요즘 암흑장론이니 뭐니 이상한 걸로 글쓰는 사람이 보이던데, 물리학 전공하는 사람 입장에서 이 이론이 뭐가 문제인지 설명해보고 현재 물리학계에서는 우주 팽창을 어떻게 설명하는지 알려주려고 함.

우주의 팽창을 설명하기 위해서는 먼저 metric이라는 개념을 알아야 함.

물리 공부를 해본 사람이라면 이런 식을 본 적이 있을 텐데 이게 metric임.

이 복잡한 식에 대해서 굳이 알 필요는 없고 중요한 건 이 식이 "우리 우주에서 두 점의 거리를 계산할 때" 사용한다는 거임.

그러면 이 식을 거리를 계산할 때 쓸 수 있으니까, 만약 이 식으로 우리 우주에서 두 점의 거리를 계산해봤는데, 이게 시간에 따라 증가한다면, 우주가 팽창한다고 생각할 수 있다는 거임.

그러면 이 metric이라는 건 어떻게 구할 수 있냐?

그 유명한 아인슈타인 방정식으로 구할 수 있음.

여기서 G는 metric을 몇번 미분해서 더하고 빼고 한 복잡한 식이고. g는 그냥 metric임.

그러나 아인슈타인 방정식은 워낙 복잡해서 그냥 우리가 방정식 해 구하듯이 쉽게 구할 수 있는 건 아님. 

그래서 물리학자들이 똑똑한 방법을 생각했는데, 

이런 metric이 존재한다고 가정하고 이 식을 아인슈타인 방정식에다가 집어넣어서 a(t)를 구하는거임.

여기서 a(t)가 위에서 말한 우주의 두 점 사이의 거리라고 보면 됨.

물론 이런 metric이 존재한다고 그냥 가정하는 건 아니고, 수학적으로 이런 metric이 존재한다는 걸 증명했기 때문에 사용하는거임.

그러면 결국 이 metric을 아인슈타인 방정식에 넣어서 만약에 a(t)가 시간에 따라 증가하면, 우리 우주가 팽창한다고 볼 수 있음.

그래서 만들어 진 식이 이거임. 이걸 프리드만 방정식이라고 함.

여기서 p말고 p비슷하게 생긴 저게 질량 밀도인데, 잘 보면 a 두번 미분한거 = 마이너스 질량 밀도임을 알 수 있음.

따라서 a는 질량 밀도가 클 수록 감속된다는거임.

오히려 공간 팽창을 가속시키는 건 저기 오른쪽에 있는 항인데, 이게 그 암흑에너지임.

이 식을 보면, a의 증가가 공간 팽창과 관련이 있고, 이 공간 팽창을 일으키는 게 질량과 암흑에너지 등이고, 이러한 물리량이 공간 팽창을 가속시키는지 감속시키는지 잘 설명하고 있을 뿐 아니라 식도 간단하기 때문에 지금 물리학과 천문학에서 많이 사용하는 이론임.

그러면,

이게 뭐가 문제냐

일단 이 식은 공간 팽창에 관한 내용이 전혀 없음.

s는 거리인데, 이 식에 따르면 s는 그냥 질량이 정해져 있을 때 변하지 않는 값임.

그러면 공간 팽창에 대해 설명할 수 없음.

그 뿐 아니라 공간 팽창의 감속과 가속은 실제로 우주에서 일어나는 현상인데 이 현상조차 설명할 수 없음.

그리고, 이 식을 통해서 우주의 관측 반지름을 구할 수 있다고 했는데, 이건 그냥 우연에 불과함.

원래 우주의 관측 반지름은 위에서 말한 프리드만 방정식을 이용해서 구하는데, 실제로 구해보면 저 식이랑 비슷하게 나오는거임.

당연하지만 저 물2갤에서 설명한 식으로 계산한거보다 더 정확하게 구할 수 있음.

사실 물리학계에서도 이런 방식보다 더 나은 이론을 만들기 위해 노력중이고, 내가 설명한 이 이론이 나중에는 틀린 이론이 될 수도 있음.

하지만 이 이론은 수십년 동안 계속해서 학계에서 사용되고 있고, 의미있는 결과를 도출하고 있으니까 맞는 이론이라고 여겨지는 거임.

그러니까 무슨 연대 고대에 이딴거 붙여놓을 시간에 우주론 책이라도 펴서 공부해봤으면 좋겠다 제발.