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-----------------------------------아래는 양성자는 영원불변하다고 가정한 시나리오다--------------------------------
1.지구에서 항성(별)을 관측하지 못하게된다
우주팽창속도가 현 추세를 유지하여 계속 빨라진다면 언젠가 팽창속도가 물리적 한계인 빛의 속도를 넘어서게된다
물질의 이동속도는 빛의 속도를 넘지못한다는게 상식이지만 이상하게도 시공간은 이런 제약을 받지않기때문이다
공간자체가 팽창하기때문에 분명 가만히 있는데도 물체들이 서로 빛의 속도 이상으로 멀어지게된다
서로 멀어지는 이 속도는 서로의 거리에도 비례하기때문에 멀지 있는 처지일수록 더욱 빠르게 멀어진다
지금도 관측가능한 우주 너머에 있는 물질들은 빛의 속도보다 빠르게 멀어져 빛이 여기까지 도달하지 못하기때문에 관측이 불가능하다
그보다 가까운 거리에 있는 물질들은 아직 그렇게 빠르게 멀어지고 있지않기 때문에 서로를 볼 수 있다
지금은 빅뱅 후 약 137억년째라고 추정하고있다
팽창속도가 현 추세를 유지하면 지금으로부터 1500억년 후의 미래에는 관측가능한 우주는 더 작아지게될것이다
아마 위의 짤처럼 매우 가까운 몇개의 별들만 볼 수 있게되고 그 밖에 있는 별들은 존재한다는 것조차 증명할 방법이 없게된다
빛조차 도달하지 못하기때문에..
시간이 더 지나면 저 별들조차 보이지 않고 태양계의 가족끼리만 서로를 관측할 수 있을것이다
2.태양은 흑색왜성이된다
현재 우주의 대부분의 별은 온도가 낮고 붉게 빛나는 적색왜성이다.
백색왜성이란것도 있는데 이것들은 핵융합을 하는 별의 과정을 끝내고 남은 열기를 방출하는 잔해에 불과하다
과학자들은 백색왜성의 수명을 사실상 무한이라고 보고있다
하지만 말이그렇단거지 모든것엔 끝이있기 마련...
10100 년동안 식고 식어서 영하 270.3도가 되면 더이상 식지도 못하는 상태가된다
우주배경복사가 영하 270.3도 정도이기때문에 더이상 열을 방출할 곳이없는것이다..
차갑게 식은 별은 결국 빛을 내지못해 까맣게보인다
빛을 방출하지 않기때문에 직접볼 수 없고 중력에의한 휨 효과를 이용해 관측할 수 있다
우리의 태양이 이러한 결말을 맞이할것으로 예측하고있다
3.이상한 별들의 시대
태양이 흑색왜성이 되었을때 쯤에는 더이상 전통적인 타입의 별은 생성되지않는다
이를테면 영하의 별이 만들어진다
핵융합이 지속되면서 별에는 차츰 무거운 원소들만 남는데
이 무거운 원소들은 핵융합을 통해 방출하는 에너지가 적어서 명색이 별인데도 온도가 영하로 떨어지는 현상이 일어난다
또, 약한 빛을 내는 아이언스타(iron star)가 생성된다
양자터널링효과 (어떤 현상이 일어나기위해 A만큼의 에너지가 필요할때, 종종 그 조건을 충족시켜주지않아도 어떤 현상이 일어나는것)
에 의해 가끔씩 가벼운 원소가 불안정한 철-56으로 변하는 핵융합이 일어난다
이것이 안정한 형태의 동위원소로 바뀌면서 약간의 에너지를 방출한다
이 시대에 존재하는 별은 이러한 아이언스타뿐이다
그러나 이것은 양성자가 붕괴되지 않고 버틸때 가능한 일이기 때문에 주류 이론은 아니라고한다
--------------------------이제부터 양성자는 언젠가 붕괴된다고 가정해보자-------------------------
4.양성자와 중성자마저 붕괴된다
자유중성자의 반감기는 10분정도라고한다. 즉 자유중성자가 10억개가 있다면, 10분뒤에는 5억개, 20분뒤에는 2억5천만개...만 살아남는다
반면 양성자는 극도로 안정하다. 지금까지 단 한개의 양성자 붕괴도 관측하지못했다.
