개요
우리 우주에는 시작이 있습니다. 그리고 언젠가는 끝이 있을 것입니다. 하지만 어느 쪽일까요? 우주가 확장되고 별과 은하가 어두워짐에 따라 모든 것이 서서히 차갑고 고립될까요? 우주 팽창을 가속화하는 암흑 에너지가 결국 시공간을 찢을 수 있을까요? 우리의 세계와 우주의 나머지 부분이 경고 없이 언젠가는 존재하지 않는 것이 가능할까요? 이 에피소드에서 Steven Strogatz는 궁극의 그랜드 피날레에 대해 다음과 같이 논의합니다. 케이티 맥, 캐나다 워털루에 있는 Perimeter Institute for Theoretical Physics의 이론 우주론자. Mack는 다음의 저자이기도 합니다. 모든 것의 끝 (천체물리학적으로 말하자면), 2020년 XNUMX월에 출판되었으며, 그녀는 과학자들이 다음에 대해 식별한 XNUMX가지 시나리오를 설명했습니다. 우주가 어떻게 끝날지.
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성적 증명서
스티븐 스트로 가츠 (00:03): 저는 Steve Strogatz입니다. 이유의 기쁨, 팟캐스트 Quanta Magazine 오늘날 수학과 과학에서 답이 없는 가장 큰 질문으로 안내합니다. 이 에피소드에서 우리는 물어볼 것입니다. 모든 것이 어떻게 끝날까요?
(00:18) 어느 날 도시를 걷고 있다고 상상해 보세요. 당신은 보도를 걷는 다른 보행자들 사이를 왔다 갔다 하고 있습니다. 자동차 경적 소리, 근처 커피숍에서 흘러나오는 조용한 대화 소리가 들립니다. 이것이 우리가 알고 있는 일상의 세계입니다. 하지만 언젠가 그 세계가 단순히 파열되어 존재하지 않는다면 어떻게 될까요? 모든 것이 갑자기 끝난다면 어떨 것 같습니까? 우리는 태양을 포함한 별의 수명이 제한되어 있다는 것을 알고 있습니다. 우리 생애가 아니더라도 언젠가는 소진될 것입니다. 그러나 우리 은하계는 어떻습니까? 아니면 우주 전체? 모든 것의 끝은 어떻게 될까요? 그리고 어떻게 일어날 수 있습니까?
(01:00) 이것은 슈퍼히어로 영화를 만드는 것이 아닙니다. 이것은 Katie Mack 박사가 많이 생각하는 이론 물리학의 유형입니다. Mack 박사는 토론토에서 약 XNUMX시간 거리에 있는 캐나다 워털루에 있는 Perimeter Institute for Theoretical Physics의 이론 우주론자입니다. 그녀는 우주론 및 과학 커뮤니케이션 연구 분야의 Stephen Hawking 의장이며, 그녀의 목표 중 하나는 대중이 물리학에 더 쉽게 접근할 수 있도록 하는 것입니다. Mack 박사는 호평을 받은 책의 저자이기도 합니다. 모든 것의 끝 (천체물리학적으로 말하자면), 2020년 XNUMX월에 출판되었습니다. 과학자들이 우주가 끝날 것이라고 생각하는 방법에 대한 다섯 가지 주요 이론을 자세히 설명합니다. 케이티, 오늘 함께해주셔서 감사합니다.
케이티 맥 (01:47): 초대해주셔서 감사합니다.
스트로가츠 (01:48): 저희에게는 정말 큰 기쁨입니다. 개인적인 질문부터 시작해도 될까요? 우주의 종말에 대해 생각하면서 이 주제에 끌린 이유는 무엇입니까? 왜, 왜 그게 당신을 사로잡나요?
맥 (01:56): 알다시피, 우주에 대한 일반적인 호기심의 일부일 뿐이라고 생각합니다. 저는 우주의 시작, 빅뱅에 대해 많이 생각하면서 자랐습니다. 우리가 어디에서 왔는지에 대한 이 모든 큰 질문들. 그리고 어느 순간 우주론 공부를 하면서 이 결말의 문제에 자꾸 부딪히게 되었어요. 그래서 저는 대학원에 다닐 때 우주가 스스로 찢어지는 가능성 중 하나인 빅 립(Big Rip)에 대해 읽은 것을 기억하고 우주가 정말 폭력적인 방식으로 끝날 수 있다는 개념에 매료되었습니다. 그리고 나서 우주론에 대한 연구를 계속하면서 진공붕괴(이런 종류의 우주의 갑작스러운 종말)를 발견했고 우주가 아무 이유 없이 깜박일 수 있다는 개념에 매료되었습니다. .
(02:46) 그리고 이 모든 주제는 제가 전문적인 업무를 수행하면서 읽은 책에서 계속 등장했습니다. 그리고 저는 그것을 좀 더 탐구하고 싶었습니다. 그리고 저는 우주론에 대한 일종의 공개 담론에서 자주 언급되지 않는 이 이야기를 하고 싶었습니다. 시작과 빅뱅에 대해서는 많은 이야기가 있지만 끝에 대해서는 거의 없습니다.
(03:05) 그리고 제 생각에는 제가 그것을 접할 때마다 항상 매력적이었던 것입니다. 우리 우주의 궁극적인 진화가 어떻게 완성될 수 있는지에 대한 토론과 그것이 현재 일어나고 있는 일에 대해 말하는 것을 보는 것뿐입니다. 우주의 구조에 대해, 존재의 전반적인 형식에 대해. 저에게는 흥미로운 질문입니다.
스트로가츠 (03:27): 네, 내 말은, 그건 — 제 생각에 궁금해하는 것은 꽤 자연스러운 일이라고 생각합니다. 과학에 약간의 관심이 있거나 삶에 대한 큰 질문이 있는 대부분의 사람들은 그것에 대해 궁금해 할 것입니다.
(03:38) 여기 우리가 시작해야 한다고 생각하는 것이 있습니다. 열사(heat death), 우리가 우주의 열사(heat death)라고 부르는 시나리오는 오랫동안 있어왔습니다. 그것이 가장 가능성이 높다고 생각하는 것을 이해하기 때문에 그것에 대해 알려주십시오.
맥 (03:50): 예, 열사병은 물리학에서 가장 많이 받아들여지는 것으로 간주됩니다. 구어체로 Big Freeze라고도 합니다. 열사병의 배후에 있는 생각은 우주가 팽창하고 있고 그 팽창이 가속되고 있다는 것을 우리가 알고 있다는 것입니다. 먼 우주에 있는 은하들은 우리에게서 점점 더 멀어지고 있습니다. 그들은 서로 점점 멀어지고 있습니다. 이 확장은 계속되고 있으며 시간이 지남에 따라 점점 빨라지고 있습니다. 우리는 그것이 왜 가속되고 있는지 모릅니다. 저는 그것을 지적할 것입니다. 현재로서는 우리가 암흑 에너지라고 부르는 것 때문인 것으로 생각됩니다. 우리는 암흑 에너지가 무엇인지 모르지만 그것은 우주가 더 빨리 팽창하도록.
(04:23) 암흑 에너지에 대한 우리의 생각에는 암흑 에너지가 우주 상수라고 하는 우주의 속성일 뿐이며, 모든 작은 공간에는 일종의 신축성이 내장되어 있다는 가능성이 포함됩니다. 그리고 더 많은 공간이 있고 우주가 팽창함에 따라 우리는 더 많은 암흑 에너지와 우주 상수를 더 많이 가지기 때문에 더 늘어납니다. 그래서 우주는 계속 팽창하고 팽창하고 팽창합니다.
