다중 우주론

우주(多重宇宙論, ) 또는 다중우주론은 다중우주에 관한 이론으로, 다중우주(, 멀티버스)는 모든 우주들의 가설상의 집합이다. 이 우주들은 공간, 시간, 물질, 에너지, 정보, 그리고 이들을 설명하는 물리 법칙들과 상수들 등 존재하는 모든 것으로 구성되는 것으로 추정된다. 다중우주 내의 서로 다른 우주들을 "평행우주들", "평평한 우주들", "다른 우주들", "대체 우주들", "다중적 우주들", "평면 우주들", "부모 및 자식 우주들", "많은 우주들" 또는 "많은 세계들"이라고 불린다. 한 가지 일반적인 가정은 다중우주는 한 "동일한 물리 법칙들에 의해 모두 묶여 있는 개별 우주들의 패치워크 퀼트"라는 것이다.

다중적 우주들, 또는 한 다중우주의 개념은 역사 전반에 걸쳐 논의되어 왔으며, 이는 그리스 철학을 포함한다. 그것은 시간이 지남에 따라 우주론, 물리학 및 철학을 포함하는 다양한 분야들에서 진화해 왔으며 또한 논의되어 왔다. 일부 물리학자들은 다중우주가 한 과학적 가설이라기보다는 한 철학적 개념이며, 왜냐하면 그것은 경험적으로 반증할 수 없기 때문이라고 주장한다. 근래 몇 년 동안, 물리학 커뮤니티 내에서는 다중우주론에 대한 지지자들과 회의론자들이 있어왔다. 일부 과학자들은 다른 우주들에 대한 증거를 찾기 위해 데이터를 분석했지만, 통계적으로 유의미한 증거를은 발견되지 않았다. 비평가들은 다중우주 개념이 시험 가능성과 반증 가능성이 부족하며, 이것들은 과학적 탐구에 필수적이며, 또한 그것은 해결되지 않은 형이상학적 문제들을 제기한다고 주장한다.

맥스 테그마크와 브라이언 그린은 다중우주들 및 우주들에 대해 서로 다른 분류 체계들을 제안했다. 테그마크의 4레벨 분류는 레벨 1: 우리 우주의 한 확장, 레벨 2: 물리 상수들이 다른 우주들, 레벨 3: 양자역학의 다세계 해석 및 레벨 4: 궁극적 앙상블로 구성된다. 브라이언 그린의 9가지 다중 우주 유형들은 퀼트, 급팽창, 브레인, 순환, 풍경, 양자, 홀로그래픽, 시뮬레이션 및 궁극적 등을 포함한다. 이 아이디어들은 여러 우주의 존재와 상호작용을 설명하기 위해 다양한 차원들의 공간, 물리 법칙들 및 수학적 구조들을 탐구한다. 다른 다중우주 개념들은 쌍둥이 세계 모형들, 순환 이론들, M이론 및 블랙홀 우주론 등을 포함한다.

인류 원리는 각각 다른 물리 법칙들을 가진 수많은 우주들의 존재가 의식적 생명을 위한 우리 자신의 우주의 미세 조정을 설명할 수 있었다고 제안한다. 약한 인류 원리는 우리가 생명을 지탱하는 몇개 우주들 중 하나에서 존재한다고 가정한다. 오컴의 면도날과 다중우주 대 단일 우주의 단순성에 대한 논쟁이 벌어지고 있으며, 맥스 테그마크와 같은 지지자들은 다중우주가 더 단순하고 또한 더 우아하다고 주장한다. 모든 가능한 세계들이 존재하며 또한 우리가 사는 세계만큼 실재적이라는 믿음인 양자역학의 다세계 해석과 양상 실재론들도 또한 인류 원리의 맥락에서의 논쟁의 주제들이다.

 개념의 역사 
일부에 따르면, 무한한 세계들의 아이디어는 기원전 6세기 소크라테스 이전의 그리스 철학자 아낙시만드로스에 의해 처음 제안되었다. 그렇지만, 그가 다중적 세계들을 믿었는지, 그리고 믿었다면, 그 세계들이 공존했는지 또는 연속적인지 여부에 대해서는 논쟁이 있다.

