문서의 임의 삭제는 제재 대상으로, 문서를 삭제하려면 삭제 토론을 진행해야 합니다. 문서 보기문서 삭제토론 알베르트 아인슈타인 (문단 편집) === 현대 우주론 및 [[우주 상수]] === 중력은 알려진 4개의 기본 상호작용 가운데 가장 약하지만 우주는 전체적으로 중력의 지배를 받으며, 따라서 아인슈타인이 1915년에 뉴턴의 중력 이론을 대체하는 일반 상대성 이론을 완성한 이상 물리 우주론(physical cosmology)은 대변혁을 겪어야 했다. 아인슈타인은 처음으로 1917년 일반 상대성 이론의 중력장 방정식을 우주 전체에 적용시킨 논문'''[1]'''을 발표함으로써 현대 우주론의 시작을 열었다. 이 논문은 크게 다음 3가지의 의의가 있다.[* Cormac ORaifeartaigh, a Michael OKeeffe, a Werner Nahmb and Simon Mitton, "Einsteins 1917 Static Model of the Universe: A Centennial Review", 2017 [[https://arxiv.org/vc/arxiv/papers/1701/1701.07261v1.pdf|#]]] '''(1) (일반 상대성 이론 기반) 현대 우주론의 시작''' '''(2) 우주론적 원리''' 우주의 물질분포는 균일하고(균일성, homogeneity) 어느쪽을 바라보나 똑같다(등방성, isotropy)는 주장을 [[우주원리|우주론적 원리]](Cosmological Principle)라고 한다. 이 논문은 현대 우주론에서 우주론적 원리의 첫 사용례이다. 물론 아인슈타인이 처음 주장한 것은 아니고(뉴턴 등) 논의의 단순성을 위해서는 당연한 선택지이나, 사실 잘 알려져 있는 우주 상수보다도 급진적인 주장이다. 우주 상수는 단순히 중력장 방정식의 수정에 지나지 않지만, 우주론적 원리는 고작 지구에서 관측한 결과를 우주 전체로 일반화한 것이기 때문이다. 이 원리는 계속 시험되고 있으며 균일성은 대략 260Mpc/h 단위로 성립한다는 것이 알려져 있고, 등방성은 우주배경복사(CMB)로부터 어느 정도 검증되었다. 그럼에도, 이 원리는 현대 우주론(FLRW 계량)의 기본 전제 중 하나이다. '''(3) 우주 상수의 도입''' 하지만 아인슈타인 우주론의 가장 확실하고 특징적인 유산은 우주 상수라고 할 수 있다. 아인슈타인의 생각은 이러하다. 우주에 균일하게 퍼져 있는 은하들의 중력은 우주 공간 전체를 휘게 만든다. 여기에 따르면 우주는 끝이 없지만 크기는 유한한 '닫힌 우주'가 되어야 했다(풍선 표면을 생각하면 된다). 그러나 닫힌 우주는 자체적으로 구조를 유지하는 것이 불가능했는데, 시간이 지나면 자체 중력으로 은하들이 한 점으로 뭉쳐 [[빅 크런치]][* 물론 이 당시는 빅뱅이라는 용어가 나오기 한참 전이라 이런 용어는 없었다.]가 일어나야 했기 때문이다. 어쩔 수 없이 아인슈타인은 우주가 균형을 유지하도록 중력방정식에 [[우주상수]](Cosmological Constant, [math(\Lambda)])라는 추가항을 포함시켰다.[* 말하자면 은하들 사이에 존재하는 만유인력에 반발하는 '''만유척력'''을 고의적으로 집어넣은 것이다.] || [math(\displaystyle R_{\mu\nu} - \frac{1}{2}Rg_{\mu\nu} + \red{\Lambda}g_{\mu\nu} = \frac{8\pi G}{c^4}T_{\mu\nu})] || 아인슈타인의 우주론 자체는 수학적으로 불안정하다는 등 학계의 여러 비판을 받았지만, 아인슈타인은 1920년대 말까지 자신의 학설을 유지하였다. 그럼에도 아인슈타인의 우주 상수는 가장 간단하면서도 일반 상대성 이론 범위 내에서 유일하게 가능한 수정(일반화)이다. 따라서 아인슈타인 우주론의 물리적 내용은 동의하지 않는 서적에서도 으레 아인슈타인의 우주 상수를 포함하여 다루는 경우가 많았다. 예를 들어, [[알렉산드르 프리드만]](Александр Фридман, 1888~1925)은 아인슈타인의 우주 상수를 포함하여 동적 우주를 다루었다.[*Friedmann(1922) A. Friedmann, "Über die Krümmung des Raumes", ''Zeitschrift für Physik'' '''10''' (1922) : 377386 [[https://publikationen.ub.uni-frankfurt.de/opus4/frontdoor/deliver/index/docId/16735/file/E001554876.pdf|#]]] 1929년에는 [[에드윈 허블]]이 외부 은하들의 적색편이를 관찰함으로써 우주 공간이 팽창하고 있다는 사실을 발견했다(허블 법칙). 그 당시까지만 해도 모든 은하들이 한 지점에 멈춰 있다고 생각되어 왔던 우주의 패러다임이 한꺼번에 뒤집히자 아인슈타인도 더이상 우주 상수를 고집할 필요가 없어졌다. 우주가 팽창하고 있다면 앞서 말했던 우주 붕괴 문제도 자연스럽게 해결되기 때문. 