(04:48) 만약 그렇다면, 그것이 실제로 일어날 일이라면, 여러분이 얻게 되는 것은 모든 은하 또는 모든 은하단이 다른 모든 은하로부터 점점 더 고립되고 우주는 점점 더 고립된다는 것입니다. 시간이 지남에 따라 더 비어 있고 점점 더 확산되고 차갑습니다. 아시다시피 태초에 우주는 매우 뜨겁고 밀도가 높았습니다. 그 이후로 계속 확장되고 있습니다. 차갑고 점점 확산되고 있습니다. 그래서 그것은 일종의 무기한으로 계속됩니다. 그렇게 되면 다른 모든 은하들이 너무 멀리 떨어져 있기 때문에 갑자기 고립된 은하에 있다면 상호 작용이 없고 은하가 들어오지 않고 새로운 별을 형성하기 위해 새로운 가스를 가져옵니다. 당신은 은하계로서 당신이 가진 모든 별을 태워 버릴 것입니다. 모든 수소를 태워서 새로운 별을 만들 수 없습니다. 별은 죽고 타서 어두워집니다.
(05:36) 블랙홀이 잔뜩 있습니다. 결국 블랙홀을 충분히 오랫동안 내버려두면 블랙홀은 에너지를 방출할 것입니다. 블랙홀은 증발하고 모든 것이 이 무질서한 에너지로 붕괴됩니다. 따라서 이 은하계에 있던 모든 것이 방출됩니다. 문제는 부패하고 무너집니다. 그리고 여러분은 무질서한 에너지, 일종의 폐열을 갖게 될 것입니다. 그런 식으로 생각한다면 존재하는 모든 것의 폐열입니다.
(06:01) 그리고 모든 것이 소멸되는 단계에 도달하면 최대 엔트로피라는 수준에 도달합니다. 따라서 열역학 제XNUMX법칙은 미래에 엔트로피 또는 무질서가 증가한다고 알려줍니다. 그리고 같은 이유로 영구 운동 기계를 가질 수 없습니다. 왜냐하면 무언가를 영원히 회전시키려고 하면 고장나고 마찰과 열로 인해 약간의 에너지를 잃기 때문입니다. 무너질거야. 마찬가지로 우주에서도 모든 종류의 열이 폐열로 분해됩니다. 그래서 열사병이라고 합니다. 무질서한 에너지로 부패하는 모든 것을 가지고 있고, 더 이상 무질서가 일어날 수 없고 모든 것이 완전히 무의미한 최대 엔트로피 상태에 도달한다는 것입니다. 기본적으로 완전히 구조가 없습니다.
(06:49) 그것은 우주의 궁극적인 열사입니다. 그리고 사람들은 그것을 우울한 방법으로 생각합니다. 왜냐하면 모든 것이 매우 차갑고 어둡고 공허하고 고립되어 영원히 부패하기 때문입니다.
스트로가츠 (07:03): Big Freeze라는 이름을 붙인 이유를 알겠습니다. 반면에 내가 당신 말을 제대로 듣고 있다면, 이것은 미지근하거나 더 나쁠 것입니다.
맥 (07:11): 맞습니다. 응. 그리고 이 경우에 "열"은 모든 피조물이 낭비하는 열을 의미하는 기술적이고 물리학적인 의미입니다.
(07:19) 하지만 밝은 면은 그렇게 되기까지 정말 오랜 시간이 걸린다는 것입니다. 따라서 지금으로부터 약 100억 년이 지나야 우리가 다른 은하계를 볼 수 없게 됩니다. 은하계는 너무 멀리 떨어져 있고 너무 빨리 멀어지기 때문입니다. 알다시피, 우리 은하계에서 질량이 가장 작은 별 중 일부는 잠재적으로 XNUMX조 년 정도 지속될 수 있습니다. 그래서 우리 우주가 춥고 어두워지고 공허해지기 전에 시간이 좀 있습니다.
스트로가츠 (07:41): 공허함은 공간이 늘어나기 때문에 이것의 또 다른 흥미로운 측면입니다. 정말 단조롭고 균질하고 무질서할 뿐만 아니라 매우 외롭습니다. 모든 것이 다른 모든 것과 떨어져 분산되어 있는 것처럼.
맥 (07:56): 맞습니다. 그리고 그것의 정말 흥미로운 측면은 다른 은하가 존재한다는 증거가 없는 특정 지점에 도달하게 될 것이라는 점입니다. 팽창하는 우주를 볼 수 없기 때문에 빅뱅이 일어났다는 직접적인 관측 증거는 없을 것입니다. 그리고 우리는 "음, 우주가 지금 커지고 있다면 과거에는 더 작았음에 틀림없어"라고 말할 수 없을 것입니다. 우리는 아주 아주 초기 우주를 연구할 수 있게 해주는 우주 마이크로파 배경인 빅뱅으로부터 남은 빛을 볼 수 없을 것입니다. 그것은 춥고 어둡고 공허한 우주일 뿐만 아니라 우리가 가까운 환경 너머에 있는 것을 볼 수 없기 때문에 배울 것이 거의 없는 우주가 될 것입니다.
스트로가츠 (08:34): 누군가가 "우리"에 대한 언급을 혼동하는 경우를 대비해 — 내 생각에 아무도 그럴 것 같지 않습니다. 우리는 여기에 없고 그 시점에서 아무것도 볼 수 없습니다. 우리도 분해됩니다.
맥 (08:45): 우리는 오래 전에 사라졌습니다. 내 말은, 태양은 어느 시점에서 너무 밝아져서 지구의 바다를 끓어오르게 할 것입니다. 그리고 그것은 단지 약 XNUMX억년이 걸릴 것입니다. 그래서 우리는 지구가 완전히 사람이 살 수 없는 상태가 되기까지 XNUMX억년에서 XNUMX억년 사이의 시간이 있습니다. 그래서, 예, 이것은 오래 전입니다. 우리 뒤에 오는 것이 무엇이든, 우리가 우리의 의식을 이어갈 수 있는 작은 지능 기계를 만들 수 있다면, 또는 우리가 별 속으로 퍼져나가 다른 곳에 살며 거기에 남아 있는 적은 양의 에너지를 활용한다면 죽어가는 별들. 어느 시점에서 알다시피 우리는 할 일이 없을 것입니다. 에너지를 올바르게 사용하는 데 집중된 에너지가 충분하지 않기 때문입니다.
스트로가츠 (09:26): 우리가 그것을 믿는 척하자 공간과 시간은 양자화된다 좋아, 라 양자 중력 플랑크 길이 규모의 사물로. 한정된 수의 공간과 시간 소포만 있다면, 큰 수이지만 유한한 수는 열사병 시나리오에서도 모든 상태가 결국 재발하지 않을까요? 내 말은, 정말, 정말 긴 시간 척도에서 — 돌아와? 더위죽어도 끝이 아닐 것이다.
맥 (09:54): 책의 열사 장에서 영원회귀 개념에 대해 이야기합니다. 예, 엔트로피가 최대화되는 이 영원한 열사 상태에 있는 열사를 보는 한 가지 방법이 있습니다. 그러나 최대 엔트로피 상태에서도 무언가가 모일 수 있는 임의의 변동이 있을 수 있습니다. 그리고 완전히 균질한 무질서한 우주를 기반으로 그랜드 피아노가 우주 한가운데, 공허 한가운데 무작위로 조립되는 데 걸리는 시간을 계산할 수 있는 흥미로운 계산이 있습니다.
