정상우주론

한때 우주의 진화에 관한 우주론적 논쟁에서 유력한 이론이였던 정상우주론은 팽창과 물질의 생성 과정에도 불구하고 시간이 지남에 따라 대규모 구조가 일정하게 유지되는 우주에 대한 비전을 제시합니다. 프레드 호일, 토마스 골드, 헤르만 본디가 20세기 중반에 개발한 이 이론은 빅뱅 이론의 대안으로 등장했고, 시작이 하나인 우주의 개념에 도전했습니다.

정상우주론의 기초

정상우주론의 핵심에는 우주가 공간뿐만 아니라 시간적으로도 동질적이고 등방적이라는 주장으로 우주론적 원리를 확장하는 완벽한 우주론적 원리가 있습니다. 이 원리는 우주의 구조와 은하 분포에 대해 관측된 균일성이 일정하고, 지역적 규모에서 관측된 모든 변화는 새로운 물질의 전반적인 생성에 의해 균형을 이룬다는 것을 시사합니다. 따라서 우주 팽창으로 인해 은하들이 서로 멀어지면서 남겨진 빈 공간에 새로운 물질이 지속적으로 생성되어 우주의 전반적인 밀도를 유지합니다.

메커니즘과 시사점

정상우주론은 보존 법칙에 위배되지 않고 오히려 우주 비율의 동적 평형에 통합되는 과정인 물질의 지속적인 생성을 가정합니다. 이 균형을 유지하는 데 필요한 물질 생성 속도는 매우 작지만, 우주론적 시간 규모에 따라 새로운 은하의 형성으로 이어져 우주의 대규모 균일성을 유지합니다.

이 이론은 심오한 철학적, 과학적 함의를 담고 있습니다. 철학적으로 인류를 당황하게 만든 우주의 기원과 운명에 대한 의문을 피하면서 시작도 끝나지도 않는 영원한 우주를 제시합니다. 과학적으로 빅뱅 이론과 직접 대결할 수 있는 발판을 마련한, 관측 가능한 우주의 균일성과 일정한 물질 생성 속도와 같은 검증 가능한 예측을 제시합니다.

과제 및 관찰 불일치

정상우주론은 관측 천문학의 중요한 도전에 직면했습니다. 가장 중요한 타격 중 하나는 1965년 아르노 펜 지어스와 로버트 윌슨이 우주 마이크로파 배경 복사를 발견한 것입니다. 모든 방향에서 균일하게 감지된 이 희미한 마이크로파 복사는 빅뱅의 잔여 열로 해석되어 우주의 뜨겁고 밀도 높은 기원에 대한 강력한 증거를 제공합니다. 정상 상태 이론은 변하지 않는 우주를 전제로 한 이 배경 복사를 설명할 수 없습니다.

또한 퀘이사와 먼 은하를 관측한 결과 우주는 시간이 지남에 따라 정말로 변화한다는 사실이 밝혀졌습니다. 수십억 년 전처럼 보이는 이 먼 물체들은 유한한 빛의 속도 때문에 정상 상태 모델과 충돌하는 우주의 진화 단계를 보여줍니다.