우리가 무수한 세계들라는 개념의 기원을 확실히 귀속시킬 수 있는 처음은 고대 그리스 원자론자들이며, 이들은 기원전 5세기의 레우키포스와 데모크리토스를 시작으로, 에피쿠로스(기원전 341~270년)와 루크레티우스(기원전 1세기)로 이어진다. 기원전 3 세기에, 철학자 크리시포스는 세계가 영원히 소멸하고 또한 재생된다고 제안하며, 세월에 걸치는 다중적 우주들의 존재를 효과적으로 제안했다. 다중적 우주들의 개념은 중세 시대에 더욱 정의되었다.

미국 철학자이자 심리학자 윌리엄 제임스 1895 년에 "다중우주"라는 용어를 사용했지만, 다른 맥락에서였다.

이 개념은 현대 과학적 맥락에서는 1895년 볼츠만과 체르멜로 사이의 논쟁 과정에서 처음 등장했다.

1952년 더블린에서, 에르빈 슈뢰딩거는 강연을 하면서 청중들에게 자신이 하려는 말이 "미치광이처럼 보일 수 있다"고 농담 반 진담 반으로 경고를 했다. 그는 자신의 방정식들이 여러 가지 다른 역사들을 설명하는 듯할 때, 이것들은 "대안들이 아니라, 모두 실제로 동시에 일어난다"고 말했다. 이 종류의 이중성은 "중첩"이라고 블린다.

 증거를 위한 검색 
1990년대에, 그 개념에 대한 당시 소설 작품들이 인기를 얻은 후, 다중우주에 대한 과학적 토론들과 그에 대한 저널 기사들이 주목을 받았다.

2010년경, 스티븐 M. 피니Stephen M. Feeney와 같은 과학자들은 윌킨슨 마이크로파 비등방성 탐색기(WMAP) 데이터를 분석하여 이 우주가 먼 과거에 다른 (평행) 우주들과 충돌했음을 시사하는 증거를 찾았다고 주장했다. 그렇지만, WMAP으로부터와 WMAP보다 해상도가 3배 높은 플랑크 위성으로부터의 데이터를 더 철저히 분석한 결과, 이러한 어떤 거품 우주(bubble universe) 충돌에 대한 어떤 통계적으로 유의미한 증거도 발견되지 않았다. 추가로, 다른 우주들이 우리것에 대한 아무런 중력적 끌어당김의 증거는 없었다.

2015년에, 어떤 천체 물리학자가 대폭발(빅뱅) 직후로 시간을 거슬러 올라가서 대체 또는 평행우주들의 증거를 발견했을 수 있겠지만, 그것은 여전히 물리학자들간의 한 논쟁거리이다. 랑가람 차리Ranga-Ram Chary 박사는 우주 복사 스펙트럼을 분석 한 후, 과학자들이 초기 우주에 존재했다고 생각하는 양성자들과 전자들의 수를 바탕으로 해야 할 것보다 4,500배 더 밝은 신호를 발견하여, 이렇게 다른 우주들와의 충돌 징후를 입증했다.

 지지자와 회의론자 
다중우주 가설들의 하나 또는 그 이상의 현대 지지자들에는 리 스몰린, 돈 페이지Don Page, 브라이언 그린, 맥스 테그마크, 앨런 구스, 안드레이 린데, 미치오 카쿠, 데이비드 도이치, 레너드 서스킨드, 알렉산더 빌렌킨Alexander Vilenkin, 노무라 야스노리Yasunori Nomura, 라지 파트리아Raj Pathria, 로라 메르시니-휴튼Laura Mersini-Houghton, 닐 디그래스 타이슨, 숀 M. 캐럴 그리고 스티븐 호킹이 포함된다.

다중우주 가설에 일반적으로 회의적인 과학자들에는 데이비드 그로스, 폴 슈타인 하르트Paul Steinhardt, 안나 이자스, 아브라함 로브Avi Loeb, 데이비드 스페르겔David Spergel, 닐 투록Neil Turok, 비아체슬라프 무카노프Viatcheslav Mukhanov, 마이클 S. 터너Michael S. Turner, 로저 펜로즈, 조지 엘리스, 조 실크Joseph Silk, 카를로 로벨리, 아담 프랭크Adam Frank, 마르셀로 글라이저, 짐 배갓Jim Baggott 그리고 폴 데이비스Paul Davies를 포함된다.