(10:29): 정말, 정말 큰 숫자죠, 그렇죠? 그러나 당신이 진정으로 영원한 상태를 가지고 있다면 그것은 일어날 것입니다. 반복되는 시간 척도에서 무한히 발생합니다. 그리고 그것을 확장하여 말할 수 있습니다. 그랜드 피아노가 스스로 조립할 수 있다면 지구도 조립할 수 있고 은하도 조립할 수 있으며 우주에 존재한 모든 상태도 조립할 수 있습니다. 그래서 그 지점에 이르면, 음, 바로 지금 이 순간, 바로 지금 우주에 있는 원자와 분자의 특정 분포, 이 시점에서 다시 일어날 수 있어야 한다고 말할 수 있습니다. , 정말 긴 시간 척도이지만 이것이 반복될 수 있어야 합니다. 그리고 나서 우주는 이 시점에서 다시 죽음을 향해 진화할 것입니다.
(11:13) 그래서 우주 역사상 일어난 모든 순간이 무한히 반복될 수 있다는 생각에 도달하게 됩니다. 그리고 그것은 정말 놀라운 개념입니다. 자, 이것이 합리적인 계산인지 여부에 관계없이 문헌에는 이것에 대한 논쟁이 있습니다. 하지만 그것은 다시 되살아납니다. Nietzsche가 이 아이디어를 기반으로 쓴 악몽 시나리오가 있습니다. 당신, 당신은 영원히 같은 순간을 반복해서 산다는 것. 그리고 그것은 끔찍하지 않습니까? 그리고 아시다시피 그것은 물리적으로 가능할 수도 있고 일어날 수 있는 일일 수도 있습니다. 이런 식으로 이것에 대해 생각해야 하는지 여부에 대해 문헌이 왔다 갔다 합니다. 그러나 그것은 흥미 롭습니다. 그리고 그것은 또한 이 가능성에 연결됩니다. 만약 그랜드 피아노가 우주에서 스스로 조립할 수 있다면 우주 전체를 경험했다고 생각하는 단일 뇌도 가능할까요? 이를 볼츠만 뇌 가설이라고 합니다.
스트로가츠: 아, 들은 적이 있어요. 나는 그것이 무엇인지 몰랐다. 그래 좋아.
맥 (12:12): 따라서 존재하는 모든 것이 아니라 지금 이 순간 대화를 하고 있다고 생각하고 13.8억 년 된 우주에서 평생을 살아온 뇌가 있을 수 있습니다. 그리고 나서 어느 시점에서 그 뇌는 다시 존재하지 않게 될 것입니다. 왜냐하면 그것은 텅 빈 사후 열사 우주에서 임의의 입자 모음이었기 때문입니다.
스트로가츠: 좋아요…
맥 (12:33): 따라서 그 계산도 할 수 있습니다. 그리고 그 계산을 특정 방식으로 수행하면 우주가 존재하는 것보다 훨씬 가능성이 높다는 것을 알 수 있습니다.
스트로가츠: 어 허.
맥 (12:42): 새로운 빅뱅과 실제 우주를 생성하는 것보다 우주에 있다고 생각하는 단일 뇌를 생성할 가능성이 훨씬 더 높습니다. 그러나 다시 말하지만, 다른 답을 얻는 경우 이를 계산하는 다른 방법이 있습니다. 그래서 그것은 질문의 또 다른 부분입니다. 이러한 계산을 수행하는 것이 이치에 맞습니까? 그리고 이 계산을 해보면 우리가 공허에 그냥 존재하는 임의의 뇌에 있는 임의의 생각일 가능성이 더 높다는 것을 알게 됩니다. 그것이 우주의 가능한 시나리오라는 것을 반드시 알려주지는 않습니다. 그것은 이러한 계산이 유용하지 않고 우주의 맥락에서 실제로 의미가 없으며 우리의 가정에 대한 어떤 것이 틀려야 한다는 것을 알려줍니다. 하지만 무엇이든 무한한 횟수로 일어날 수 있는 무한한 우주의 가능성을 어떻게 다룰 것인가는 우주론에서 정말 흥미로운 질문입니다.
스트로가츠 (13:36): 알겠습니다. 저를 기쁘게 해 주셔서 감사합니다. 좋아요. 그러나 나는 우리가 이러한 다른 것들 중 일부에 들어가 있는지 확인하고 싶습니다.
그것은 시나리오 #1, 더위 사망, Big Freeze, 그리고 야생에서의 영원한 재발에 대한 이 멋진 각주였습니다. 저는 역설을 말하고 싶지는 않지만, 그것이 가져오는 정말 마음을 스트레칭시키는 종류의 고려 사항입니다. 위로. 좋아, # 2로 넘어 갑시다. 빅립이 뭔가요?
맥 (13:58): Big Rip은 암흑 에너지에 대한 이 질문으로 되돌아오는 아이디어입니다. 우리는 우주를 더 빨리 팽창시키는 것이 무엇인지 모릅니다. 우리는 그것이 무엇인지 모르기 때문에 그것을 "암흑" 에너지라고 부릅니다. 하지만 우주의 팽창을 가속시키는 무언가가 있습니다. 자, 만약 그것이 단지 우주 상수라면, 그것이 단지 우주의 속성이라면, 우리는 그것이 어떻게 진행되는지 압니다. 알다시피, 그것은 모든 은하가 최대한 고립되어 사라지는 열사로 이어집니다.
(14:23): 하지만 암흑 에너지에 대한 다른 가설적 가능성이 있습니다. 우주의 일정한 배경이 아니라 역동적인 것이 있습니다. 시간이 지남에 따라 변경 될 수있는 것입니다. 특히 시간이 지남에 따라 더 강력해지는 무언가에 대한 방정식을 작성할 수 있습니다. 이것이 무엇이든 그것은 우주에 내장된 신축성의 종류이며 역학 장, 에너지 장이며 시간이 지남에 따라 더욱 강력해집니다. 그래서 그것은 우주를 점점 더 빠르게 확장하기 시작합니다. 가속을 유발하는 것뿐만 아니라 물체 내에서 축적됩니다.
(14:57) 우주 상수에 관한 한 가지. 우주 상수가 존재한다면 그 밀도는 우주에서 일정합니다. 그것이 의미하는 바는 특정 지역 주위에 구를 그리면 그 구에는 일정량의 우주 상수가 있다는 것입니다. 그리고 우주가 팽창하더라도 그 영역에는 여전히 같은 양이 있습니다. 그렇죠? 우주 상수는 동일하게 유지됩니다. 우리가 "유령" 암흑 에너지라고 부르는 것이 있는 우주에서 그 구체 내의 암흑 에너지의 양은 시간이 지남에 따라 증가할 것입니다. 예를 들어, 그 구체에 은하가 살고 있고 그 은하가 중력에 의해 구속되어 있고 모든 것이 중력에 의해 함께 묶여 있는 우주 상수 우주라면 괜찮습니다. 궤도는 변하지 않습니다. 은하계는 그대로 유지됩니다. 팬텀 암흑 에너지가 있는 우주에서 그 구체 내부의 신축성의 양이 증가하고 있습니다. 암흑 에너지가 축적되고 있으며 은하계를 분리시킬 수 있습니다. 그것은 은하계에서 별을 끌어당길 수 있고, 별에서 행성을 끌어당길 수 있으며, 물체 내에 쌓이고 쌓일 것입니다.
(15:55) 따라서 모든 암흑 에너지가 하는 상황은 단지 멀리 있는 것들을 서로 멀리 이동시키는 것일 뿐이며 단지 더 많은 빈 공간을 만드는 것입니다. 저는 종종 사람들에게 이렇게 말합니다. 하지만 이 방은 확장되지 않습니다.” 팬텀 암흑 에너지가 있는 우주에서 이 방은 결국 확장될 것입니다.
