우선 M이론에 대해 어느정도 윤곽을 이해하지 못하거나 처음 들어본다는 사람은 이글을 읽지 마시기를 바랍니다. 왜냐하면 어느정도 이해한 사람을 바탕으로 이야기를 진행해 나갈 것이기 때문입니다. 또한 기독교적인 사상에만 치우친 사람도 이 글을 보지 않으셨으면 합니다. 어느정도 세계 각지에서 내려오는 창조신화들을 공통으로 다루는 내용이기때문에 자칫 기독교를 공격한다는 인상을 받을수도 있기때문입니다.
먼저 창조론의 천지창조적 우주관에 대해 이야기해보도록 하겠습니다. 창조론에서는 태초에 아무것도 없는 상태에서 저절로 창조주가 나타나 천지를 창조하고 결국 인간에까지 창조한다는 모티브로 구성됩니다. 즉 창조론은 아무것도 없는 무의 상태에서 창조주가 홀연히 생겨나 우주를 창조한다는 것이지요. 이것은 세계의 시작과 종말을 이야기하기에 더 없이 좋은 모티브였습니다. 하지만 이 생각의 최대의 맹점은 창조주가 어디서 왔느냐 하는것에 대한 문제일것입니다. 실제로 천체물리학자나 입자물리학자들중에는 종교인이 많고 이들이 이런 분야에 몸담는 이유가 창조주에 대한 문제를 풀고싶어서인 경우가 많습니다. 물론 종교인에게 이런 것을 질문한다면 신성모독에 해당하니 질문 자체를 하는것은 엄청난 실례죠.
이런 상황에서 입자물리학자들은 빅뱅이론에서 그 해답을 찾으려 했습니다. 빅뱅이론은 기본적으로 창조론의 창조와 그 연관성이 깊기 때문입니다. 다만 창조론에서 창조주의 존재를 제외한다면 기본적인 모티브는 거의 동일할 정도입니다. 따라서 빅뱅이론에도 그 시작 이전에 대한 대답은 할수 없는것입니다.
물리학에서는 만물의 이론(TOE:Theory Of Everything)이론이라하여 궁극의 이론이 존재하며, 이에 해당하는 이론과 그 방정식을 찾기 위해 많은 물리학자들이 연구하고 있습니다. 지금까지 알려진 이론들중 가장 TOE에 가까운 이론은 초끈이론과 M이론으로 M이론은 초끈이론의 최신버전이라고 볼 수 있습니다. 최근 그 유래를 찾아보기 어려울 만큼 실험장비들이 첨단화되어가고 고성능화 되어 감에 따라 이런 이론상의 이론들이 실제로 실험 가능한 수준에까지 이르게 되었습니다. 조만간 완성될 LHC라는 초대형 입자가속기는 이제 더이상 이론뿐인 물리학이 아니라 실제 검증 가능한 물리학으로의 변모를 촉진할 것입니다.
이 TOE가 발견되면 모든 힘에 관한 수수께끼는 모두 풀리며, 우주의 근원 혹은 우주의 운명까지도 예측하는것이 가능해집니다.
우주론쪽에서의 가장 실측결과와 부합하며, 사실에 가까운 이론으로 인플레이션이론이 있습니다. 이 이론은 우주가 빅뱅 초기에 무려 공간이 빛의 속도보다 빠른 속도로 확장했으며, 이는 공간의 확장이었기때문에 물질이 빛보다 빠른 역설적인 상황도 연출되었었습니다(실제로는 공간자체가 확장되었던것이기때문에 물질의 속도라고는 볼수 없습니다) 그 결과 우주의 전반은 균일한 상태가 되었으며, 이전 빅뱅에서 제기되었던 혿극문제등 대다수의 문제가 해결되었습니다. 이후 빅뱅이 일어남에따라 부분적인 얼룩이 생겨나고 이는 WMAP 관측결과와 일치되었기때문에 빅뱅은 이제 이론이 아닌 정설로 인정받게 되었습니다. 다만 인플레이션은 아직 간접증명 이 외에는 증명할 방법이 없기때문에(인플레이션은 우주의 갬상태가 되기 이전에 종료합니다)정설이 되진 않았지만 인플레이션 이론은 현재 우주를 설명하는 가장 강력한 이론이 되었습니다.
