1
00:00:00,000 --> 00:00:02,000
우주는

2
00:00:02,000 --> 00:00:04,000
정말로 거대합니다.

3
00:00:04,000 --> 00:00:07,000
우리는 은하계 안에서 살고 있죠.

4
00:00:07,000 --> 00:00:10,000
은하계에는 약 천억개의 별들이 있습니다.

5
00:00:10,000 --> 00:00:12,000
여러분께서

6
00:00:12,000 --> 00:00:14,000
허블우주망원경에

7
00:00:14,000 --> 00:00:16,000
카메라를 달고

8
00:00:16,000 --> 00:00:19,000
아무런 방향으로나 사진을 찍는다면 이와 비슷한

9
00:00:19,000 --> 00:00:21,000
사진이 찍힐 것입니다.

10
00:00:21,000 --> 00:00:24,000
여기에 보이는 작은 덩어리 하나 하나가

11
00:00:24,000 --> 00:00:26,000
약 천억개의 별들로 구성된

12
00:00:26,000 --> 00:00:29,000
우리 은하계와 비슷한 크기의 은하들입니다.

13
00:00:29,000 --> 00:00:32,000
우리가 관측할 수 있는 우주의 구역만해도 약 천억개의

14
00:00:32,000 --> 00:00:34,000
은하가 존재합니다.

15
00:00:34,000 --> 00:00:36,000
여러분은 천억개라는 숫자만 기억하시면 됩니다.

16
00:00:36,000 --> 00:00:39,000
빅뱅부터 지금까지 우주의 나이는 개의 나이로 치면

17
00:00:39,000 --> 00:00:41,000
천억살이지요.

18
00:00:41,000 --> 00:00:43,000
(웃음)

19
00:00:43,000 --> 00:00:46,000
이런 사실은 우리와 우주와의 관계를 잘 말해줍니다.

20
00:00:46,000 --> 00:00:48,000
우리는 이런 사진을 보면 경외심을 금할 수 없지요.

21
00:00:48,000 --> 00:00:50,000
정말 너무나 아름답죠.

22
00:00:50,000 --> 00:00:53,000
저는 이런 사진을 상상도 하지 못하며 남아프리카의

23
00:00:53,000 --> 00:00:56,000
초원지대에서 살던 우리 조상들이 어떤 진화적 압력에 의해

24
00:00:56,000 --> 00:00:58,000
이 사진의 아름다움을 정말로 즐길 수 있도록

25
00:00:58,000 --> 00:01:00,000
진화했는지 종종 궁금해합니다.

26
00:01:00,000 --> 00:01:02,000
우리는 이런 사진에 대한 지적 호기심도 가지고 있지요.

27
00:01:02,000 --> 00:01:06,000
우주학자로서 제가 알고 싶은 것은 왜 우주가 이렇게 생겼냐는 것입니다.

28
00:01:06,000 --> 00:01:09,000
이 질문에 대한 큰 단서는 시간이 흐르며 우주가 변한다는 것입니다.

29
00:01:09,000 --> 00:01:12,000
여러분이 은하 하나를 골라서 그 속도를 측정하면 그 은하가

30
00:01:12,000 --> 00:01:14,000
여러분으로 부터 멀리 움직이는데,

31
00:01:14,000 --> 00:01:16,000
더 먼곳에 있는 은하는 더 빨리 멀어진다는 것을

32
00:01:16,000 --> 00:01:18,000
알 수 있습니다.

33
00:01:18,000 --> 00:01:20,000
그래서 우리는 우주가 팽창한다고 말합니다.

34
00:01:20,000 --> 00:01:22,000
이말은 즉 과거에는 은하들이 현재보다 더 가까이

35
00:01:22,000 --> 00:01:24,000
있었다는 것을 의미합니다.

36
00:01:24,000 --> 00:01:26,000
즉, 과거에는 우주가 더 밀집했었고.

37
00:01:26,000 --> 00:01:28,000
또 더 뜨거웠었지요.

38
00:01:28,000 --> 00:01:30,000
어떤것이던지 압축을 하면 온도가 올라가는데

39
00:01:30,000 --> 00:01:32,000
그건 쉽게 이해할 수 있지요.

40
00:01:32,000 --> 00:01:34,000
그러나, 빅뱅 직후인 우주의 초창기에

41
00:01:34,000 --> 00:01:37,000
만사가 엄청나게 스무스했다는 것은

42
00:01:37,000 --> 00:01:39,000
쉽게 이해하기 힘듭니다.

43
00:01:39,000 --> 00:01:41,000
여러분은 그게 그렇게 놀랍지 않다고 생각할지 모릅니다.

44
00:01:41,000 --> 00:01:43,000
이 강의실 내의 공기는 매우 스무스합니다.

45
00:01:43,000 --> 00:01:46,000
어떤 사람은 "시간이 흐르며 저절로 스무스하게 됐다"라고 말할지 모릅니다.

46
00:01:46,000 --> 00:01:49,000
그러나 빅뱅 직후 얼마 동안의 모든 상황은 지금 이 강의실 내의

47
00:01:49,000 --> 00:01:51,000
상황과는 완전히 달랐습니다.

48
00:01:51,000 --> 00:01:53,000
특히, 모든것이 훨씬 더 압축된 상태였지요.

49
00:01:53,000 --> 00:01:55,000
빅뱅 직후 얼마간은 모든 사물에

50
00:01:55,000 --> 00:01:57,000
작용하는 중력의 힘이 훨씬 더 강했습니다.