스트로가츠: 내가 참조.
맥 (16:19): 그래서 그것이 할 일은, 정말 큰 규모로 쌓이는 것으로 시작하는 것입니다. 그래서 그것은 오래된 은하단을 떼어낼 것입니다. 그것은 은하계의 가장자리에서 별을 끌어낼 것입니다. 그러나 그것은 점점 더 강력해져서 별에서 행성을 끌어당기기 시작하고, 행성에서 달을 떼어내기 시작하고, 행성 내부에 축적되고, 결국 행성 자체를 폭발시킬 것입니다. 그리고 그것은 점점 더 아래로 내려갈수록 점점 더 강력해지고 결국에는 분자를 분해하고, 원자를 분해하고, 궁극적으로 우주 자체를 분해합니다.
스트로가츠 (16:50): 그래서 당신이 묘사한 이 그림 아래에서 마치 길이 척도를 통해 가장 큰 것에서 가장 작은 것으로 내려가는 것과 같은 경우입니다. 저 순서대로 가나요?
맥 (17:00): 글쎄요, 점점 더 강력해지고 있습니다. 따라서 가장 약하게 묶인 것을 먼저 풀고 가장 큰 것이 가장 약하게 묶입니다. 그리고 규모가 점점 더 작아짐에 따라 원자 결합, 핵 결합을 좋아하게 됩니다. 그래서 더 강한 바인딩.
스트로가츠: 알겠어요. 알겠어요.
맥: 그런 의미에서 일종의 구축입니다.
스트로가츠 (17:18): 와우, 그거 흥미롭군요. 내부에서 무언가 찢어지고 있습니다. 단지… 우주가 어떻게 팽창하고 있는지 사람들은 말합니다. 그러면 누군가가 “아니요, 신축성 있는 고무 풍선 표면에 점을 그림으로 그립니다.”라고 말하거나 그렇게 말합니다. 이것은 일종의 우주 상수입니다. 풍선의 점들이 점점 멀어지는 것처럼 들립니다. 예를 들어 은하계가 점점 멀어지고 있습니다. Big Rip의 풍선을 대체하는 그림이 있습니까? 훨씬 더 폭력적으로 들립니다.
맥 (17:55): 음, 제가 풍선 비유를 사용할 때 저는 보통 달 표면에 있는 작은 개미를 상상해 보세요. 그리고 풍선이 커질수록 개미들은 더 멀어집니다. 그러나 개미 자신은 그것에 대해 별로 주의를 기울이지 않습니다. 그것들은 그들만의 작은 물건들입니다. Big Rip 시나리오에서는 풍선에 은하계를 그린 다음 풍선을 확장하는 것과 같습니다. 그 사진에서 은하 자체도 커질 것입니다. 따라서 개체 자체가 더 커질 것입니다. 그리고 어느 시점에서 풍선 자체가 폭발하는 지점에 도달합니다. 당신은 그런 식으로 이해하지 못했습니다.
(18:26) 세부적인 면에서 풍선 유추에는 문제가 있지만 대략적인 그림입니다.
(18:53): 이제 대부분의 우주론자들은 빅 립이 일어날 것이라고 생각하지 않는다고 말하고 싶습니다. 우주의 에너지 조건에 대한 특정 규칙을 위반합니다. 에너지가 우주를 통해 어떻게 이동하는지에 대해 우리가 사실이어야 한다고 생각하는 것, 팬텀 암흑 에너지는 그러한 규칙을 깨뜨립니다. 따라서 시나리오로 실행 가능하지 않을 수 있습니다. 그러나 그렇긴 하지만 관측을 완전히 배제할 수는 없습니다. 우리가 말할 수 있는 것은 우주가 지금 어떻게 진화하고 있는지를 볼 때 Big Rip이 다음에는 거의 확실히 일어나지 않을 것이라고 말할 수 있다는 것입니다. , 200천억년. 100% 안 된다고 장담할 수는 없기 때문입니다. 그러나 우리의 측정에 근거하여 우리는 일종의 시간 제한을 둘 수 있으며 특정 기간 내에 발생하지 않을 것이 거의 확실하다고 말할 수 있습니다.
스트로가츠 (19:15): 허. 그럼 3번으로 넘어가 볼까요? 제가 들은 이것은 Large Hadron Collider에서 우리가 배운 것에서 나온 것이며 거리의 소문은 이것이 가장 가능성이 없다고 생각하더라도 이것이 당신이 가장 좋아할 수도 있다는 것입니다. 그것은 진공 붕괴 이론이라는 이름으로 통합니다.
맥 (19:33): 네. 따라서 진공 붕괴는 Large Hadron Collider가 Higgs boson을 발견했을 무렵에야 알게 된 것입니다. 그리고 제가 그때 그것에 대해 들은 이유는 사람들이 힉스 보손의 발견에 대한 반응으로 진공 붕괴에 대한 논문을 쓰기 시작했기 때문입니다. Higgs boson의 특성은 진공 붕괴가 실제로 가능성이 있음을 시사했기 때문입니다.
(19:56) 그 뒤에 숨은 아이디어는 이것입니다. 꽤 기술적인 이야기지만, 저는 그것을 단순화하려고 노력할 것입니다. 따라서 아이디어는 Higgs boson에 대한 흥미로운 점은 입자 자체가 아니라는 것입니다. 힉스 보손이 힉스 장의 존재를 암시한다는 사실입니다. 이제 Higgs 필드는 모든 공간에 걸쳐 있는 일종의 에너지 필드입니다. 그리고 본질적으로, 대형 강입자 충돌기가 한 일은 에너지 장을 들뜨게 했고, 그 에너지 장 밖으로 입자를 들뜨게 했으며, 그 입자가 확인된 것이었습니다. 그러나 그것은 우주를 통해 존재하는 에너지의 장이 있다는 것을 의미합니다. 그리고 그 에너지 장은 어느 정도 가치가 있습니다. 그리고 우리는 그 에너지장을 힉스장이라고 부릅니다. 그리고 그 에너지 장과 상호 작용하는 입자가 어떻게 특정 입자가 질량을 갖는지에 대한 전체적인 이야기가 있습니다. 그리고 그것은 그 전체 그림에 묶여 있습니다.
(20:43) 하지만 물리학적 관점에서 볼 때 힉스 장이 중요한 점은 힉스 장이 변한 아주 아주 초기 우주에서 일어난 과정이 있었다는 것입니다. 아주 아주 초기 우주에서 힉스 장은 다른 값을 가졌습니다. 마치 이 방의 온도가 모든 곳에서 값을 갖는다는 의미에서 일종의 값을 갖는 필드와 같습니다. 온도 필드를 정의할 수 있으며, 창문에 가까이 있든, 문에 가까이 있든 상관없이 다른 값을 가집니다. Higgs 필드는 모든 곳에서 동일한 값을 갖는 필드이지만 공간 전체에서 특정 값을 갖는 필드입니다. 그것은 그것과 관련된 약간의 에너지를 가지고 있습니다.
