1. 우주의 팽창, 시간 여행의 시작
넓고 광활한 우주를 바라보며 한 번쯤 생각해 보셨을 겁니다. “이 우주는 어떻게 시작되었을까?” 20세기 초, 알렉산더 프리드만과 조르 르메트르라는 두 선구적인 과학자는 아인슈타인의 방정식을 활용하여 놀라운 예측을 내놓았습니다. 바로 ‘역동적인 우주’의 존재였습니다. 만약 우주가 시간이 흐름에 따라 팽창한다면, 시간을 거꾸로 되돌릴수록 우주는 점점 더 작고 밀집된 상태가 될 것이라는 가설이었죠. 르메트르는 이 극도로 밀도 높은 초기 상태를 ‘원시 원자’라고 불렀고, 이 개념은 현대 우주론의 중요한 씨앗이 되었습니다.
2. 풀리지 않는 미스터리: 우주의 나이 논란
하지만 이 원시 원자 모델에도 예상치 못한 난관이 있었습니다. 우주의 팽창 속도를 역산하여 우주의 나이를 추정했을 때, 그 결과는 겨우 18억 년이라는 수치를 보여주었습니다. 당시 지질학자들은 이미 지구의 나이가 최소 45억 년 이상임을 알고 있었기에, 18억 년이라는 우주의 나이는 학계를 충격에 빠뜨리기에 충분했습니다. 이 결과는 르메트르의 모델에 심각한 오류가 있음을 시사하는 듯했습니다. 심지어 위대한 아인슈타인조차도 ‘팽창하는 우주’라는 개념 자체를 달가워하지 않았습니다. 그는 우주가 정적인 상태를 유지한다는 깊은 신념을 가지고 있었으니까요.
3. 아인슈타인의 은밀한 시도: 정적인 우주를 위한 꿈
아인슈타인은 자신의 정적인 우주에 대한 믿음을 포기할 수 없었습니다. 그는 원시 원자 개념과 자신의 정적인 우주관을 결합하려는 새로운 시도를 합니다. 우주의 에너지 밀도가 일정하게 유지되려면, 팽창하는 공간 속에서 새로운 물질 입자들이 끊임없이 생성되어야 한다고 생각했던 것이죠. 이 새로운 입자들은 그가 ‘우주 상수’라고 불렀던, 즉 빈 공간의 에너지로부터 창조될 수 있다고 보았습니다. 이는 어떤 기원도 없이 팽창하는 우주를 상상한 것이나 다름없었습니다. 하지만 그의 아이디어는 수많은 문제에 부딪혔고, 결국 제대로 작동하지 않았습니다. 그는 이 사실을 누구에게도 말하지 않았고, 그의 문서 보관소에서 이 은밀한 시도가 발견된 것은 무려 2014년이 되어서였습니다.
4. 다시 떠오른 생각: 정상 상태 모델
아인슈타인이 포기했던 이 독특한 개념은 다행히도 다른 곳에서 다시 빛을 보게 됩니다. 1945년, 영국의 세 명의 과학자, 프레드 호일, 토마스 골드, 헤르만 본디는 아인슈타인과 거의 똑같은 아이디어를 떠올렸습니다. 그들은 우주가 팽창하면서도 그 모습이 시간에 따라 변하지 않고 항상 같은 상태를 유지한다는 이론, 바로 ‘정상 상태 모델’을 발표했습니다. 이 모델은 끊임없이 새로운 물질이 생성되어 우주의 밀도를 일정하게 유지한다는 점에서 아인슈타인의 은밀한 시도와 많은 유사점을 가지고 있었습니다. 이렇듯 우주의 기원과 진화에 대한 탐구는 수많은 과학자들의 열정과 실패, 그리고 재도전을 통해 현재까지 이어지고 있습니다.