헌데 M이론과 차원에 대해 한번 읽어보신분이라면 알겠지만 플랑크 길이 이하의 구조는 어떤 장비가 있어도 '관측'이 불가능합니다. 물론 이론적으론 설명 가능합니다. 또, M이론에 의하면 플랑크 길이 이하의 차원은 플랑크 길이 이상의 차원과 모든면에서 그 성질이 같습니다.(칼라비 야우 도형에 대해 아신다면 이해가 빠를듯) 즉 우리 세계와 완전히 대칭인 또다른 세계가 존재할수도 있다는 말이죠.
M이론에 대해 처음 듣는 사람들을 위해 간략히 말씀드려보도록 하죠. M이론은 우주의 모든 물질과 힘들은 Membrain즉 막으로 구성되어있다는 이론입니다. 11차원에 사는 막을 10차원의 초끈이론으로 변형하면 막은 끈이 됩니다. 즉 지금까지의 초끈이론은 막이론의 다섯가지 변형에 불과하다는 말이죠. 이 막의 상호작용 혹은 진동등에 의해 우주의 삼라만상이 이뤄졌으며 이 진동에 의해 현재의 우주가 발생했다는것이 M이론입니다. 최근 M이론은 TOE의 유력한 후보로 주목받고 있으며 조만간 완공될 LHC를 통해 그 타당성이 입증될 예정입니다.
어떤 물질이 대칭을 이룬다면 두 물질은 아무것도 없는 공간에서도 태어날 수 있습니다. 이는 하이델베르그의 불확정성 원리와 쌍생성 쌍소멸반응등의 초대칭현상을 통해 설명 가능합니다. 즉 아무것도 없는 참진공에서 어떤 방향으로 차원이 확장되었다면 그 반대로 다른 방향으로는 차원이 축소되고, 새로생성된 가짜 진공은 각각의 독립된 월드를 형성하게 됩니다. 이러한 현상이 생기는 원인은 가짜진공의 요동입니다. 즉 참진공은 끊임없이 요동치며 가짜진공으로의 변환이 일어나고 이렇게 생겨난 가짜진공이 확장되는 일이 발생하면 인플레이션으로 발전해 가짜진공을 확장시키게 되고, 이로 인해 발생한 불안정함때문에 가짜진공주위에는 무수히 많은 가짜진공을 태어나게 합니다. 즉 인플레이션이론은 이런 참진공의 상태에 있는 무에서도 가짜진공이라는 초 미세우주가 태어날수 있음을 말하고 있습니다. 다시말하자면 창조론의 창조주가 저절로 생겨났다는것처럼 가짜진공도 저절로 생겨날수 있는것이죠. 차이를 말하자면 아무것도 없는 공간에서 의식을 가진 존재인 창조주가 생길 확률보다는 가짜진공이 생길 확률이 훨씬 크다는 정도일까요?
또한 M이론에 따르면 이러한 가짜진공의 발생은 우리 우주의 어떤 부분에서라도 발생할 수 있습니다. 이를테면 번개와 같은 고 에너지 반응이 발생할때도 10의 수십제곱분의 1이라는 짧은 시간동안 초미세우주가 생겨날 수 있습니다. 이는 참진공에서 가짜진공이 발생할 확률보다 가짜진공의 거품에서 자식우주가 발생할 확률이 훨씬 높기때문입니다.
우리우주는 총 4-브레인으로 구성되어있습니다. 상하좌우앞뒤의 3-브레인과 시간의 1-브레인으로 구성되어있죠. 따라서 M이론에 따르면 우리우주는 11차원의 진공속을 표류하는 거품에 지나지 않습니다.
일반적으로 종교론자같은 사람들은 과학적인 연구결과를 보지도 연구해보지도 않은 사람들이 대부분이기때문에 이러한 내용에 대해서는 잘 모릅니다. 제가 처음에 잘 모르는 사람이라면 읽어보지 말라고 했던 이유도 이때문입니다.
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