(21:15) 이제 힉스 필드가 취하는 값은 우주에서 입자 물리학이 작동하는 방식과 관련이 있습니다. 아주 아주 초기 우주에서 힉스 장은 달랐습니다. 입자들은 그것과 다르게 상호 작용했고 우주에는 다른 입자 세트가 있었습니다. 그들 중 누구도 질량이 없었습니다. 그리고 우주에는 서로 다른 상호 작용이 있었습니다. 아시다시피 우리는 전기와 자기, 강하고 약한 핵력 대신에 다른 종류의 힘을 가졌습니다. 존재하는 힘의 조합이 있었고, 서로 다른 입자가 존재했으며 그 중 어느 것도 질량이 없었습니다. 그리고 나서 힉스 장이 바뀌는 대칭 깨짐이라는 사건이 있었는데, 그것은 다른 값을 가졌습니다. 그리고 그것이 일어났을 때, 그것은 우리가 지금 우주에서 이해하고 있는 모든 입자와 연료의 존재를 허용했습니다. 아시다시피 전자와 쿼크는 전자기력과 강하고 약한 핵력의 존재를 허용했습니다. 모든 것이 오늘날 우리가 경험하는 종류의 물리학에 자리 잡았습니다. 그리고 그것은 우리가 원자와 분자를 가질 수 있고 존재할 수 있다는 것을 의미하기 때문에 좋았습니다.
스트로가츠 (22:16): 죄송합니다. 거기에서 잠시 멈춰야 했습니다. 매우 성경적으로 들렸기 때문입니다. "좋았어." 맞죠? 그것이 말하는 것입니다, 그렇죠? “빛이 있으라. 하나님이 보시기에 좋았더라”
맥 (22:26): 음, 내 말은, 내 말은, 이 경우에 우리는 힉스 장이 바뀌어서 매우 기쁘다는 것입니다. 이 대칭 파괴 사건이 우리를 존재하게 했기 때문에 일어난 것입니다. 제 말은, 그 일이 일어나지 않았다면 우리는 그것에 대해 행복하지 않을 것이라고 말할 수 있습니다. 거기에는 전체 논쟁이 있습니다. 그러나 어쨌든 그것은 일어났습니다. 이제 우리는 존재합니다.
(22:41) 문제는 힉스 보손이 발견되었을 때 힉스 필드의 질량과 다른 입자의 질량을 측정하면 힉스 필드가 어떻게 진화했는지에 대한 힌트를 얻을 수 있다는 것입니다. 그리고 그 힌트는 Higgs 필드가 다시 바뀔 수 있는 가능성을 가리키는 것 같습니다. 그것은 처음에 변화가 좋았던 것과 같은 방식으로 정말 나쁠 것입니다. 그것이 다시 바뀌면 그것은 우리가 존재할 수 없는 상황, 우리의 입자들이 서로 붙지 않는 상황으로 우리를 바꿀 것입니다. 자연의 상수는 변할 것입니다. 다른 힘과 다른 입자가 있을 것입니다. 그것은 우리를 소위 말하는 것으로 바꿀 것입니다. 진정한 진공 상태. 나는 아무것도 존재하지 않는다는 의미에서 "진공"을 의미하지 않습니다. 진공 상태는 본질적으로 물리학이 작동하는 방식의 다른 상태입니다. 그래서 우리는 어떤 진공 상태에 있다고 이야기합니다. 다른 진공 상태가 있을 수 있습니다. 따라서 힉스 장이 실제로 이러한 변화의 가능성을 가지고 있다면 그것은 우리가 있는 진공 상태를 거짓 진공이라고 합니다. 그리고 진정한 진공은 우주가 힉스 장이 있는 것과 같은 진공 상태가 될 것입니다. 그리고 결국 충분히 오래 기다리면 힉스 장이 그 상태로 바뀔 것입니다. 다른 가치, 진정한 진공 상태로 발전할 것입니다.
(24:01) 그리고 그것이 일어나는 방식은 일종의… 극적입니다. 따라서 우주가 일종의 준안정적이라고 생각할 수 있습니다. 즉, "완전히 안정적이지 않음"을 의미합니다. 같은 방식으로 테이블 가장자리에 커피 잔을 놓으면 거기에 앉겠지만 무언가가 두드릴 수 있습니다. 떨어져서 떨어질 수도 있고 바닥에 있는 것이 더 낫습니다. 그리고 우리의 힉스 장은 잠재적으로 그런 종류의 상태에 있다고 생각할 수 있습니다. 여기서 필요한 모든 것은 다른 상태로 전환하기 위해 힉스 필드를 직접 방해하는 것과 같은 방식으로 방해하는 것입니다. 커피잔을 탁자에서 떨어뜨릴 수 있습니다. 아니면 이 모든 입자와 필드가 양자 역학, 양자 역학의 규칙에 의존하고 있다는 생각에 의존해야 할 것입니다. 양자 역학적 불확실성은 때때로 입자를 벽의 한쪽에 놓으면 다른 쪽에 나타날 것이라고 말합니다. 이를 양자 터널링이라고 합니다. 그것은 우리가 항상 아원자 규모에서 관찰하는 일입니다. 그리고 그것은 Higgs 필드에도 적용됩니다.
(25:03) 그리고 상태에서 힉스 필드와 관련된 일종의 붕괴 시간이 있습니다. 힉스 필드를 충분히 오랫동안 그대로 두면 결국 우주 어딘가에 있는 힉스 필드의 한 비트가 이 다른 상태로 양자 터널링됩니다. . 그리고 그것은 아원자 규모의 상태로서 문제가 되지 않을 수도 있습니다. 그러나 불행하게도 힉스 장의 한 조각이 이 새로운 상태가 되면 진정한 진공 상태가 되고 주변의 모든 힉스 장도 진정한 진공 상태가 됩니다.
스트로가츠 (24:33): 아, 정말요? 그래서 모든 것을 발화시키는 것과 같은 일종의 연쇄 반응이 있습니다.
맥: 정확히. 정확히.
스트로가츠: 맞는 표현인지 모르겠습니다. 하지만 그래.
맥 (25:35): 예, 예, 테이블에 체인이 있고 테이블에서 하나의 링크가 떨어지면 다른 모든 링크가 떨어질 때와 같습니다. 그리고 당신은 그런 일이 일어날 것입니다. 한 지점에서 이벤트가 발생하자마자 모든 주변에서 발생하고 거의 빛의 속도로 우주를 통해 확장되는 진정한 진공 상태의 거품을 만들 것입니다.
스트로가츠: 아.
맥 (25:58): 몇 가지 이유로 좋지 않습니다. 하나는 거품의 가장자리와 같은 것입니다. 거품 벽에는 그것과 관련된 에너지가 있습니다. 거품 벽이 당신을 때리면 즉시 당신을 태울 것입니다. 또한 거품 속으로 들어가면 물리 법칙이 달라지고 입자가 더 이상 서로 붙지 않는 진정한 진공 상태에 있게 됩니다. 게다가 1980년대에 수행된 계산에 따르면 진정한 진공 상태에 들어가면 그 공간은 근본적으로 중력적으로 불안정합니다. 그래서 당신은 즉시 블랙홀로 무너질 것입니다.
스트로가츠: 남자, 당신은 모든 방향에서 그것을 얻습니다.
맥 (26:34): 정확히, 정확히. 그래서 만약 이것이 일어난다면, 이 양자 사건이 우주의 한 지점에서 일어난다면, 그 거품은 거의 빛의 속도로 팽창하고 우주의 모든 것을 파괴합니다. 그리고 그것이 일어나고 있기 때문에, 그것은 빛의 속도였고, 여러분은 그것이 오는 것을 보지 못합니다. 그것의 신호가 당신에게 도착할 때쯤이면 그것은 이미 당신 위에 있습니다. 하지만 다른 한편으로, 신경 자극이 그렇게 빨리 이동하지 않는다는 것을 알고 있기 때문에 그것을 느끼지 못할 것입니다. 그러나 당신은 눈 깜짝할 사이에 존재하지 않게 될 것입니다.