 다중우주 가설들에 대한 논쟁 
그의 2003년 뉴욕 타임즈 오피니언 기고문 "다중우주의 간략한 역사"에서, 작가이자 우주론자인 폴 데이비스Paul Davies는 다중우주 가설들이 비과학적이라는 다양한 주장들을 제시했다:
우선, 다른 우주들의 존재가 어떻게 테스트 될 수 있는가? 확실히, 모든 우주론자들은 우리 망원경들의 범위에 닿지 않는 우주의 일부 영역들이 있다는 것을 인정하지만, 그것과 무수한 우주들이 있다는 아이디어 사이의 미끄러운 경사면 어딘가에 신뢰성이 한계에 도달한다. 그 경사면을 내려갈수록, 점점 더 많게 믿음으로 받아들여야만 하고, 또한 과학적 검증에 열려진 부분은 점점 더 적게 된다. 극단적인 다중 우주 설명들은 따라서 신학적 논의들을 연상시킨다. 과연, 우리가 보는 우주의 특이한 특징들을 설명하기 위하여 보이지 않는 우주들의 어떤 무한을 호출하는 것은 보이지 않는 창조주를 호출하는 것만큼이나 임시방편적인 것이다. 다중우주 이론은 과학적 언어로 치장할 수는 있지만, 본질적으로, 동일한 믿음의 비약을 필요로 한다.
- 폴 데이비스, "다중 우주의 간략한 역사", 뉴욕 타임즈
2011년 8월에 글을 쓴 조지 엘리스는 다중우주에 대한 비판을 제시하며, 또한 그것은 한 전통적인 과학 이론이 아니라고 지적했다. 그는 다중 우주가 우주론적 지평선(Cosmological horizon) 너머에 존재한다고 생각된다는 것을 인정한다. 그는 우주가 너무 멀리 떨어져 있어 증거를 찾을 가능성이 낮다고 이론이 제시된다고 강조했다. 엘리스 교수는 또한 일부 이론가들이 경험적 검증 가능성(empirical testability) 및 반증 가능성의 결여가 한 주요 관심사라고 믿지 않지만, 그러나 그는 그러한 사고방식에 반대한다고 설명했다:
다중 우주에 대해 이야기하는 많은 물리학자, 특히 끈 이론 풍경의 옹호자들은 평행 우주들 자체에 대해 크게 신경 쓰지 않는다. 이들을 위해서는, 한 개념으로서의 다중우주에 대한 반대는 중요하지 않다. 그들의 이론들은 내부적 일관성과, 바라건대, 궁극적 실험실 테스트하기를 바탕으로 살거나 또는 죽는다.
엘리스 교수는 과학자들이 존재의 본질을 설명하는 한 방법으로 다중우주의 아이디어를 제안했다고 말한다. 그는 그것은 경험적 과학으로는 해결할 수 없는 한 형이상학적인 문제이기 때문에 궁극적으로 이러한 질문들은 해결되지 않은 채로 남게 된다고 지적한다. 그는 관측적 테스트하기가 과학의 핵심이며 또한 포기되어서는 안 되야 마땅하다고 다음과 같이 주장한다:
저는 회의적이지만, 다중우주에 대한 관조는 과학의 본질과 존재의 궁극적인 본질: 우리가 왜 여기에 있는가에 대해 생각해 볼 수 있는 한 좋은 기회라고 생각한다. ... 이 개념을 바라볼 때, 우리는, 너무 개방적이지는 않지만, 어떤 열린 마음을 필요로 한다. 그것은 한 밟아야 할 섬세한 길이다. 평행 우주들은 존재할 수도 있고 또는 존재하지 않을 수도 있다; 그 경우는 증명되지 않는다. 우리는 그 불확실성과 더불어 살아가야 한다. 과학적으로 근거있는 철학적 추측에는 잘못이 없으며, 다중우주 제안들도 그러하다. 그러나 우리는 그것이 무엇인지에 대해 이름을 붙여야 마땅하다.

- 조지 엘리스, "다중우주는 실제로 존재할까?", 사이언티픽 아메리칸
철학자 필립 고프