51
00:01:57,000 --> 00:01:59,000
우주에는 천억 개의 은하가 있고

52
00:01:59,000 --> 00:02:01,000
또한, 각 은하에는 천억개의 별이 있다는

53
00:02:01,000 --> 00:02:03,000
사실을 생각해 보지요.

54
00:02:03,000 --> 00:02:06,000
초기 우주에는 이런 천억개의 은하들이

55
00:02:06,000 --> 00:02:09,000
정말로 이정도의 크기로

56
00:02:09,000 --> 00:02:11,000
압축된 상태에 있었습니다.

57
00:02:11,000 --> 00:02:13,000
그야말로 원자 하나도 틀림없게,

58
00:02:13,000 --> 00:02:15,000
아무런 결함도 없게,

59
00:02:15,000 --> 00:02:17,000
문자그대로 완벽무결하게,

60
00:02:17,000 --> 00:02:19,000
압축된 상황을 말합니다.

61
00:02:19,000 --> 00:02:22,000
만약에 조금이라도 이 압축된 상태에 결함이 있었다면 중력에 의해 그것이

62
00:02:22,000 --> 00:02:24,000
거대한 블랙홀로 붕괴되었을테니까요.

63
00:02:24,000 --> 00:02:27,000
우주 초기에 우주를 매우 매우 스무스하게 유지하려면 모든것이

64
00:02:27,000 --> 00:02:29,000
섬세하고 정확히 배열돼야 하니까 쉬운일이 아닙니다.

65
00:02:29,000 --> 00:02:31,000
그것은 초기 우주가 임의로

66
00:02:31,000 --> 00:02:33,000
선택된 것이 아니라는 말해주는 하나의 단서입니다.

67
00:02:33,000 --> 00:02:35,000
즉, 무엇인가 그렇게 만들었다는 말이며

68
00:02:35,000 --> 00:02:37,000
우리는 그것이 무었인지 알려고 합니다.

69
00:02:37,000 --> 00:02:40,000
오스트리아의 19 세기 물리 학자인 루드비히 볼츠만은

70
00:02:40,000 --> 00:02:43,000
우리에게 엔트로피라는 개념을 가르켜줌으로서

71
00:02:43,000 --> 00:02:46,000
이 문제에 대한 답을 이해할 수 있도록 도와 주었지요.

72
00:02:46,000 --> 00:02:48,000
여러분은 엔트로피라는 말을 들어보셨죠?

73
00:02:48,000 --> 00:02:51,000
엔트로피는 어떤 시스템의 무질서, 불규칙성, 혼란성을 말합니다.

74
00:02:51,000 --> 00:02:53,000
볼츠만의 묘비에는 엔트로피를

75
00:02:53,000 --> 00:02:55,000
실제 숫자로 나타내 주는

76
00:02:55,000 --> 00:02:57,000
공식이 새겨져 있습니다.

77
00:02:57,000 --> 00:02:59,000
간단히 말해서, 엔트로피라는 것은

78
00:02:59,000 --> 00:03:01,000
아무리 자세히 살펴보더라도

79
00:03:01,000 --> 00:03:04,000
모든것이 동일하게 보이도록 어떤 한 시스템의 구성요소들을

80
00:03:04,000 --> 00:03:06,000
몇번이나 재배열할 수 있는 가를 말하는 것입니다.

81
00:03:06,000 --> 00:03:08,000
여러분은 이 강의실 안에 있는 공기의

82
00:03:08,000 --> 00:03:11,000
원자 하나하나의 차이를 느끼지 못합니다.

83
00:03:11,000 --> 00:03:13,000
엔트로피가 낮다는 말은

84
00:03:13,000 --> 00:03:15,000
그렇게 보일 수 있게 정렬할 수 있는 수가 적다는 것을 말합니다.

85
00:03:15,000 --> 00:03:17,000
엔트로피가 높다는 말은

86
00:03:17,000 --> 00:03:19,000
그렇게 보일 수 있게 정렬할 수 있는 수가 많다는 것을 말하지요.

87
00:03:19,000 --> 00:03:21,000
이것은 우주 또는 우주의 고립된

88
00:03:21,000 --> 00:03:23,000
한 지역에서 엔트로피가

89
00:03:23,000 --> 00:03:25,000
증가하고 있다는

90
00:03:25,000 --> 00:03:28,000
열역학 제2법칙을 설명하는데 도움을 주는

91
00:03:28,000 --> 00:03:30,000
결정적으로 중요한 식견입니다.

92
00:03:30,000 --> 00:03:32,000
엔트로피가 증가하는 이유는

93
00:03:32,000 --> 00:03:35,000
엔트로피가 높게 되는 방법이 낮게되는 방법보다

94
00:03:35,000 --> 00:03:37,000
훨씬 더 많다는 단순한 이유 때문입니다.

95
00:03:37,000 --> 00:03:39,000
이것은 엄청난 식견이지만

96
00:03:39,000 --> 00:03:41,000
무언가가 빠진 것이 있지요.

97
00:03:41,000 --> 00:03:43,000
참고로, 엔트로피가 증가한다는 식견은

98
00:03:43,000 --> 00:03:46,000
과거와 미래의 차이를 말해주는 소위 '시간의 화살'이라는

99
00:03:46,000 --> 00:03:48,000
아이디어를 뒷바침해 줍니다.

