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Boltzmann Brain(볼츠만 두뇌) 이라고 들어봤어?
최근 30 년정도 우주론의 대세는 인플레이션 이론이지.
우리 우주가 한때 어마어마하게 빨리 팽창을 했다는 이론이야. 그래서 우리가 볼 수 없는 지평선 너머에 까지 엄청난 우주공간이 펼쳐져 있다고 생각되어지고 있어. 일반상대론+장론으로부터 자연스럽게 나오는 이론이기도 하고 몇가지 난제를 해결하는데다 CMB등 증거도 많아서 대부분의 물리학자들이 믿고 있는 이론이지.
근데 또 이 인플레이션 이론은 자연스럽게 버블 우주 이론을 이끌어내.
이건 뭐냐면, 원래 엄청 빨리 팽창하고 있는 공간이 있었는데, 거기에서 갑자기 팽창을 천천이 하는 영역들이 거품처럼 생겨났다는거야. 이 거품 하나가 우주 하나에 해당하는거지. 근데 거품 밖에 팽창을 빨리하는 공간은 계속 팽창중이잖아? 그래서 거품 우주들이 아무리 많이 생겨나도 그 빨리 팽창하는 공간을 모두 채우지는 못해. 결국 무한히 많은 우주들이 생겨나는거지.
결국 우리가 보고 있는 우주는 전체에 비하면 0이나 마찬가지인 작은 부분에 불과한거 같아.
우리가 볼 수 있는 지평선은 우리 우주에서도 극히 일부일 뿐이고, 그나마 우리 우주는 수많은 거품 우주들 중 하나일 뿐이라는거지.
그런데 이게 새로운 문제를 만들었어. 그게 Boltzmann brain 과 연관된 measure problem이야.
Boltzmann brain이 뭐냐면...
흔히 양자요동 같은걸 이야기 하면, 아무것도 없는 공간에서 뭐가 갑자기 툭 튀어나왔다 사라질 수 있다고들 하잖아?
작은 입자들이야 언제나 만들어졌다 사라졌다 하고 있고, 확률은 적지만 아무것도 없는 공간에서 자동차가 튀어나올 수도 있어.
그럼 확률은 작지만 지성을 가진 뇌도 툭 튀어나왔다 사라질 수 있겠지?
이게 Boltmann brain 이야.
아무것도 없는 우주공간에서 뇌가 하나 튀어나와서 잠시 생각을 하고 사고를 하다가 사라지는거야.
왜 이게 버블 우주론에서 문제가 되냐면, 버블 우주론에서 우주 공간은 무한에 가깝게 넓잖아?
그래서 확률적으로 볼 때 생명체에 의한 뇌보다 Boltzmann brain이 훨씬 많아.
공간이 넓으면 그에 비례해서 생명체도 많지 않겠냐고 반문할 수 있겠지만, 생명체가 살 수 있는 우주공간은 아주 특별해야하거든. 온도도 적당해야하고 적당히 별도 생길 수 있어야하고... 그래서 생명체는 매우 희귀한 존재야.
결국 실험적으로 검증된 인플래이션 이론에서 자연스럽게 나오는 버블우주론을 믿는다면, 우주에서 생각하고 사고하는 존재는 일반적인 생명체보다 Boltzmann brain이 훨씬 많다는거지.
그럼 이런 질문을 던질 수 있어.
과연 넌 사람일까 Boltzmann brain일까?
아마 다들 자기가 사람이라고 믿고 있겠지?
그리고 증거로 지금까지 살아온 과거 기억과 추억들. 그리고 주변에 물건들. 내 방 등을 보면서 난 일반적인 생명체라고 주장할거야.
''그런데 버블 우주의 수가 너무 많기 때문에, 버블 우주에서는 지금 너와 똑같은 기억과 주변 물건을 가진 Boltzmann brain이 아주 많다는걸 계산할 수 있어. 쉽게 말해서 아무것도 없는 우주 공간에서 '너와 같은 기억을 가진 Boltzmann brain이 네가 지금 있는 방과 똑같은 방과 함께' 양자 요동에 의해 툭 튀어나올 수 있다는거야. 게다가 그 숫자도 아주 많아.
즉 현재까지 우주론의 주류인 버블 우주를 믿고, 확률적으로 생각을 해본다면 넌 Boltzmann brain이야.
네 과거따윈 양자 요동에의해 만들어진 허상일 뿐이고, 태어난지 얼마 되지도 않은 셈이지. 게다가 에너지 보존에 의해 잠시 후 무로 돌아갈거야.
ㅈㄴ 소설같지?
근데 실제로 지금 물리학계에선 슬슬 심각한 문제로 받아들여지고 있어.
몇몇의 레젼드 오브 전설급 학자들도 이 문제에 대해 고민하고 있는 중이야.
나는 정말 Boltzmann brain일까? 내 삶은 모두 허상일까?
아니면 지금 우주론이 어딘가 잘못된 방향으로 나가고 있는걸까?
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