스트로가츠 (27:04): 제 말은, 빛의 속도가 흥미롭다는 것입니다. 우주는 빛의 속도에 비해 매우 크기 때문입니다. 13억 광년 떨어진 곳에서 일어날 수 있습니다.
맥 (27:16): 물론이죠. 우주의 팽창으로 인해 빛의 속도보다 더 빠르게 우리에게서 멀어지고 있는 우주의 일부가 있다는 것은 확실히 사실입니다. 따라서 거품이 먼 지역 중 하나에서 발생하면 그 거품은 우리에게 도달하지 않습니다. 그러나 그것은 모든 곳에서 동일한 붕괴율을 갖는 일종의 무작위 사건이기 때문에 거품이 정말 멀리서 발생하더라도 가까운 곳에서 발생할 가능성이 높습니다.
스트로가츠: 아하. 좋습니다. 좋은 지적입니다.
맥 (27:40): 다행스럽게도 현재 데이터에서 추정할 수 있는 붕괴 시간은 10의 100승 정도입니다. 그래서 우리가 곧 일어날 것이라고 생각하는 것이 아닙니다. 우리가 그것이 일어날 것이라고 생각한다면, 그것은 지금부터 거의 확실하게 아주 아주 오랜 시간이 걸릴 것입니다. 하지만 양자 사건이기 때문에 정확히 언제 일어날지 근본적으로 예측할 수 없습니다. 특정 원자가 방사성 붕괴 과정에서 언제 붕괴할지 예측할 수 없는 것과 같은 방식입니다. 물건의 덩어리에 대해서만 일종의 반감기를 줄 수 있습니다. 마찬가지로 우주의 경우에도 앞으로 10분 안에 바로 여기에서 일어나지 않을 것이라고 확실하게 말할 수 없습니다. 우리는 관측 가능한 우주에서 다음 100의 10승 또는 500의 XNUMX년 동안에는 그런 일이 일어나지 않을 것이라고 말할 수 있습니다.
(28:25) 명심해야 할 또 다른 주의 사항은 이러한 계산은 입자 물리학의 표준 모델에 대해 우리가 알고 있는 것을 매우 진지하게 받아들이는 데 기반한다는 것입니다. 그리고 이 우주에서 입자가 어떻게 작동하는지에 대한 우리의 일종의 이해인 입자 물리학의 표준 모델은 불완전하다고 생각합니다. 그것은 암흑 물질을 포함하지 않습니다; 그것은 암흑 에너지를 포함하지 않습니다. 우리는 거기에 구멍이 있다고 확신합니다. 그리고 만약 우리가 입자물리학에 대한 더 완전한 그림을 가지고 있다면 그것은 진공붕괴의 가능성을 전혀 포함하지 않을 수도 있습니다.
스트로가츠: 확인.
맥 (28:58): 따라서 진공 붕괴는 우리가 이론의 타당성의 한계라고 생각하는 것 이상으로 추론할 때 발생하는 아이디어입니다. 그러나 그것은 매혹적인 가능성입니다. 제가 그것을 하나의 아이디어로 즐기는 이유는 그것이 가장 작은 규모, 아주 아주 초기 우주와 전체 우주의 파괴 사이의 아주 아주 심오한 연결이기 때문입니다.
스트로가츠 (29:21): 좋습니다. 오른쪽. 내 말은, 그것은 매우… 이 메커니즘에는 매우 근본적인 것이 있습니다. 전체 물리 법칙이 눈 깜짝할 사이에 변경됩니다. 그러나 또한 진공 거품의 가장자리 또는 당신이 부르는 것이 무엇이든 당신에게 오는 이 아이디어가 얼마나 멋진 그림인지… 이런.
맥네
스트로가츠 (29:42): 이론 #4, 이론 #4가 여기서 현장에 발을 들여놓을 때입니다. 이것은 확실히 폭력적이고 흥미롭게 들리는 Big Crunch로 알려진 시나리오입니다. 빅 크런치가 뭐야?
맥 (29:56): 음, Big Crunch는 꽤 오랫동안 존재해 온 아이디어입니다. 1960년대에 가장 많이 받아들여진 아이디어였습니다. 빅 크런치의 이면에 있는 아이디어는 우리가 우주가 팽창하고 있다는 것을 관찰했다는 것입니다. 그리고 우리가 물어야 할 질문이 있습니다. 우주는 계속해서 영원히 확장될까요? 아니면 어느 순간 다시 무너질까요? 그래서 우리는 우주가 태초에 작고 뜨겁고 밀도가 높았다는 것을 압니다. 그리고 그 이후로 확장되고 있습니다. 그리고 그 전체 이야기에서 팽창과 중력 사이에 약간의 상호작용이 있어야 합니다, 그렇죠? 따라서 은하들이 공간의 확장에 의해 서로 멀어지면서 서로를 향해 끌어당기는 중력도 갖게 됩니다. 그래서 우주의 물질의 존재는 모든 것이 다른 모든 것을 향해 끌린다는 사실을 통해 팽창을 늦추어야 합니다.
(30:41) 수년에 걸쳐 알아내려는 시도가 있었습니다. 확장이 승리할 것인가? 아니면 중력이 이길까요? 그리고 이제 우리는 확장이 승리할 가능성이 매우 높다는 것을 알고 있습니다. 확장이 실제로 가속화되고 있음을 알기 때문입니다. 왜냐하면 암흑 에너지가 확장을 가속화하고 있기 때문입니다. 그래서 우리는 우주가 멈추고 다시 붕괴할 수 있는 명확한 방법을 보지 못합니다. 하지만 1960년대에 우리는 몰랐고, 예비 데이터는 우주가 팽창을 멈추고 결국 다시 붕괴한다는 의미에서 팽창보다 중력이 더 크다는 것을 암시하는 것처럼 보였습니다.
(31:13) 그리고 저는 이것이 현재 가장 선호되는 아이디어가 아니라고 생각합니다. 그러나 우리는 암흑 에너지가 무엇인지 모르기 때문에 그것이 반전될 수 있는 것이 아니라는 것을 확신할 수 없습니다. 알다시피, 우리는 그것이 지금 팽창을 일으키고 있다는 것을 압니다. 우리는 그것이 변할 수 있는 것이 아니라는 것을 알지 못합니다. 그것은 어느 시점에서 확장 대신 압축을 일으키는 동적 필드일 수 있습니다.
(31:34) 확실히 알 수는 없지만 현재 데이터와 모순되는 것처럼 보이기 때문에 어떤 의미에서는 가능성이 가장 낮을 수 있지만 가장 무서운 시나리오라고 생각합니다. 우주가 모든 것을 압축하기 시작할 수 있다는 생각은 정말 정말 속상합니다. 왜냐하면 지금 우리는 은하들이 점점 멀어지는 것을 보고 있기 때문입니다. 우리는 우주가 냉각되고 비워지는 것을 봅니다. 우주가 수축하기 시작하면 우리가 보게 될 것은 이 모든 먼 은하들이 우리를 향해 돌진하는 것을 볼 수 있다는 것입니다. 그리고 은하계는 항상 서로 충돌하지만 멀리 떨어진 은하계는 우리에게 다가오고 우주는 매우 밀도가 높고 혼잡해질 것입니다.