100
00:03:48,000 --> 00:03:50,000
과거와 미래 간의 모든 차이점은

101
00:03:50,000 --> 00:03:52,000
엔트로피가 증가했기

102
00:03:52,000 --> 00:03:54,000
때문에 발생한 것입니다 --

103
00:03:54,000 --> 00:03:57,000
그래서 우리는 과거는 기억하지만 미래는 모릅니다.

104
00:03:57,000 --> 00:04:00,000
사람은 태어나고, 살고, 그리고 죽는데

105
00:04:00,000 --> 00:04:02,000
항상 순서가 그런 이유는

106
00:04:02,000 --> 00:04:04,000
엔트로피가 증가하기 때문입니다.

107
00:04:04,000 --> 00:04:06,000
볼츠만은 엔트로피가 증가하는 것은 지극히

108
00:04:06,000 --> 00:04:08,000
자연스러운 것인데 그 이유는 엔트로피가

109
00:04:08,000 --> 00:04:11,000
증가하는 방법이 더 많기 때문이라고 설명했습니다.

110
00:04:11,000 --> 00:04:13,000
그러나 그는 왜 애당초에 엔트로피가

111
00:04:13,000 --> 00:04:16,000
낮았는가에 대해서는 설명하지 않았습니다.

112
00:04:16,000 --> 00:04:18,000
우주의 엔트로피가 낮았다는 것은

113
00:04:18,000 --> 00:04:20,000
초기 우주가 매우 매우

114
00:04:20,000 --> 00:04:22,000
스무스했다는 것을 말하는 것인데

115
00:04:22,000 --> 00:04:24,000
우리는 그 이유를 알고 싶습니다.

116
00:04:24,000 --> 00:04:26,000
그것이 우리 우주학자들의 과제이지요.

117
00:04:26,000 --> 00:04:28,000
불행히도 우리는 이 문제를 풀기 위해

118
00:04:28,000 --> 00:04:30,000
지금까지 충분한 노력을 하지 않았지요.

119
00:04:30,000 --> 00:04:32,000
"우리가 지금 해결하고자 하는 과제는 무엇입니까?"라고

120
00:04:32,000 --> 00:04:34,000
우주학자들에게 물었을때

121
00:04:34,000 --> 00:04:36,000
바로 이 문제라고 선뜻말하는 사람은 별로 없지요.

122
00:04:36,000 --> 00:04:38,000
이것이 우리의 큰 과제라고 생각했던

123
00:04:38,000 --> 00:04:40,000
사람의 하나는 리처드 파인만였습니다.

124
00:04:40,000 --> 00:04:42,000
파인만은 50 년 전에 여러 분야에 대한 강의시리즈를 했지요.

125
00:04:42,000 --> 00:04:44,000
그때 인기를 끌었던 강의시리즈 하나는

126
00:04:44,000 --> 00:04:46,000
"The Character of Physical Law"라는 책으로 출판되었지요.

127
00:04:46,000 --> 00:04:48,000
그가 칼텍 대학생에게 한 강의 시리즈는

128
00:04:48,000 --> 00:04:50,000
"The Feynman Lectures on Physics"으로 출판되었고

129
00:04:50,000 --> 00:04:52,000
그가 칼텍 대학원생에게 한 강의 시리즈는

130
00:04:52,000 --> 00:04:54,000
"The Feynman Lectures on Gravitation"으로 출판되었지요.

131
00:04:54,000 --> 00:04:57,000
그는 이 책들 그리고 그의 강의 시리즈에서

132
00:04:57,000 --> 00:04:59,000
다음과 같은 질문을 계속했습니다:

133
00:04:59,000 --> 00:05:02,000
왜 초기 우주의 엔트로피가 그렇게 작았을까요?

134
00:05:02,000 --> 00:05:04,000
그는 말하기를 - 파인만의 액센트는 생략하지요 -

135
00:05:04,000 --> 00:05:07,000
"우주는 한때 총 에너지의

136
00:05:07,000 --> 00:05:10,000
엔트로피가 낮았던 시절이 있었는데

137
00:05:10,000 --> 00:05:12,000
그 이후로 엔트로피가 증가했다.

138
00:05:12,000 --> 00:05:15,000
우주 초기에 대한 수수께끼가

139
00:05:15,000 --> 00:05:18,000
추측의 경지에서 이해의 경지로 넘어올때 까지

140
00:05:18,000 --> 00:05:20,000
'시간의 화살'을 완전히

141
00:05:20,000 --> 00:05:22,000
이해할 수 없다"고 말했지요.

142
00:05:22,000 --> 00:05:24,000
그래서 우리는 이 과제를 풀어야 합니다.

143
00:05:24,000 --> 00:05:26,000
50년 전에 그런말이 나왔으면 지금쯤은

144
00:05:26,000 --> 00:05:28,000
그 대답을 찾아냈을만도 하지만

145
00:05:28,000 --> 00:05:30,000
우리는 아직도 그 답을 찾지 못하고 있습니다.

146
00:05:30,000 --> 00:05:32,000
그런데 1998년에 우리가 우주에 대한

147
00:05:32,000 --> 00:05:34,000
중요한 사실을 발견하며

148
00:05:34,000 --> 00:05:36,000
이 문제를 해결하기가

149
00:05:36,000 --> 00:05:39,000
오히려 더 힘들어 졌습니다.

150
00:05:39,000 --> 00:05:41,000
즉, 우주가 가속한다는 것을 발견한 것이죠.

151
00:05:41,000 --> 00:05:43,000
우주가 단순히 팽창만 하는것이 아니라는 겁니다.

