우주는 크게 봤을 때 균일하다.
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작성자 타라곤 댓글 0건 조회 1,071회 작성일 12-06-14 23:07
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수백만광년의 스케일로 보면 우주는 균일하다고 본다. 이렇게 함으로써 우주모델이 간단해지고 우주를 이해하는 것이 의미가 있게 된다. 만약 우주에서 우리가 사는 부분이 다른 곳과 매우 다른 특이한 상태라면 우리 주위를 관찰해서 우주 전체를 짐작하는 것은 불가능해질 것이다. 그러나 은하군같은 것을 보면 우주가 균일하나는 가정이 틀린 것으로 생각될 수도 있다. 그래도 매우 큰 스케일에서는 우주에는 그러한 은하군이 모든 방향에서 균일하게 발견되고 있으므로 우주전체를 균일하다고 보아도 된다. 이것은 콩밥과 같다. 콩이 밥에 드문드문 섞여 있지만 콩밥을 한 숟가락 뜨면 다음번에 또 한 숟가락 뜬 것과 거의 같은 모양이 될 것이다.
균일한 우주의 개념은 cosmological principle의 형태로 정리되는데 두가지 개념을 포함한다.
- 우주는 homogeneous하다./* fixme:homogeneous가 우리 말로 뭐죠? */ 이것이 뜻하는 바는 우주 안에서 특별한 관찰자가 존재하지 않다는 것이다. 즉 다른 위치에서도 관찰되는 우주의 구조는 같다.
- 우주는 isotropic하다./* fixme:isotropic이 우리 나라 말로 뭐죠? */ 이것은 우주는 방향에 따른 구조적 차이가 없다는 것이다. 즉 다른 방향으로 우주를 쳐다 봤을 때 관찰되는 우주의 구조는 같다.
cosmological principle은 코페르니쿠스의 아이디어이다. 이 원리에 따르면 우리(태양)은 우주에서 특별한 위치에 있지 않다. 우주의 모든 관찰자가 같은 우주시간에 있는 한 모두 같은 것(예를 들어 같은 허블 상수)을 관찰하게 될 것이다. 우주시간이라는 것은 우주의 탄생과 같은 우주 전체적으로 동시에 일어난 사건(simulataneous event)으로부터 잰 시간을 뜻한다. 그러므로 같은 우주시간에 있는 관찰자는 같은 우주의 나이를 측정할 것이다. cosmological principle에 따르면 우주가 시간에 따라 변하는 것은 가능하다.
이 cosmological principle의 확장으로 완벽한 cosmological principle이라는 것이 있는데 그것은 우주는 시간 전체에 대해서도 균일하다는 것이 포함되어 있다. 즉, 우주의 밀도는 시간에 따라 변하지 않는다는 것이다. 이것에 따르면 팽창하는 우주에서는 물질이 계속 생겨나야 한다. 그러나 이것은 질량 보존 법칙에 위배된다. 우주의 총 질량의 합은 언제나 일정하다. 그러나 완벽한 cosmological principle을 만족하기 위해서 생겨나야 하는 물질의 양은 그리 크지 않다. 1015년동안 1 cm3에 수소 원자 하나가 생겨나기만 하면 된다. 그러나 먼 거리에 있는 퀘이사의 갯수가 늘어나는 것은 우주가 변하고 있다는 강력한 증거이다. 우주가 변하는 다른 증거는 이 장에서 나중에 다루기로 한다.
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