과학자들은 양성자의 반감기가 1037 년이 아닐까 추측하고있다
양성자 붕괴를 직접 관측하지는 못했고 짤의 실험실을 통해 간접적인 방법으로 결론낸것인데,
이를통해 양성자들이 본격적으로 양전자+파이 중간자로 붕괴하는 축퇴기(Degenerate Era)를 1034 ~ 1040 년으로 보고있다.
이 시기를 거치면 인간이 수 많은 문제를 모조리 해결하고 살아남았다해도 더이상은 기존의 형체를 유지할 방법이없다
우리 몸을 구성하는 원자의 핵이 모조리 파괴되기 때문이다
우주는 그 이후 블랙홀의 시대로 접어든다
5.블랙홀이 우주를 지배한다
1040 ~ 10100 년의 시대는 블랙홀의 시대가 된다
양성자와 중성자가 대부분 붕괴되었기때문에 전자와 양전자같은 아원자들이 우주를 지배한다
블랙홀은 우주에 겨우 남은 물질인 전자와 양전자를 빨아당기고 광자나 가상의 중력자를 뱉어낸다
그런데 이런 블랙홀조차 수명이 있다는것을 스티븐 호킹이 증명해놓았다
블랙홀은 자신의 질량을 에너지의 형태로 방출하는데 대략 1060 년이 걸린다고 이야기한다
(이건 블랙홀의 질량에 따라 많이 다른 문제기때문에 딴지걸지말자!)
남은 잔해는 질량을 가지지않는 입자들과 경입자들뿐이다
이들 입자들도 서로 상호작용을 거치며 조금씩 에너지를 잃어간다
6.새로운 형태의 원자
우주에는 이제 흩뿌려진 몇종의 아원자들만 남아 이제 할 이야기조차 없을거같아보인다
그런데 과학자들은 어쩌면 이런 막장 우주에도 생명을 만들어낼 '원자' 있다고 이야기한다
포지트로늄은 (+)전하를 띄는 양전자와 (-)전하를 띄는 전자가 서로 당기면서 상호작용하는형태이다
일반적인 원자가 (+)의 핵 주위를 도는 (-)의 전자의 합이라는것을 생각해보면 충분히 새로운 형태의 '원자'라고 이야기할수있다
물론 포지트로늄은 워낙 희귀한 것이라서 이것에 관한 제대로된 화학적 이론은 없다
그러나 꽤 재미있는 사실을 생각할 수 있다
(+)와 (-)을 서로 끌어당기게 만드는 전기력은 사실상 거리의 제한이 거의 없기때문에 천문학적 스케일의 형태로 만들어질 수 있다는것이다
블랙홀의 시대동안 포지트로늄은 현재의 관측가능한 우주만한 스케일로 존재할 수 있다
전자와 양전자로 구성되어있기때문에 양성자 붕괴의 영향도 받지않는다
시간이 흐르면 이 둘도 언젠가 만나 쌍소멸을 일으켜 사라지기 마련이지만
포지트로늄이 유지되는동안 이를 재료로 한 새로운 형태의 생명이 생겨날 수 있다
7.범우주적 생물의 탄생
6번과 관련된 프리먼 다이슨의 주장이다
충분히 긴 시간이 주어지면 남은 포지트로늄을 재료로해서 생물학적 진화가 일어날 수 있는데
이런 생물은 천문학적 스케일로 존재하여 어떤 생각 하나를 하는데에도 가령, 1조년이 걸릴것이라고한다
(아까 포지트로늄 한 개가 현재의 관측가능한 우주만한 규모로 존재할 수 잇다고했다)
그러나 인식은 상대적인것이므로 그 생물에게는 아주 짧은 시간일 것이다
이 생물은 무너져가는 우주를 직접 목격하고 자신도 언젠가 소멸할 것이다
8.거시물리학의 붕괴
우주가 완전한 열적 평형상태에 이른다
에너지는 더이상 흐를 이유가없고 아원자들만 가끔 떠다니며 블랙홀조자 모두 소멸됐다
우주가 너무 팽창되어 심지어 아원자들도 더이상 상호작용할 수 없다. 입자 하나하나가 너무 멀어져서 포지트로늄조차 유지되지 못한다
결국 우리가 아는 거시물리학이 완전히 의미를 잃어버리고 양자역학만이 지배하는 우주가된다
어떤 모델에서는, 우주의 팽창이 더욱 가속이 붙으면 시공간조차 찢어져 우주자체가 더이상 존재하지않게 된다고 말하기도한다
9.우리는 아마도 답을 찾을것이다
양성자붕괴는 정말 막을 수 없는것일까?