(32:12) 그보다 더 나쁜 것은 우주의 모든 방사선도 압축된다는 것입니다. 그것은 단지 더 작은 공간에 더 많은 방사선이 있기 때문에 더 뜨거워진다는 것을 의미합니다. 그러나 또한 모든 방사선은 더 높은 에너지 방사선, 더 높은 주파수 방사선으로 경화될 것입니다. 따라서 적색편이라고 하는 확장 중에 우주에서 일어나는 과정이 있습니다. 여기서 복사는 더 긴 파장으로 확장됩니다. 아시다시피 가시광선은 적외선이 되고 전파가 됩니다. 압축이 있었다면 우주에 나타난 모든 별에서 나오는 모든 가시광선이 자외선, X선, 감마선으로 압축되기 시작할 것입니다. 그리고 그것은 아주 심오한 방식으로 우주를 요리하기 시작할 것입니다.
(32:57) 그리고 1969년에 천문학자 Martin Rees가 작성한 정말 흥미로운 논문이 있었는데, 그는 빅 크런치 시나리오에서 어느 시점에서 우주의 주변 온도, 그 별빛이 압축되면 별의 표면을 따라 열핵 반응을 일으키기에 충분할 것이고 우주의 복사로부터 별을 외부에서 안쪽으로 요리할 것입니다. 그리고 그 시점에서 살아남을 수 있는 것은 아무 것도 없는 것처럼 말입니다. 우주가 우리 주변에서 일종의 붕괴를 일으키고 있기 때문에 우주의 방사능에 의해 우리가 요리될 수 있다는 생각입니다.
스트로가츠 (33:38): 글쎄요, 그게 당신을 가장 괴롭히는 부분이라는 점이 흥미롭군요. 있잖아, 갑자기 가고 싶어? 끓일래? 동결하시겠습니까?
맥 (33:49): 맞습니다. 오른쪽. 내 말은, 그들 중 누구도 잘 끝나지 않는다는 것입니다. 하지만 더위로 인해 정말 오랜 시간이 있습니다. 좋네요. 알다시피, 그것은 모두 부드럽습니다. 진공 붕괴를 사용하면 오는 것을 볼 수 없습니다. 그래서, 어쨌든, 당신은 눈치 채지 못합니다.
스트로가츠: 확인.
맥 (34:04): 의식이 있는 존재의 관점에서 보면 일종의 비사건입니다. 그러나 빅 립과 빅 크런치 모두 다가오는 것을 보게 될 것이고 그것은 꽤 무섭습니다.
스트로가츠 (34:13): 어 허. 이제 우리는 마지막 것인 바운스, 또는 내가 어린 시절에 맥동하는 우주라고 불렀던 것으로 기억하는 것까지 도달한 것 같습니다. 같은 생각인가요?
맥 (34:23) 따라서 이 경우에는 몇 가지 다른 아이디어를 순환 우주 또는 튀는 우주라는 하나의 넓은 범주로 묶는 것입니다. 본질적으로 우주의 시작을 설명하려는 아이디어가 있습니다… 따라서 현재 우주론에서 설명하기 어려운 초기 우주의 특정 측면이 있습니다. 어떻게 그렇게 설정하게 되었습니까? 우리 우주는 왜 공간의 형태와 같은 형태입니까? 엔트로피가 미래에 현재 상태로 증가할 수 있을 만큼 과거의 엔트로피가 충분히 낮은 이유는 무엇입니까?
(34:54) 이것들은 모두 처음부터 심오한 질문들입니다. 그리고 이러한 질문에 답하려는 시도가 있었습니다. “음, 시작이 시작이 아니었을 수도 있습니다. 아마도 태초 이전에 오늘날 존재하는 우주의 조건을 만든 무언가가 있었을 것입니다.” 그것들은 이러한 주기적인 우주론으로 이어집니다. 우리가 경험한 빅뱅으로 진화한 다음 현재 우주로 진화하는 이전 우주가 있었다는 생각입니다. 또는 단순히 우주의 지속적인 순환이 있는 곳에서 우리 이전에 무언가가 있었던 곳에서 우리 뒤에 무언가가 있을 것입니다. 그리고 그러한 아이디어 중 일부는 새로운 빅뱅에 대한 일종의 압축과 관련이 있고 일부는 일종의 열사병과 관련이 있으며 그런 다음 새로운 빅뱅이 나옵니다. 일부는 일종의 "이전 단계가 있었고 그것이 우리 단계로 발전하지만 미래에는 아무 일도 일어나지 않을 것입니다." 그래서 이것들은 우리 우주의 미래나 우리 우주로 이어지는 이전 우주의 끝을 위한 가능성에 대해 선택되는 모든 종류의 아이디어입니다.
스트로가츠 (35:48): 이 시점에서 제 생각에는 제... 회의론자 모자가 아닌 과학자 모자를 쓰고 싶은 것 같습니다. 양자장 이론이나 일반 상대성 이론에 대해 우리가 알고 있는 것과 연결한다는 점에서 당신이 말하는 것에는 많은 과학이 있는 것 같습니다. 그러나 관찰은 어떻습니까?
맥 (36:05): 예, 내 말은, 근본적으로 "우주가 어떻게 끝날 것인가?"라는 질문에 완전히 확실하게 대답할 수 없다는 뜻입니다. 분명히 그런 일이 일어난다면 답을 적을 수 있는 사람이 아니기 때문입니다. 하지만 이 질문에 접근하는 몇 가지 다른 방법이 있습니다. 근본적으로 우리가 하려는 것은 현재 우주와 과거에서 미래로의 진화에 대해 우리가 알고 있는 것을 추정하는 것입니다. 그리고 그것은 당신이 다른 가능성의 분기로 끝나는 곳입니다. 갈 수 있는 여러 방향이 있고 지금까지 우주의 진화와 일치하는 미래에 갈 수 있기 때문입니다.
(36:37) 이러한 경로 중 어떤 경로가 더 가능성이 높은지 더 많은 것을 알려줄 수 있는 우리가 배울 수 있는 관찰 사항의 관점에서 접근하는 몇 가지 다른 방법이 있습니다. 하나는 암흑 에너지를 이해하려고 노력하는 것입니다. 따라서 이 시나리오 중 세 가지는 암흑 에너지가 무엇이며 어떻게 작용할 것인지에 크게 좌우됩니다. 암흑 에너지가 정말로 우주 상수인지 알아낼 수 있다면? 아니면 달라지는 것인가요? 그리고 그것은 그 자체로는 불가능한 질문일 수 있습니다. 왜냐하면 우주 상수는 더 넓은 종류의 암흑 에너지 아이디어의 일종의 특수한 경우이기 때문에 여러분이 정확히 그 상태에 있다고 100% 확신할 수 없기 때문입니다.
(37:16) 그것은 약간입니다. 관찰적으로 완전히 확실하게 존재하기는 어렵지만 암흑 에너지의 행동에 대해 점점 더 확실해질 수 있습니다. 그리고 아마도 우리는 암흑 에너지에 대한 일종의 이론적 근거를 찾을 수 있을 것입니다. 아마도 이것이 암흑 에너지가 무엇인지에 대한 해답이라는 것을 알려주는 다른 방식의 실험 결과가 있을 것입니다. 그래서 우주론적 관찰을 통해서나 암흑 에너지의 근본적인 물리학의 가능한 종류에 도달할 수 있는 실험적 테스트를 통해 암흑 에너지를 이해하려고 합니다. 그것들은 우리가 탐색할 수 있는 모든 방법이며 열사, Big Rip, Big Crunch를 구별하려고 시도합니다. 이러한 종류의 아이디어는 확장 역학에 달려 있습니다.