아인슈타인은 곧장 우주상수를 폐기하면서 팽창우주론의 손을 들어줬다. 이후 아인슈타인은 "나의 일생일대의 실수는 우주 상수를 방정식에 집어넣은 것이다."(My biggest blunder)라는 말을 남겼다고 한다. 하지만 아인슈타인이 실제로 우주상수를 인생 최대의 실수라 말했는지는 불분명하다. 아인슈타인이 남긴 어떠한 발언에서도 인생 최대의 실수라는 말을 한 적이 없으며 아인슈타인이 그렇게 말했다는 모든 기록은 [[조지 가모프]]가 쓴 [[1956년]] 사이언티픽 아메리칸 기사와 [[1970년]]에 나온 그의 자서전에서 기인한다. 때문에 인생 최대의 실수라는 표현은 가모프가 아인슈타인과의 대화에 살을 덧붙이는 과정에서 생겨난 표현일 가능성이 제기되고 있다. 아인슈타인은 바로 동적 우주로 넘어가지 않고 한 때 훗날 프레드 호일 등이 주장한 [[정상 우주론]](steady state universe)을 고려한 것으로 보인다(1931년). 그러나, 자신의 공식에서 심각한 결함이 있음을 발견한 아인슈타인은 그 모델을 버리고 논문으로 출판하지 않았으며, 정상 우주론을 더 키우려는 시도 역시 하지 않았다. 우주 상수와 기존 학설을 폐기한 아인슈타인은 1932년 드 지터(De sitter)[* 상대성 이론 분야에서 중력파, 경계값, 관성 문제 등으로 아인슈타인과 오래전부터 학문적 교류, 논쟁을 벌인 천문학자 동료였다.]와 함께 팽창하는 우주 모델을 바탕으로 한 "아인슈타인-드지터 우주론"(Einstein-De sitter model)을 개발하였다.'''[2]''' 이 모델은 우주 상수와 우주의 곡률을 0으로 두었는데, 이 우주는 영원히 팽창하지만 점차 팽창 속도가 느려진다. 수학적으로 매우 단순한 해이고, [[우주 배경 복사]]에 대한 분석 결과 실제로 우주의 곡률이 0으로 밝혀짐으로써 1980년대에 유력한 실제 우주 모델로 재조명받았으나, 이후 발견된 가속 팽창 증거와 충돌하여 폐기되었다. 아인슈타인이 죽은 뒤 한참 후인 현대에 들어와 우주상수는 아이러니하게도 재조명을 받게 되었다. 브라이언 슈밋, 애덤 리스, 그리고 솔 펄머터의 연구를 통해 초신성의 폭발로 우주가 가속 팽창을 하고 있다는 것이 밝혀졌는데, 우주상수야말로 이러한 현상을 설명하는 데 부합하는 요소였기 때문이다. ~~천재는 실수조차도 옳았다~~ 아인슈타인의 우주상수는 이제 우주를 유지시키던 힘에서 더 빨리 팽창시키는 힘, 즉 [[암흑에너지]]로 변모하여 현대 우주론에 돌아왔다. 물론 암흑 에너지가 무엇인지 아직 알려진 것이 거의 없기 때문에 정말로 '상수'의 형태를 취할지는 아무도 모르지만 일단 가장 간단한 형태이기 때문에 사용되고 있다. 비록 아인슈타인 스스로가 폐기하긴 했어도 현대 들어 다시 재조명되어 실제로도 설득력을 갖춘 개념이라는 데서 그의 천재성을 다시 한번 확인할 수 있다. 이렇게 아인슈타인의 우주 상수와 암흑 물질을 포함하는 우주 모형을 람다시디엠(ΛCDM) 모형이라고 부르는데 [[표준 우주 모형]]이라고도 불린다. 이유는 현재까지 관측되어온 전반적인 우주 관련 데이터가 이 모형과 부합하기 때문이다. 예를 들면 [[우주배경복사]]와 [[초신성]], [[은하단]] 등의 정밀한 관측을 통해 우주에 존재하는 물질과 암흑에너지의 비율과 함께 암흑에너지의 상태방정식을 결정할 수 있는데, 현재까지의 결과에 따르면 암흑에너지는 신기하게도 음의 압력을 가진 유체, 즉 우주상수의 특성을 가졌을 것이 유력시되고 있다. '''[1]''' A.einstein, "Kosmologische Betrachtungen zur allgemeinen Relativitätstheorie", ''Sitzungsberichte der Königlich Preußischen Akademie der Wissenschaften (Berlin)'' (1917) : 142152. ([[https://einsteinpapers.press.princeton.edu/vol6-doc/569|독일어]][[https://einsteinpapers.press.princeton.edu/vol6-trans/433|영어]]) '''[2]''' A.Einstein, & W.de Sitter, "On the Relation between the Expansion and the Mean Density of the Universe", ''Proceedings of the national academy of sciences(PNAS)'' '''18(3)''' (March 15 1932) : 213214. : pp.5152 [[https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.18.3.213|#]]저장 버튼을 클릭하면 당신이 기여한 내용을 CC-BY-NC-SA 2.0 KR으로 배포하고,기여한 문서에 대한 하이퍼링크나 URL을 이용하여 저작자 표시를 하는 것으로 충분하다는 데 동의하는 것입니다.이 동의는 철회할 수 없습니다.캡챠저장미리보기