빅뱅, 그리고 역사-1

빅뱅, 그리고 역사-1

빅뱅은 천문학과 물리학에서 우주의 첫 번째를 설명하는 우주론적 모델이다. 매우 높은 에너지를 가진 작은 물질의 약 137억 년 전에 거대한 폭발로 우주가 만들어졌다는 이론이다. 이 이론에 의하면, 폭발 전에, 오늘날의 우주에 존재하는 모든 물질과 에너지는 작은 지점에 갇혀있었다. 우주 시간 0초의 폭발 순간, 물질과 에너지는 그 작은 지점에서 서로 떨어져서 폭발했고, 이 물질과 에너지는 은하와 은하의 내부 천체를 형성하게 되어 있었다. 이 이론은 우주가 팽창하고 있다는 에드윈 허블의 관찰에 기초했으며, 은하의 이동 속도가 지구와의 거리에 비례한다는 것도 발견되었다. 이것은 은하가 지구에서 멀리 떨어져 있을수록 더 빨리 떨어진다는 것을 의미한다. 정상적인 우주론을 제외하고, 여전히 유일한 과학적 우주론 출생 이론이다. 벨기에 로마 가톨릭 사제이자 천문학자인 조르즈 루메트레가 나중에 대폭발 이론으로 알려지게 될 우주의 기원에 대해 추측을 했지만, 그는 이것을 "원시 원자의 가설"이라고 불렀다. 이 모델의 뼈대는 알베르트 아인슈타인의 일반 상대성 이론과 단순화 가정 (공간의 동질성과 등방성)에 기반을 둔다. 이 방정식은 알렉산더 프리드먼에 의해 공식화되었다. 1927년 루메트레가 제시했듯이 에드윈 허블은 1929년 멀리 떨어진 은하의 거리가 그 붉은색에 더 비례한다는 것을 발견했다. 1964년 우주에서 초단파를 연구하는 천문학자들은 초단파 잡음이 우주에서 나온다는 사실을 발견했다. 이 초단파 잡음은 우주의 모든 곳에서 발생했다. 이것은 초기 주요 폭발 때문인 방사선 소음으로 추정되며, 은하단의 거리가 점차 멀어지고 있었다면 과거에는 모두가 서로 가까이 있었을 것이다. 이 아이디어는 결국 매우 밀도가 높고, 매우 뜨겁고, 과거에 존재했다는 추측으로 이어졌다. 이론과 유사한 상황을 재현하고 확인하기 위해 큰 입자 가속기가 만들어졌지만 입자 가속기는 결국 이러한 고에너지 영역을 조사하는 데 기능적 한계를 보였다. 빅뱅 이론은 초기 팽창 후 우주의 일반적인 변화를 설명할 수 있지만, 팽창 직후에 관련된 어떠한 증거도 없이 이러한 근본적인 상황을 증명할 수는 없다. 우주의 빛에 대한 관찰은 폭발성 핵 합성에 대해 논리적으로 잘 설명되어 있는데, 이는 우주의 처음 몇 분 동안 급속한 팽창과 냉각에서 생성된 핵반응으로 형성된 빛의 계산과 대략 일치한다. 영국의 천문학자인 프레드 포일은 1949년 라디오 방송에서 "위대한 폭발"(빅뱅)이라는 용어를 처음 언급했다. 포일은 이야기가 퍼지자 우주가 그리 중요하지 않다고 느꼈고, 그가 주장한 정상적인 우주론(밀도를 일정하게 유지함으로써 물질이 계속 생산될 것이라는 이론)을 만들었고, 방송에서의 언급은 두 우주론 사이의 가장 큰 차이를 설명하는 데 사용되는 단어일 뿐이라고 일축했다. 포일은 나중에 무거운 원소가 빛 원소로부터 형성되는 항성 핵합성 과정을 이해하기 위해 연구했다. 1964년 우주 마이크로파의 배경을 발견하고 스펙트럼에서 흑체 곡선을 그린 후(각 파장에서 계산된 방사선의 양) 이 증거는 대부분 과학자들이 과거의 대폭발 시나리오가 일어났다고 확신하게 되었다. 빅뱅 이론은 우주의 구조에 관한 연구와 이론적 고려에서 만들어졌다. 1912년에, 베스토 슬라이퍼는 나선 은하의 도플러 편의를 계산한 최초의 사람이다. 그리고 곧 거의 모든 은하가 지구에서 멀리 떨어지고 있다는 것을 발견했다. 그는 이 사실에서 우주론적 의미를 찾으려고 하지 않았지만, 당시에는 성운이 우리 은하 바깥의 "개별 은하"인지 여부에 대한 논의가 매우 활발했다. 10년 후 알베르트 아인슈타인의 일반 상대성 방정식에서 러시아 우주학자이자 수학자 알렉산더 프리드먼은 당시 아인슈타인이 제안한 정적 우주 모델과는 달리 우주가 팽창할 수 있으며 프리드먼 방정식이 파생될 수 있다는 것을 보여주었다. 1924년 에드윈 허블이 계산한 가장 가까운 "성운"의 거대한 거리는 이 천체들이 결국 다른 은하라는 것을 가르쳐 주었다. 1927년 벨기에의 물리학자이자 로마 가톨릭 사제인 조르즈 루메트레는 성운의 퇴각은 프리드먼의 방정식만으로 우주의 팽창 때문이라고 예견했다. 1931년 루메토르는 시간의 흐름에 따른 명백한 팽창은 우리가 과거로 갈수록 우주가 줄어들고, 궁극적으로 우주의 모든 물질이 한 지점에 모인 "원자"라는 점으로 시간과 공간이 존재하지 않는 지점이 있음을 나타낸다고 진술했다. 1924년 초 허블은 윌슨 산 천문대에 설치된 100인치(2,500mm)망원경을 사용하여 우주 거리 사다리의 시작이 될 수 있는 장거리 계산을 개발했다. 이것은 그가 이미 대부분의 슬라이퍼에 의해 붉은색으로 계산된 은하의 거리를 추정할 수 있게 해주었다. 1929년 허블은 허블의 법칙으로 알려진 거리와 후퇴 속도 사이의 관계를 발견했는데, 루메트라는 이미 우주 원리를 통해 이 발견을 예견했었다.