(37:55) 진공 붕괴와 같은 측면에서 힉스 필드와 다른 입자 및 입자 물리학의 다른 필드와의 연결을 더 잘 이해하면 힉스 필드가 짝수인지 아닌지 더 잘 알 수 있습니다. 이런 식으로 썩을 수 있습니다. 그리고 진공 붕괴가 가능한지 여부, Higgs 전위가 다른 규모에서 어떻게 변하는지. 이것들은 모두 Large Hadron Collider와 같은 실험으로 활발히 연구되고 있는 것들입니다.
(38:22) 그리고 순환 우주에 대해 이야기할 때 시작 부분을 이해해야 합니다. 그렇죠? 초기 우주 데이터에 대한 일종의 영리한 분석을 통해 원시 중력파와 같은 것을 찾고 우주 인플레이션이 처음에 발생했는지 여부에 대해 우리에게 알려주는 것을 통해 매우 초기 우주에 대한 더 많은 정보를 얻는다면 , 또는 입자 물리학의 표준 모델이 실제로 유효한지 또는 더 높은 차원의 공간이 있을 수 있는지 여부를 알려주는 입자 실험과 같은 것을 통해 입자 이론을 더 잘 이해함으로써? 이것이 이 질문의 또 다른 측면입니다.
(38:59) 따라서 이 모든 곳은 순환 우주가 올바른 방향으로 가고 있는지 이해하려고 노력할 수 있는 장소입니다. 그리고 빅뱅 이전에 오늘날 우리 우주의 조건을 설정한 무언가가 있었는지 여부.
스트로가츠 (39:11): 기본 물리학 내에서 다양한 방법이 여기에서 최선의 방법인 것 같습니다. Webb 망원경에 대해 이야기해 봅시다. 많은 사람들이 그것에 대해 생각하고 있을 것이라고 확신합니다. 특히 순환 우주에 대한 마지막 사례에서 방금 언급한 것은 초기 우주에서 무슨 일이 일어나고 있는지에 대한 질문이기 때문입니다. . 그리고 Webb 망원경은 우리에게 초기 우주에 대해 무엇인가를 말해줍니다. 맞습니까?
맥 (39:35): 네. 따라서 Webb 망원경은 초기 은하계에 대해 많은 것을 알려줄 수 있습니다. 암흑 물질 연구자로서 암흑 물질이 최초의 은하에 미치는 영향은 암흑 물질 모델에 따라 매우 다를 수 있기 때문에 개인적으로 매우 흥미진진합니다. 암흑 물질과 같은 것, 본질적으로 매우 먼 은하계를 관찰할 때 암흑 에너지와 같은 기본 물리학의 특정 측면에 대해 배울 수 있는 것이 많습니다. 우리가 이러한 은하를 더 많이 얻을수록 잠재적으로 우주의 기하학을 더 잘 측정할 수 있습니다. 그래서 우리는 확실히 은하계와 우주의 대규모 구조에 대해 많은 것을 배울 수 있습니다. 우리는 그러한 종류의 관측으로부터 JWST로부터 정보를 얻을 것입니다.
맥 (40:15): 하지만 아주 아주 초기 우주의 관점에서 볼 때 그것은 우주 마이크로파 배경과 같은 것에 대한 관찰입니다. 그래서 우주가 여전히 불타고 있던 아주 초기 우주에서 나온 이런 종류의 빛입니다. 그러나 그것은 여전히 이런 종류의 뜨거운 복사 단계에 있으며 열과 이 원시 플라즈마의 복사로 빛나고 있었습니다. 그리고 마이크로파 망원경으로 우리는 그 빛을 볼 수 있습니다. 그리고 그것은 우리에게 아주 아주 아주 아주 초기 우주에 대한 아주 중요한 정보를 줄 수 있습니다.
스트로가츠 (40:42): 우주의 끝을 연구하는 분야에 대해 어떻게 생각하세요? 향후 10~20년 후에는 어디로 갈 것인지에 대한 생각이 있습니까? 우리가 기초 물리학에 계속 연결을 끊고 여기에서 실제로 진전을 이룰 수 있는 최선의 희망이 되는 것일까요?
맥 (40:58): 사실인 것 같아요. 저는 우리가 우주의 구조, 공간의 형태, 가능성이라는 의미에서 우주의 근본적인 본질에 대해 계속해서 더 많이 배울수록 더 많은 차원의 공간이 있을 수 있다고 생각합니다. 아마도 공간과 시간은 좀 더 추상적인 현상에서 나온 것일 수도 있습니다. 어쩌면 우리는 홀로그래피나 블랙홀과 같은 것을 통해 그것을 알아낼 것입니다. 그리고 우리가 들어갈 수 있는 완전히 다른 분야가 있는데 지금 당장은 너무 깊이 들어가고 싶지 않습니다. 아시다시피, 우리는 현실의 근본적인 구조에 대해 배울 것입니다. 아마도 우리는 암흑 에너지가 무엇인지 배울 것입니다. 아마도 우리는 암흑 물질이 무엇인지 배울 것입니다. 아마도 그러한 것들이 근본적인 입자 물리학에 대한 우리의 이해를 알려줄 것입니다. 아마도 우리는 아주 아주 초기 우주에 대해 더 많은 정보를 얻게 될 것이고 우리 우주의 초기 조건이 어떻게 설정되었는지에 대해 배울 것입니다.
(41:45) 모두 나름의 매력이 있죠? 그것의 모든 조각은 물리학에 엄청나게 중요한 것입니다. 그것은 우리가 우주에 대해 정말로 중요한 방식으로 생각하는 방식을 혁신할 것입니다. 그리고 부작용으로 우리는 우주가 어떻게 끝날지, 우리의 궁극적인 운명이 무엇인지에 대해 조금 알게 될 것입니다. 그래서 제 생각에는 극소수의 사람들만이 우주에 무슨 일이 일어날 것인가에 초점을 맞추고 있습니다. 어떻게 끝날까요? 실제로 현실의 근본적인 본질, 우주의 진화, 우주의 기원에 도달하는 것은 이러한 다른 질문들입니다. 그리고 그것들은 모두 우리가 어디로 가고 있는지에 대한 큰 질문에 영향을 미칩니다. 다음에 무슨 일이 일어날까요?
스트로가츠 (42:27): 훌륭합니다. 음, 우리는 이 책의 저자인 이론 우주론자 케이티 맥과 이야기를 나누었습니다. 모든 것의 끝 (천체물리학적으로 말하자면). 오늘 우리와 함께 해주셔서 감사합니다. 케이티,
맥 (42:38): 초대해주셔서 감사합니다. 이것은 정말 재미있는 대화였습니다.
아나운서 (42 : 40)
Quanta Magazine 과학에 대한 대중의 이해를 높이기 위해 Simons Foundation에서 지원하는 편집 독립 온라인 간행물입니다.
스트로가츠 (42 : 57) : 이유의 기쁨 의 팟캐스트입니다. Quanta Magazine, Simons Foundation에서 지원하는 독립적인 편집 간행물. Simons Foundation의 자금 지원 결정은 이 팟캐스트 또는 이 팟캐스트의 주제, 게스트 또는 기타 편집 결정에 영향을 미치지 않습니다. Quanta Magazine. 이유의 기쁨 Susan Valot와 Polly Stryker가 제작합니다. 편집자는 John Rennie와 Thomas Lin이며 Matt Carlstrom, Annie Melchor 및 Allison Parshall의 지원을 받습니다. 우리의 테마 음악은 Richie Johnson이 작곡했습니다. Cornell 방송 스튜디오의 Bert Odom-Reed에게 특별히 감사드립니다. 로고는 Jaki King이 제작했습니다. 저는 호스트인 Steve Strogatz입니다. 질문이나 의견이 있으시면 다음 주소로 이메일을 보내주십시오. 듣기 주셔서 감사합니다.
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