152
00:05:43,000 --> 00:05:45,000
은하계를 바라보면 그것이 우리로 부터

153
00:05:45,000 --> 00:05:47,000
멀리 날아가고 있는데 억년 후에는 지금보다도

154
00:05:47,000 --> 00:05:50,000
더 빨리 우리로 부터 멀리 날라가고 있을 것입니다.

155
00:05:50,000 --> 00:05:53,000
모든 은하는 우리로 부터 점점 더 빨리 멀리 날라가고 있습니다.

156
00:05:53,000 --> 00:05:55,000
그래서 우리는 우주가 가속하고 있다고 말합니다.

157
00:05:55,000 --> 00:05:57,000
초기 우주의 낮은 엔트로피와는 달리,

158
00:05:57,000 --> 00:05:59,000
비록 우주의 가속에 대한 답은 모르지만,

159
00:05:59,000 --> 00:06:01,000
최소한 그것을 설명할 수있는

160
00:06:01,000 --> 00:06:03,000
좋은 설이 있는데 그것은 바로

161
00:06:03,000 --> 00:06:05,000
암흑에너지설입니다.

162
00:06:05,000 --> 00:06:08,000
이것은 빈 공간 자체가 에너지를 가지고 있다는 아이디어죠.

163
00:06:08,000 --> 00:06:11,000
이것은 즉 매 입방 센티미터의 공간에

164
00:06:11,000 --> 00:06:13,000
입자, 물체, 방사선 또는

165
00:06:13,000 --> 00:06:15,000
그 어떤 것이 존재하건 안하건

166
00:06:15,000 --> 00:06:18,000
그 공간 자체에 에너지가 존재한다는 것입니다.

167
00:06:18,000 --> 00:06:20,000
아인슈타인은 이 에너지가 우주에

168
00:06:20,000 --> 00:06:23,000
미는 힘을 가한다고 말합니다.

169
00:06:23,000 --> 00:06:25,000
이것은 은하계들이 서로 멀리 떨어지게

170
00:06:25,000 --> 00:06:27,000
밀어주는 영구적인 추진력을 제공해 줍니다.

171
00:06:27,000 --> 00:06:30,000
그런데 암흑에너지는

172
00:06:30,000 --> 00:06:33,000
물체나 방사선과는 달리 우주가 계속

173
00:06:33,000 --> 00:06:35,000
확장되어도 매 입방 센티미터의

174
00:06:35,000 --> 00:06:37,000
공간에 있는

175
00:06:37,000 --> 00:06:39,000
에너지는 감소되지 않지요.

176
00:06:39,000 --> 00:06:42,000
이것은 우주의 미래에 대해

177
00:06:42,000 --> 00:06:45,000
신중한 의미를 가지고 있는데 이에 따르는

178
00:06:45,000 --> 00:06:47,000
중요한 결론의 하나는 우주가 영원히 확장된다는 것입니다.

179
00:06:47,000 --> 00:06:49,000
제가 여러분의 나이였을때 우리들은

180
00:06:49,000 --> 00:06:51,000
우주의 장래가 어떻게 될지 몰랐지요.

181
00:06:51,000 --> 00:06:54,000
어떤 사람들은 우주가 붕괴될 것이라고 믿었지요.

182
00:06:54,000 --> 00:06:56,000
아인슈타인은 이 아이디어를 좋아했습니다.

183
00:06:56,000 --> 00:06:59,000
그러나 만약에 암흑에너지가 존재하고 그것이 소멸되지 않는다면

184
00:06:59,000 --> 00:07:02,000
우주는 영원히 영원히 계속 팽창할 것입니다.

185
00:07:02,000 --> 00:07:04,000
우주는 지금까지 140억년 동안,

186
00:07:04,000 --> 00:07:06,000
즉, 개의 연수로 치면 1000억년 동안 팽창해 왔고

187
00:07:06,000 --> 00:07:09,000
앞으로도 무한한 시간을 통해 팽창하겠지요.

188
00:07:09,000 --> 00:07:12,000
그러나 우리 인간에 관한 한 우주는

189
00:07:12,000 --> 00:07:14,000
한정된 것으로 보입니다.

190
00:07:14,000 --> 00:07:16,000
우주는 유한할 수도 있고 무한

191
00:07:16,000 --> 00:07:18,000
할 수도 있지만 우주가 가속팽창하기

192
00:07:18,000 --> 00:07:20,000
때문에 우리가 볼 수도 없고

193
00:07:20,000 --> 00:07:22,000
보지도 못할 부분이 있습니다.

194
00:07:22,000 --> 00:07:24,000
우주에서 우리가 갈 수 있는 곳은 우리를 중심으로 한

195
00:07:24,000 --> 00:07:26,000
한정된 구역이지요.

196
00:07:26,000 --> 00:07:28,000
그래서 시간이 영원히 계속되더라도

197
00:07:28,000 --> 00:07:30,000
우리에 관한 한 우주는 한정돼 있습니다.

198
00:07:30,000 --> 00:07:33,000
마지막으로, 우주의 빈 공간에는 온도가 있습니다.

199
00:07:33,000 --> 00:07:35,000
여러분은 블랙홀이 흑체라고 생각할 지 몰라도

200
00:07:35,000 --> 00:07:37,000
1970 년대에 스티븐 호킹은

201
00:07:37,000 --> 00:07:39,000
양자역학을 감안하면

202
00:07:39,000 --> 00:07:41,000
실지로 방사선을 방출한다고 말했습니다.