막을 수 없다면 우리에게 대안은 없는가?
스티븐 호킹같은 과학자들은 블랙홀을 이용해 새로운 우주로 가는 방법을 제안했다
현대과학이 주장하는 바에 의하면 우주는 끊임없이 새로운 자식 우주를 만들어내고있고
스티븐 호킹은 아마도 블랙홀을 통해 로리우주로 갈 수 있다고 이야기한다
그러나 여기에는 문제가있다
일단 블랙홀이 다른 우주로 가는 통로인지 명확하게 밝혀낼 방법이없다
근본적으로 블랙홀 내부를 연구할 방법따위는 없다
일단 블랙홀 내부로 들어가면 나올 방법이 없기때문이다
마찬가지 이유로 다른우주로 가기위해 블랙홀로 들어가버리면 취소는 없다
또 블랙홀은 충분히 거대한 블랙홀이어야한다
직관과는 다르게 블랙홀이 거대할수록 사건 지평선(블랙홀 경계)에서의 조석력이 약하기때문에 살아남을 가능성이 높다
아 물론 일단 들어가는 과정이 그렇단거지 들어가서 결국 그냥 뒤질지 다른우주로 가는지는 모른다고 난 미리 말했다!
다른 주장도 있다
앨런 구스에 의하면 1089 개의 광자,전자,양전자,중성미자,반중성미자, 1079 개의 양성자,중성자만 있으면 아기우주를 만들수 있다고 한다
아주 많은 양같지만 다 합쳐도 몇십그램정도밖에 안된다고..
미래의 인류가 아주 강력한 중력장을 이용해 '가짜 진공'을 만들어내면 공간이 팽창할 조건이 만들어진다고한다
이를 통해 생긴 우주가 충분히 팽창하는데에 몇 초도 걸리지 않을테고 웜홀을 통해 폴짝 뛰어내리면 된다고...(;;)
아직은 다 가설일뿐이다..만은 이런 생각이라도 해볼 수 있는게 다행이다
10.양자터널링효과가 모든 것을 되돌릴지도 모른다
아까도 이야기했지만 양자터널링효과에의해 불충분한 에너지로도 어떤 현상이 일어날 수 있다고했다
이 효과때문에 엔트로피가 최대로 도달한 입자들이 저절로 엔트로피가 감소할수도있다고한다
우주의 모든 입자가 집단적으로 엔트로피가 감소하는 경우도 충분히 생각해볼 수 있다
숀 캐롤과 제니퍼 첸이 제안한 내용인데, 충~분히 긴 시간이 주어지면 열적죽음을 맞은 우주가 터널링효과에의해 엔트로피가 뚝 떨어져
초기상태로 돌아가 다시 빅뱅을 일으킬 수 있다고 한다
그들이 계산한 바에 의하면 ((10^10)^10)^56년이 걸린다(....)
그런데 어차피 열적 평형에 도달한 우주에 시간이라는 개념은 없잖아?
군대에서 눈 감았다 뜨면 아침이듯이 어쩌면 우리는 기다릴 필요가 없는것인지도모른다
이를 옹호할만한 수학적 정리가 있다
1890년에 푸앵카레가 발표한 회귀정리에 의하면 충분한 시간만 주어지면 특정 고립계는 '거의' 초기상태로 돌아갈 기회를 갖는다
빨간공 1000개 파란공 1000개를 휘휘 섞으면 골고루 섞이는 경향이 있겠지만 가끔 반반씩 다시 나눠질 가능성도 있는법이다
열역학도 이 정리가 통한다고 하니까 먼 미래에는 언젠가 우주의 탄생모습과 '거의'같은 상태로 돌아가 다시 빅뱅을 일으키겠지...
그 곳에서 새로 탄생한 생명체는 지금 우리와 같은 고민을 하고있을지도 모른다...
어쩌면 우리는 무한히 반복되는 우주의 어느 한 시점에 생겼다 사라지는 존재인지도모른다...