우주

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Universum - C. Flammarion, Woodcut, Paris 1888, Coloration : Heikenwaelder Hugo, Wien 1998
Universum - C. Flammarion, Woodcut, Paris 1888, Coloration : Heikenwaelder Hugo, Wien 1998

우주(宇宙)는 일반적으로 우리가 사는, 우리를 둘러싼 세상을 이야기한다. 물리학적으로 우주는 존재하는 모든 입자와 에너지, 그리고 사건이 일어나는 배경이 되는 시공간의 총체로서 정의된다. 물리학자들은 이 중 관측 가능한 우주에 대한 관측을 바탕으로 우주 안의 모든 물질과 에너지, 그리고 사건 같은 것을 포함한 우주 전체의 구조를 하나의 수학적 모델로서 이해하기 위해 노력하고 있다.

학계에서 일반적으로 받아들여지는 우주의 기원과 진화에 대한 과학적 이론은 빅뱅 이론이다. 빅뱅 이론은 높은 온도와 밀도 상태에서 우리 우주가 시작되어 지금까지 팽창하고 있다는 것을 골자로 한다. 초기의 우주는 인플레이션이라 불리는 가속 팽창의 시기를 겪으면서 평편해졌고, 초기의 불균일한 상태도 균일하게 바뀌었다. 그 이후 우주는 점점 팽창하면서 식어가고, 동시에 밀도가 줄어들고 있다.

‘거의’ 균일한 우주 초기에 존재하던 작은 비균일성은 그 후 중력 불안정성으로 말미암아 은하, 은하단과 같은 구조를 만들어냈다. 현재, 관측 가능한 우주 안에는 약 천억(1011) 개 정도의 은하가 존재하며, 각각의 은하에는 약 천억(1011) 개 정도의 별이 있다.

[편집] 물리학에서 본 우주

현대 물리학이 본 우주는 유한하고 경계없는 공간이다. 유한하고 경계없는 공간의 대표적인 예는 풍선과 같은 구면으로, 넓이가 있는 유한한 면이지만 경계는 없다.

허블 이후의 관측에 따르면, 모든 은하가 멀어지는 것을 알 수 있다. 모든 은하가 멀어지는 것을 잘 설명하는 이론은 우주가 팽창하고 있다는 것이다. 우주가 팽창한다는 사실을 거꾸로 생각해 보면 우주는 아주 작은 크기에서부터 시작했다고 추론할 수 있다. 우주가 아주 작은 크기의 높은 에너지 상태에서 시작했다는 이론을 빅뱅 이론이라고 한다. 우주의 팽창은 아인슈타인 방정식의 해인 프리드만 방정식으로 잘 기술된다. 이들을 포함하는 우주의 이론을 우주론의 표준 모형이라고 한다.

관측에 따르면, 우주는 은하의 크기에서 볼 때 균일하고 등방하다. 그러나 은하가 분포되어 있으므로 작은 크기에서 볼 때는 불균일하다.

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