203
00:07:41,000 --> 00:07:44,000
블랙홀 주위의 시공간 곡률은

204
00:07:44,000 --> 00:07:47,000
양자역학적 요동을 일으키며 그 결과

205
00:07:47,000 --> 00:07:49,000
블랙홀을 방사하게 됩니다.

206
00:07:49,000 --> 00:07:52,000
호킹과 게리 기븐스의 정확하게 유사한 계산 결과들은

207
00:07:52,000 --> 00:07:55,000
빈 공간에 암흑에너지가 있다면 우주 전체가

208
00:07:55,000 --> 00:07:58,000
방사한다는 것을 보여줬습니다.

209
00:07:58,000 --> 00:08:00,000
빈 공간의 에너지는

210
00:08:00,000 --> 00:08:02,000
양자적 요동을 하게 합니다.

211
00:08:02,000 --> 00:08:04,000
따라서, 우주가 영원히 지속되고,

212
00:08:04,000 --> 00:08:07,000
우주팽창에 의해 일반 물질과 방사선이 희석되더라도

213
00:08:07,000 --> 00:08:09,000
우주의 빈 공간에는

214
00:08:09,000 --> 00:08:11,000
언제나 약간의 방사선과

215
00:08:11,000 --> 00:08:13,000
열요동이 있을것입니다.

216
00:08:13,000 --> 00:08:15,000
이는 즉, 우주는 마치

217
00:08:15,000 --> 00:08:17,000
끊임없이 가스가 나오는

218
00:08:17,000 --> 00:08:19,000
무슨 상자 같다는 거죠.

219
00:08:19,000 --> 00:08:21,000
그럼 이것은 무엇을 의미할까요?

220
00:08:21,000 --> 00:08:24,000
19 세기에 볼츠만은 이것이 무엇을 의미하는 가에 대해 연구했지요.

221
00:08:24,000 --> 00:08:27,000
그는 우주의 엔트로피가

222
00:08:27,000 --> 00:08:29,000
높게 되는 방법이 낮게 되는 것보다

223
00:08:29,000 --> 00:08:32,000
훨씬 더 많기 때문에 엔트로피가 증가한다고 말했습니다.

224
00:08:32,000 --> 00:08:35,000
하지만 그것은 확률적인 기술이었지요.

225
00:08:35,000 --> 00:08:37,000
즉, 엔트로피는 아마도 증가할 것이고

226
00:08:37,000 --> 00:08:39,000
또한 그럴 확률은 엄청나게 크다는 것이었지요.

227
00:08:39,000 --> 00:08:41,000
이 강의실 안에 있는 공기가 모두 한곳으로 몰려서

228
00:08:41,000 --> 00:08:45,000
우리가 질식하게 될 확율은 매우 매우 낮으므로 그런 걱정을 할 필요는

229
00:08:45,000 --> 00:08:47,000
전혀 없지요.

230
00:08:47,000 --> 00:08:49,000
그러나, 우리가 이 강의실 안에

231
00:08:49,000 --> 00:08:51,000
갇혀진 상태에서 영원히 기다린다면

232
00:08:51,000 --> 00:08:53,000
그런일이 생기지요.

233
00:08:53,000 --> 00:08:55,000
이 강의실 안에 있는

234
00:08:55,000 --> 00:08:58,000
모든 분자들이 만들 수 있는 모든 분자 구성들이 언젠가는

235
00:08:58,000 --> 00:09:00,000
그렇게 만들테니까요.

236
00:09:00,000 --> 00:09:03,000
즉, 볼츠만은 열평형 상태로 부터 우주가

237
00:09:03,000 --> 00:09:05,000
시작됐다고 가정하자고 말했지요.

238
00:09:05,000 --> 00:09:08,000
그는 빅뱅에 대해서도 몰랐고 우주의 팽창에 대해서도 몰랐지요.

239
00:09:08,000 --> 00:09:11,000
그는 공간과 시간은 아이작 뉴턴이 설명한 바와같이

240
00:09:11,000 --> 00:09:13,000
절대적이며 변하지 않는다고 생각했지요.

241
00:09:13,000 --> 00:09:15,000
그래서 그는 우주의 모든 곳에는

242
00:09:15,000 --> 00:09:18,000
모든 물질의 분자인 공기분자들이 골고루

243
00:09:18,000 --> 00:09:20,000
퍼져있다고 생각했지요.

244
00:09:20,000 --> 00:09:23,000
볼츠만의 아이디어는 우리들이 충분히 오랜 시간 동안을 기다린다면

245
00:09:23,000 --> 00:09:26,000
이들 분자들의 임의적인 요동에 의해

246
00:09:26,000 --> 00:09:28,000
가끔 엔트로피가 낮은

247
00:09:28,000 --> 00:09:30,000
구성이 된다는 것입니다.

248
00:09:30,000 --> 00:09:32,000
그런 다음에는 물론 시간이 흐름에 따라 자연적으로

249
00:09:32,000 --> 00:09:34,000
그것이 다시 확장된다는 것이죠.

250
00:09:34,000 --> 00:09:36,000
즉, 엔트로피는 반드시 항상 증가해야 하는 것이 아니고

251
00:09:36,000 --> 00:09:39,000
보다 더 정돈되고 낮은 엔트로피의 상태로

252
00:09:39,000 --> 00:09:41,000
요동할 수도 있다는 것입니다.

