골디락스의 우주

골디락스의 우주

골디락스 (영국 전래동화의 주인공인 금발소녀. 소녀의 행동양식에서 빗대어 '가장 적당한 상태'를 가리키는말)처럼 우리에게는 "딱 적당한" 우주가 필요하다. 우주 물질과 에너지의 특성을 결정하는 기본 상수들이 지금과 조금이라도 다른 값을 가졌다면, 우리는 결코 출현하지 못했을 것이다.

우리 우주가 지적인 생명체의 출현을 허용하게끔 구성돼 있다는 건 자명하다. 그렇지 않았다면 우리가 이렇게 우주를 관측하면서 존재하고 있지 못했을 것이다. 물리학자들과 천문학자들은 우주가 왜 지금과 같은 구조를 갖게 됐는지를 설명하려고 노력한다. 예컨대 우리를 존해하게끔 만든 요소 중 하나는 초기우주에 존재하고 있던 수소가 탄소 같은 무거운 원소들로 변화 되었기 때문이다. 나아가 수소가 이처럼 무거운 원소로 변한하기 위해서는 양성자와 중성자의 비율이 적절해야 했고, 양성자와 중성자 비율이 적절하기 위해서는 약한 핵력과 중력의 비율이 딱 적당해야만 한다. 이처럼 여러 조건들이 서로 맞물려 있는 것이다.

마약 약한 핵력이 조금이라도 강했다면, 우주 초기의 중성자들이 모두 붕괴해 우주는 수소로만 가득차게 되었을 것이다. 반대로 약한 핵력이 조금이라도 약했다면 우주는 헬륨으로 가득찼을 것이다. 이 외에도 우주가 현재 구조를 가지려면 최소한 다섯 가지의 '인본적인 우연'이 더 필요했다. 이 우연들은 우주가 가장 적다한 수준에서 '구조화' 되게끔 하는 기본 상수들이다. 이런 우주를 '동조된 우주'라고 부른다.

물리학자 브랜든카터는 이런 우연들(상수들)을 설명하기 위해, 우주에는 인본원리가 존재한다고 주장했다. "우주는, 역사의 어느 단계에서 생명이 발달할 수 있는 조건들을 갖추어야만 했다" 는 것이다. (카터는 훗날 '인본적'이라는 단어를 사용한 것을 후회했다. 꼭 인간만이 아니라 다른 형태의 지적인 존재도 이 원리를 충족시키기 때문이었다.)

그런데 인본원리는 신의 존재를 인정하는 논리로도 이용되었다. 우주가 지적인 생명체가 출현하게끔 정확하게 디자인되었다면, 그것을 디자인한 존재가 있어야 하는데 그게 신이라는 것이다.

한편 인본원리가 아무런 의미없는 동어반복에 지나치 않는다고 비판하는 이들도 있다.인본원리는 "우리가 이렇게 존재하고 있기 때문에, 우주는 우리가 존재하도록  구조화될 수밖에 없었다." 고 말하는 것과 진배없다는 것이다. 어쨌든 인본원리는 '최종인본원리'로 확장돼왔다. 이것은지적인 존재는 반드시 출현되어야 하며, 일단 출현하고 난 다음에는 결코 소멸(멸종)할 수 없다고 주장한다.

몸에 딱 맞는 양복을 찾아서

인본원리를 다른 식으로 해석하는 이들은 '다중 우주'가 존재하는 증거로 받아들인다.천문학자 마틴 리스는 다양한 사이즈의 양복들로 가득 차 있는 백화점에 들어갔을 때 자기 몸에 딱 맞는 양복을 찾았다고 해서 결코 놀랄 일이 아닌 것처럼, 서로 다른 많은 우주들이 있다면 -무한히 많을 수도 있다- 그들 중 적어도 한 우주가 인본원리를 충족시킨다고 해서 결코 놀랄 일은 아니지 않느냐고 주장한다.

우주 상수는 지적인 생명체가 존재하는 데 유리하게 작용한 기본 상수들 중의 하나이다. 또 우리 우주가 가속적으로 팽창하고 있는 현상을 설명해준다. 관찰을 통해 확인한 우주상수의 크기는 양자역학에서 예측한 크기와는 매우 큰차이가 난다. 

*약한 핵력이 지금보다 더 컸다면, 우주는 수소로 가득한 수프처럼 됐을 것이다.

*약한 핵력이 지금보다 조금 더 작았더라면, 우주의 물질은 모두 헬륨 형태를 띠게 되었을 것이다.

*현재 보통의 은하에 존재하는 수소의 비율은 3~10%이다.

*80억년 전 우리 은하에 존재했던 수소의 비율은 34% 였다.

*100억년 전 우리 은하에 존재했던 수소의 비율은 44% 였다.