우주의 초기상황은 현재의 물리적 조건 및 사고방식으로는 추측할 수 없습니다.
그 이유는 당시 우주의 크기가 너무 작고 압력, 온도, 밀도등이 현재 우리가 상상하는 어떤 천체보다 상크기때문에 비교대상은 아닌 것입니다.
예를 들어 지금 우리가 당연하게 생각하는 것(무에서 유가 창조될 수 없다, 시간은 계속 흐른다라고 하는 것)도 그 조건(양자적 상태-공간이 아주 작거나 아주 큰 질량의 상태)에서는 진리가 아닐 수 있습니다.
현대 과학이 해설할 수 있는 시간은 우주 탄생 후 10 ^-43 초(플랑크 시간이라고 합니다)이후의 세계입니다. 우리의 관념이 우주초기상태를 해석하는 데 얼마나 장애가 되는 지 예를 들어볼까요? 참고로 우주론에서는 시간도 일종의 입자들이 모여서 형성된 것이라 설명하기도 합니다. 마치 입자들이 모여서 질량을 이루듯이 aton이라는 시간의 입자가 어느정도 모인 후에야 비로소 "시간"이라는 것이 탄생하고 흐르게 되었다는 것이지요.
본론으로 들어가서, 현재 이 플랑크시간 이전의 시간및 빅뱅근처에 대해 여러가지 이론이 있지만 그 들 중 어느 것도 검증된 것은 없습니다. 사실 검증될 수 가 없죠, 실험을 할 수도 없는 것이니까요.
하지만 몇 가지 단서가 될 만한 아이디어들은 있습니다.
호킹의 경우에 허수 우주론을 주창하였습니다.
허수 우주론이란 우주 탄생이전에는 허수의 시간이 흐르다가 빅뱅을 기점(특이점)으로 0이 되고 그 후로는 실수의 시간이 흐르게 되었다는 이론입니다. X 축은 시간, Y축은 우주의 크기인 그래프로 그리면 대략 (0,0)을 지나는 2차~3차함수정도 되는 모양이 나옵니다.허수의 시간이 무엇인지는 사실 아무도 모릅니다.
즉 이것은 물리적으로는 비합리적이지만 수학적인 체계로만 본다면 나름대로 합리적입니다. 여러가지를 설명할 수 있으니까요. 이 허수우주론을 통하면 님이 질문하신 빅뱅의 순간의 "무"라고 하는 순간은 연속그래프상에서 우주의 크기가 0인 순간이 됩니다. 지금의 관념으로는 이해할 수 없지만 수학적으로 보면 연속그래프의 한 점이기 때문에 이론상 가능합니다.
그리고 다른 하나의 아이디어는 양의 에너지,음의 에너지 개념입니다.
영국의 물리학자 디렉이 E=MC^2이라는 공식은 정확히는 E= +-MC^2임을 밝혀내었고 지금은 물질, 반물질의 이론으로 확립이 되었습니다.
좀 다르지만 비슷한 개념으로 현재 주류과학은 아니지만 물리적 공간에는 양의 에너지와 음의 에너지가 뒤섞여 있다는 이론이 있습니다.
총 에너지 합은 0이지만 단순히 안정된, 바닥상태의 0 에너지가 아니라 상쇄된 상태의 역동적 상태인 0에너지로 공간을 기술 할 수 있는 것입니다.
예를 들어 우주라는 공간이 회색(무)이라고 할 때 그것으로부터 흰색(+)과 검은 색(-)을 분리해낼 수 있다는 것이지요.
이렇게 사고한다면 에너지(질량도 에너지의 일종이므로)가 0이라도 빅뱅을 통해 우주가 탄생하는 것은 금지되지 않습니다. 다만 현재 우리가 사는 우주를 +우주라고 한다면 그 반대에 해당하는 -우주의 존재,-에너지의 존재에 대해서도 생각할 수 있겠습니다. 그 형태는 우리 우주와 독립적, 병렬적으로 존재할 수도 있고, 우리 우주안에 아주 자그마한 형태로 차원을 달리하여(예를들면 10차원이나 26차원)갇혀있을 수도 있습니다. 차원론에 대해서 부연하자면 현재 우리 우주는 거시적으로는 4차원(공간 3차원,시간 1차원)이지만 미시적으로는 그 안에 원자보다 훨씬 작은 토러스(도너츠나 튜브같은 모양)형태로 6차원이나 22차원이 갇혀져 있다고 설명하는 이론이 있습니다.
우주론에 관심이 많으신 것 같은데 전문적인 지식을 얻으려면 사실 박사이상이 되어야 이해할 수 있고 초보적인 수준에서 연구할 수 있습니다.
일반인이 보기에 적당하지만 상당히 전문적인 책으로는 "월간 NEWTON"을 추천합니다. 님이 관심가지는 내용이 아주 많이 있을 것입니다.
우주과학에 빠져있다니 반갑네요. 님의 열정이 계속 유지되기를 진심으로 바라고요, 언젠가 큰 일을 하실 거라 믿습니다 ^^
우주론은 상상력이 많아야 합니다. 수학적인 연습도 게을리 하지 마시고, 정말 엉뚱한 상상이라도 가볍게 여기지 마시고 파고 드시기 바랍니다. 언젠가는 결실이 있을 것입니다.