253
00:09:41,000 --> 00:09:43,000
그것이 사실이라면 볼츠만은

254
00:09:43,000 --> 00:09:45,000
다중우주와 인류지향 원칙이라는

255
00:09:45,000 --> 00:09:47,000
2가지의 매우 현대적으로

256
00:09:47,000 --> 00:09:50,000
들리는 아이디어를 발명한 것이지요.

257
00:09:50,000 --> 00:09:52,000
그는 열평형 아이디어의 문제점은 우리는 그러한

258
00:09:52,000 --> 00:09:54,000
상황에서는 살 수 없다는 것이라고 말합니다.

259
00:09:54,000 --> 00:09:57,000
생명 자체는 '시간의 화살'에 의존한다는 것을 기억해야죠.

260
00:09:57,000 --> 00:09:59,000
우리가 열평형 상태에 있다면 우리는

261
00:09:59,000 --> 00:10:01,000
정보 처리, 신진대사, 걷는것 또는

262
00:10:01,000 --> 00:10:03,000
대화를 하지 못할 것입니다.

263
00:10:03,000 --> 00:10:05,000
상상도 할 수 없게, 무한으로 큰 우주안에서

264
00:10:05,000 --> 00:10:07,000
입자들이 임의로 서로 충돌한다면

265
00:10:07,000 --> 00:10:09,000
가끔가다 어떤곳이 낮은 엔트로피 상태로

266
00:10:09,000 --> 00:10:12,000
약간 요동하다가는 다시 릴랙스한 상태로

267
00:10:12,000 --> 00:10:14,000
되돌아오게 되겠지요.

268
00:10:14,000 --> 00:10:16,000
그러나 큰 요동도 있을 수 있겠지요.

269
00:10:16,000 --> 00:10:18,000
그러면 간혹 행성이나, 별이나, 은하

270
00:10:18,000 --> 00:10:20,000
또는 1000억개의 은하를

271
00:10:20,000 --> 00:10:22,000
만들 수 있겠지요.

272
00:10:22,000 --> 00:10:24,000
그래서 볼츠만은

273
00:10:24,000 --> 00:10:27,000
생명이 가능하며, 요동하는 입자들이 있는 무한한

274
00:10:27,000 --> 00:10:30,000
세트가 있는 다중우주의 일부에서만

275
00:10:30,000 --> 00:10:32,000
우리가 살 수 있다고 말합니다.

276
00:10:32,000 --> 00:10:34,000
이러한 곳은 엔트로피가 낮은 곳이지요.

277
00:10:34,000 --> 00:10:37,000
어쩌면 우리의 우주라는 것은 그냥 때떄로

278
00:10:37,000 --> 00:10:39,000
생기는것들 중의 하나일지 모릅니다.

279
00:10:39,000 --> 00:10:41,000
이제 제가 여러분에게 숙제를 하나 드리겠는데

280
00:10:41,000 --> 00:10:43,000
그것은 이 말의 의미를 정말로 깊이 생각하고 숙고하라는 것입니다.

281
00:10:43,000 --> 00:10:45,000
칼 세이건은 사과 파이를 만들려면

282
00:10:45,000 --> 00:10:47,000
우주를 먼저 발명해야 한다는

283
00:10:47,000 --> 00:10:50,000
유명한 말을 한적이 있습니다.

284
00:10:50,000 --> 00:10:52,000
하지만 그의 말은 틀린 말이지요.

285
00:10:52,000 --> 00:10:55,000
볼츠만의 시나리오에 의하면, 사과 파이를 만들려면 원자들의

286
00:10:55,000 --> 00:10:58,000
임의 운동이 사과 파이를 만들때 까지

287
00:10:58,000 --> 00:11:00,000
기다리기만 하면 되니까요.

288
00:11:00,000 --> 00:11:02,000
왜냐하면, 원자들의 임의 운동으로

289
00:11:02,000 --> 00:11:04,000
사과 과수원과 설탕 그리고 오븐이

290
00:11:04,000 --> 00:11:06,000
만들어지고 또 그안에서 파이가 만들어지는 것

291
00:11:06,000 --> 00:11:08,000
보다는 사과파이가 직접 우연히 만들어질

292
00:11:08,000 --> 00:11:10,000
확률이 훨씬 더 높을테니까요.

293
00:11:10,000 --> 00:11:13,000
즉, 이 시나리오가 예측하는 것은

294
00:11:13,000 --> 00:11:15,000
엔트오피가 조금만 요동하면

295
00:11:15,000 --> 00:11:18,000
우리가 만들어 질수 있다는 것입니다.

296
00:11:18,000 --> 00:11:21,000
지금 우리가 있는 이 강의실이 존재하고 있고,

297
00:11:21,000 --> 00:11:23,000
이 강의실 밖에는 칼텍이라는 대학, 미국이라는 나라,

298
00:11:23,000 --> 00:11:25,000
그리고 은하수가 있다는 기억과 인상을

299
00:11:25,000 --> 00:11:27,000
우리가 가지고 있더라도, 엔트로피의

300
00:11:27,000 --> 00:11:31,000
요동에 의해 실제로 칼텍대학, 미국, 그리고 은하계가

301
00:11:31,000 --> 00:11:34,000
만들어지는 것에 비교하면, 엔트로피의 요동에 의해

302
00:11:34,000 --> 00:11:36,000
우리의 두뇌가 그러한 여러가지 인상을 받게

303
00:11:36,000 --> 00:11:39,000
만드는 것이 훨씬 더 쉽다는 것입니다.

