗어나가는 것이기 때문이다. 시간, 물질(혹은 에너지)과 마찬가지로 공간이란 우주의 탄생과 더불어 생겨난 것이고 그것이 생겨난 이후 지금까지 쉼없이 팽창해오고 있다.이러한 인플레이션 이론으로 앞의 문제들을 모두 해결하게 되었다. 인플레이션이 발생하면 주어진 크기의 우주지평선은 원래 크기의 1028이상으로 자란다. 여기서 우주지평선이란 주어진 우주나이에 빛이 주파할 수 있는, 즉 물질간 상호작용이 가능한 최대거리를 말한다. 이러한 대규모 팽창을 통해 나타나는 첫번째 현상은 곡선이 '편평'하게 퍼지는, 곡선의 직선화현상이다. 예를 들면 50원짜리 동전의 굽은 테두리가, 그 동전이 지구만큼 커졌을 때는 수평선과 같은 직선으로 보이게 됨을 상기하자. 이것이 바로 인플레이션이 제공하는 초기'편평' 우주에 대한 해답이다. 우주지평선 문제는 더 쉽게 풀린다. 인플레이션 이론에 따르면 현재 관측되는 우주란 인플레이션을 통하여 원래 크기의 1028배 자란'한개'의 우주지평선 이내의 지역에 해당한다. 그러므로 '같은'우주 지평선 이내의 지역에서 발생된 우주배경복사선의 온도가 방향에 상관없이 거의 같은 온도를 지닌다는 것은 하나도 이상할게 없다. 마지막으로 상전이를 통해 발생된 자기 단극자는 주어진 우주지평선 이내에 한 개가 존재할 수 있음을 상기하자. 그러므로 현재 관측 가능한 우주 내에는(원래 한 개의 우주지평선이 1028배로 자란 지역)기껏해야 한 개의 자기 단극자가 존재할 수 있을 뿐이다. 무론 1백억 광년 크기의 우주에 하나 밖에 없는 자기 단극자를 지금 지구상의 조그만 실험실에서 포착할 확률은 거의 0에 가깝다. 이것이 '사라진'자기 단극자들의 행방에 대한 인플레이션 이론의 설명이다.3. 대충돌이론(Big Collision theory)우주는 다른 우주와의 대충돌로 탄생했다. 우주가 태초의 빅뱅(대폭발)에 의해 탄생한 것이 아니라 다른 우주와의 대규모 충돌에 의해 생성되었다고 주장하는 학설이다. 대충돌(Big Collision)이론은 과거의 빅뱅우주모델과는 달리 우리 우주가 폭발하여 물리적인 실체를 이루기 전에 이미 시간과 공간이 존재했다는 가설을 내세운다.과학자들에 의하면 우주는 보다 차원이 높은 우주공간 속에서 3차원의 진공상태로부터 생성되기 시작했다고 한다. 이와 유사한 성질을 가진 우주에 이끌려 두 우주가 정렬한 상태에서 서로의 표면을 따라 충돌하게 된 것이다.연구팀의 일원인 폴 스타인하트(Paul Steinhardt)에 의하면 "우주는 고요한 진공