304
00:11:39,000 --> 00:11:41,000
그런데 다행히도

305
00:11:41,000 --> 00:11:44,000
이 시나리오는 틀렸지요.

306
00:11:44,000 --> 00:11:47,000
이 시나리오는 우리는 최소한의 엔트로피 요동의 결과여야 한다고 예측했지요.

307
00:11:47,000 --> 00:11:49,000
우리 은하계를 무시하더라도,

308
00:11:49,000 --> 00:11:51,000
1000억개나 되는 다른 은하계들을 무시할 수는 없다는 것이죠.

309
00:11:51,000 --> 00:11:53,000
그리고 파인만도 이것을 이해하고 있었죠.

310
00:11:53,000 --> 00:11:57,000
파인만은 "세계가 물질이 요동한 결과라는 가설로 부터

311
00:11:57,000 --> 00:11:59,000
충분히 예측할 수 있는 것은

312
00:11:59,000 --> 00:12:01,000
우리가 전에 본적이 없는 세계의 일부를 처음으로 본다면

313
00:12:01,000 --> 00:12:03,000
그곳은 우리가 그 방금전에 봤던 곳과는 달리 혼돈된, 즉 엔트로피가

314
00:12:03,000 --> 00:12:05,000
높은 상태에 있을 것이다.

315
00:12:05,000 --> 00:12:07,000
우리의 정돈된 상태가 요동에 의한 것이라면 우리가 방금

316
00:12:07,000 --> 00:12:09,000
그것을 관찰한 곳 이외에는 정돈을 기대하지 않겠으며

317
00:12:09,000 --> 00:12:13,000
따라서 우리는 우주가 요동하지 않는다는 결론을 내린다. "라고 말했지요.

318
00:12:13,000 --> 00:12:16,000
그건 좋습니다. 그런데 그렇다면 과연 정답은 무엇인가요?

319
00:12:16,000 --> 00:12:18,000
만약에 우주가 요동이 아니라면

320
00:12:18,000 --> 00:12:21,000
왜 초기 우주의 엔트로피가 낮았을까요?

321
00:12:21,000 --> 00:12:24,000
여러분에게 답을 말해 주고 싶지만 그럴 시간이 없군요.

322
00:12:24,000 --> 00:12:26,000
(웃음)

323
00:12:26,000 --> 00:12:28,000
이것은 우리가 지금 말하는 우주와

324
00:12:28,000 --> 00:12:30,000
실제로 존재하는 우주를 보여주는

325
00:12:30,000 --> 00:12:32,000
그림입니다.

326
00:12:32,000 --> 00:12:34,000
우주는 약 지난 100 억년간 확장되고 있고

327
00:12:34,000 --> 00:12:36,000
지금 냉각되고 있지요.

328
00:12:36,000 --> 00:12:38,000
하지만 오늘의 과학은 우주의 미래에 대해

329
00:12:38,000 --> 00:12:40,000
더 많은 예측을 할 수 있습니다.

330
00:12:40,000 --> 00:12:42,000
만약에 암흑에너지가 남아있으면

331
00:12:42,000 --> 00:12:45,000
우리 주위에 있는 별들은 핵 연료를 다 소진하고 핵반응이 중단되겠지요.

332
00:12:45,000 --> 00:12:47,000
그러고는 블랙홀로 떨어질 것입니다.

333
00:12:47,000 --> 00:12:49,000
그러면 우리는 블랙홀 밖에 없는

334
00:12:49,000 --> 00:12:51,000
우주에서 살게 되겠지요.

335
00:12:51,000 --> 00:12:55,000
그런 우주는 10의 100승 년 정도 지속될 것입니다 -

336
00:12:55,000 --> 00:12:57,000
즉, 지금까지의 우주의 역사보다 훨씬 더 긴 시간이지요.

337
00:12:57,000 --> 00:12:59,000
미래는 과거보다 훨씬 더 길겠지요.

338
00:12:59,000 --> 00:13:01,000
그러나 블랙홀들도 영원히 지속되지는 않습니다.

339
00:13:01,000 --> 00:13:03,000
블랙홀은 증발할 것이며

340
00:13:03,000 --> 00:13:05,000
그리고 아무것도 없고 빈 공간만 남아있을 것입니다.

341
00:13:05,000 --> 00:13:09,000
그 빈 공간은 근본적으로 영원히 지속됩니다.

342
00:13:09,000 --> 00:13:12,000
그러나 빈 공간은 방사선을 방출하기 때문에

343
00:13:12,000 --> 00:13:14,000
사실은 열요동이 있고

344
00:13:14,000 --> 00:13:16,000
빈공간에서

345
00:13:16,000 --> 00:13:18,000
허용되는 모든 배합을

346
00:13:18,000 --> 00:13:21,000
계속해서 하겠지요.

347
00:13:21,000 --> 00:13:23,000
그래서 우주가 영원히 지속하더라도

348
00:13:23,000 --> 00:13:25,000
우주에 존재할 수 있는 것들은

349
00:13:25,000 --> 00:13:27,000
한정돼 있습니다.

350
00:13:27,000 --> 00:13:29,000
이런일들은 모두 10의 10승의 120승년

351
00:13:29,000 --> 00:13:32,000
이라는 시간에 걸쳐 발생합니다.

352
00:13:32,000 --> 00:13:34,000
이제 여러분께 2가지 질문을 드리지요.

353
00:13:34,000 --> 00:13:37,000
첫째로 : 우주가 10의 10승의 120승 년 동안 지속된다면

354
00:13:37,000 --> 00:13:39,000
왜 우리는 빅뱅이 있은 직후라서

355
00:13:39,000 --> 00:13:42,000
따스한 잔광이 아직도 남아있는

356
00:13:42,000 --> 00:13:45,000
첫 140억년 이라는 짧은 시간 동안에 태어났을까요?

357
00:13:45,000 --> 00:13:47,000
우리는 왜 빈 공간에 있지 않을까요?

358
00:13:47,000 --> 00:13:49,000
어떤 사람은 "빈공간에는 살고 어쩌고 할 아무것도 없다 "라고

359
00:13:49,000 --> 00:13:51,000
말할 지 모르지만 그건 틀린 말이죠.

360
00:13:51,000 --> 00:13:53,000
왜냐면 임의의 요동으로 무에서 당신이 생길 수 있으니까요.

361
00:13:53,000 --> 00:13:55,000
왜 당신은 빈공간에 살지 않죠?

362
00:13:55,000 --> 00:13:58,000
이것도 여러분께 드리는 숙제입니다.

363
00:13:58,000 --> 00:14:00,000
제가 말했듯이 저도 사실은 그 대답을 모릅니다.

364
00:14:00,000 --> 00:14:02,000
그 대신 제가 좋아하는 시나리오를 말해드리지요.

365
00:14:02,000 --> 00:14:05,000
첫번째는, 아무런 설명도 할 필요가 없이 그냥 그렇다는 것입니다.

366
00:14:05,000 --> 00:14:07,000
이것이 우주에 대한 냉정한 사실이니까

367
00:14:07,000 --> 00:14:10,000
그냥 그렇다고 믿고 더 이상 묻지 말라는 것입니다.

368
00:14:11,000 --> 00:14:13,000
두번째는, 빅뱅이 우주의

369
00:14:13,000 --> 00:14:15,000
시작이 아니라는 것입니다.

370
00:14:15,000 --> 00:14:18,000
깨지지 않은 달걀은 엔트로피가 낮은 구성이지만

371
00:14:18,000 --> 00:14:20,000
우리는 냉장고 문을 열면서 "우리 냉장고

372
00:14:20,000 --> 00:14:22,000
안에 낮은 엔트로피가 있다니 참 놀랍구나"라고

373
00:14:22,000 --> 00:14:24,000
말하지 않지요.

374
00:14:24,000 --> 00:14:27,000
그 이유는 달걀은 닫힌 시스템이 아니고

375
00:14:27,000 --> 00:14:29,000
닭에서 나왔기 때문이죠.

376
00:14:29,000 --> 00:14:33,000
어쩌면 우주는 우주닭에서 나왔을지도 모릅니다.

377
00:14:33,000 --> 00:14:35,000
어쩌면 물리법칙의 성장을 통해

378
00:14:35,000 --> 00:14:38,000
낮은 엔트로피 구성에서 자연스럽게 우리의

379
00:14:38,000 --> 00:14:40,000
우주 같은 것이 태어나게 되는

380
00:14:40,000 --> 00:14:42,000
무엇인가가 있을지도 모릅니다.

381
00:14:42,000 --> 00:14:44,000
그게 사실이라면 그런일은 한번 이상 일어날 것이며

382
00:14:44,000 --> 00:14:47,000
우리는 훨씬 더 광대한 다중우주의 일부라는 결론이 내리겠지요.

383
00:14:47,000 --> 00:14:49,000
이게 제가 제일 좋아하는 시나리오입니다.

384
00:14:49,000 --> 00:14:52,000
주최자가 이 강의을 끝낼때 대담한 추측을 해달라고 부탁했지요.

385
00:14:52,000 --> 00:14:54,000
저의 대담한 추측은

386
00:14:54,000 --> 00:14:57,000
제가 옳다는 것은 앞으로 역사적으로 증명될 것이라는 것입니다.

387
00:14:57,000 --> 00:14:59,000
앞으로 50 년후에는 지금 제가 가지고 있는

388
00:14:59,000 --> 00:15:02,000
뚱딴지 같은 모든 아이디어들을

389
00:15:02,000 --> 00:15:05,000
과학계와 대중이 믿게될 것입니다.

390
00:15:05,000 --> 00:15:07,000
모든 사람들이 우리의 작은 우주가 훨씬 더 큰

391
00:15:07,000 --> 00:15:10,000
다중우주의 작은 한 부분이라고 믿게 되겠지요.

392
00:15:10,000 --> 00:15:13,000
그러나 그것보다도 더 좋은 것은 빅뱅에서 무슨 일이

393
00:15:13,000 --> 00:15:15,000
일어 났는지를 이론적으로 이해하고 그것을

394
00:15:15,000 --> 00:15:17,000
관측결과와 비교할 수 있게 되는 것이겠지요.

395
00:15:17,000 --> 00:15:19,000
제 예측은 틀릴 수도 있습니다.

396
00:15:19,000 --> 00:15:21,000
우리 인류는 고대 시절부터

397
00:15:21,000 --> 00:15:23,000
우주의 역사는 어떠했으며 또한 왜 그렇게

398
00:15:23,000 --> 00:15:26,000
우주가 생겼었는가를 생각해 왔지요.

399
00:15:26,000 --> 00:15:29,000
우리가 언젠가 이에 대한 답을 알게 될지 모른다는 것은 흥미진진합니다.

400
00:15:29,000 --> 00:15:31,000
감사합니다.

401
00:15:31,000 --> 00:15:33,000
(박수)