장4 [제1장 우리 우주 이미지]

한 유명한 과학자(버트런드 러셀이라고 함)가 천문학에 대해 강의한 적이 있습니다.그는 지구가 어떻게 태양 주위를 공전하는지 설명했고 태양은 우리가 은하라고 부르는 방대한 별들의 집합체 중심을 공전합니다.연설이 끝나자 방 뒤쪽에 앉아 있던 작은 노파가 일어나서 말했습니다. 당신이 말한 것은 헛소리입니다.세상은 실제로 거대한 거북이 등의 평평한 판입니다.과학자는 매우 교양 있는 미소를 지으며 대답했습니다. 그렇다면 이 거북이는 무엇 위에 서 있는 걸까요?당신은 매우 영리합니다. 대부분의 사람들은 우리 우주를 무한한 거북이 탑에 비교하는 것이 다소 터무니없다고 생각할 것입니다. 그런데 왜 우리는 우리가 더 잘 안다고 생각할까요?우리는 우주에 대해 얼마나 알고 있습니까?그리고 우리는 어떻게 압니까?우주는 어디에서 왔으며 어디로 가는가?우주에는 시작이 있었습니까?이 시작 이전에 무슨 일이 있었습니까?시간의 본질은 무엇입니까?끝이 날까요?최근 물리학의 일부 혁신은 이러한 오랜 질문에 대한 답을 밝혀주는 환상적인 신기술을 가능하게 했습니다.언젠가는 이러한 답이 지구가 태양 주위를 돈다고 생각하는 것처럼 명백하거나 거북이 탑처럼 터무니없는 일이 될 것입니다.어느 쪽이든 시간만이 말해 줄 것입니다.

이미 기원전 340년에 그리스 철학자 아리스토텔레스는 On the Sky에서 지구가 평평한 판이 아니라 구형이라는 사실에 대해 두 가지 매우 중요한 주장을 할 수 있었습니다.첫째, 그는 월식이 태양과 달 사이를 지나가는 지구에 의해 발생한다고 믿었습니다.달에 비친 지구의 그림자는 항상 둥글고 이것은 지구 자체가 구형인 경우에만 해당됩니다.지구가 평평한 원반이라면 태양이 원반의 중심 바로 아래에 있을 때 월식이 항상 발생하지 않는 한 지구의 그림자는 타원형으로 길어질 것입니다.둘째, 그리스인들은 여행을 통해 별이 총총한 하늘을 남쪽으로 멀리 바라볼수록 북극성이 지평선에 더 가깝게 보인다는 사실을 알았습니다. (북극성은 북극 바로 위에 있기 때문에 북극에 있는 관찰자에게는 머리 위에 보이는 반면 적도에 있는 관찰자에게는 북극성이 수평선 바로 위에 나타납니다.) 차이가 있기 때문에 아리스토텔레스는 지구의 대권의 길이를 사백스타디아.스타디아의 길이는 정확히 알 수 없지만 대략 200야드 정도였을 것이므로 아리스토텔레스의 추정치는 현재 인정되는 값의 두 배입니다.그리스인들은 지구의 구형에 대한 세 번째 주장까지 제시했습니다. 그렇지 않으면 왜 수평선 너머에서 접근하는 배는 항상 먼저 돛을 보이고 그 다음에 선체가 보이겠습니까?

아리스토텔레스는 지구가 고정되어 있고 태양, 달, 행성 및 별이 모두 지구 주위를 원형 궤도로 돈다고 믿었습니다.그는 불가사의한 이유로 지구가 우주의 중심이며 가장 완벽한 원을 그리며 움직인다고 느꼈기 때문에 이것을 믿었습니다.서기 2세기에 이 아이디어는 프톨레마이오스에 의해 완전한 우주론적 모델로 정제되었습니다.지구는 바로 중심에 있으며 8개의 천구로 둘러싸여 있으며 각각 달, 태양, 별 및 당시 알려진 5개의 행성(수성, 금성, 화성, 목성 및 토성)이 있습니다(그림 1.1).행성들은 하늘에서 관찰되는 다소 복잡한 궤적을 설명하기 위해 해당 천구에 부착된 더 작은 원을 따라 움직이는 것으로 생각됩니다.가장 바깥쪽 천구는 항상 일정한 상대 위치에 머물지만 일반적으로 하늘 주위를 회전하는 고정된 별들로 둘러싸여 있습니다.천구의 마지막 층 너머에 무엇이 있는지 항상 불분명했지만 한 가지 확실한 것은 인간이 관찰할 수 있는 우주의 일부가 아니라는 것입니다.

그림 1.1. 가장 안쪽에서 가장 바깥쪽으로 순서는 달, 물 행성, 금성 행성, 태양 공, 화성 공, 목성 행성, 토성 행성 및 고정 별 공입니다.중심은 지구입니다. 프톨레마이오스 모델은 하늘에서 천체의 위치를 ​​예측하기 위한 상당히 정교한 시스템을 제공했습니다.그러나 이러한 위치를 정확하게 예측하기 위해 프톨레마이오스는 달의 궤도가 때때로 다른 때보다 지구에 두 배 더 가깝다고 가정해야 했습니다.프톨레마이오스는 이 결함을 인정했지만 그럼에도 불구하고 그의 모델은 보편적이지는 않더라도 널리 받아들여졌습니다.그것은 성경과 일치하는 우주적 이미지로 기독교에 의해 받아 들여집니다.항성의 영역을 넘어 천국과 지옥의 자리를 충분히 남겨둘 수 있는 큰 장점이 있기 때문이다.

그러나 1514년에 니콜라스라는 사람이코페르니쿠스의 성직자들은 더 간단한 모델을 제안했습니다. (처음에는 아마도 이단으로 인한 교회의 박해를 두려워하여 코페르니쿠스가 자신의 모델을 익명으로 배포했습니다.) 그의 생각은 태양이 중심에 고정되어 있고 지구와 다른 행성이 태양 주위를 원을 그리며 움직인다는 것이었습니다.그의 아이디어가 진지하게 받아들여지기까지는 거의 1세기가 걸렸습니다.나중에 독일의 두 천문학자 요한스.이탈리아의 케플러와 갈릴레이.갈릴레오는 코페르니쿠스의 이론을 공개적으로 지지하기 시작했지만, 그것이 예측한 궤도가 관측과 완전히 일치하지는 않았습니다.1609년이 되어서야 아리스토텔레스/프톨레마이오스의 이론이 죽었다고 선언되었습니다.그해 갈릴레오는 새로 발명된 망원경을 사용하여 밤하늘을 관찰했습니다.그가 목성을 관찰했을 때, 그는 목성을 도는 몇 개의 작은 위성 또는 위성을 발견했습니다.이것은 아리스토텔레스와 프톨레마이오스가 상상했던 것처럼 모든 것이 지구를 직접 공전해야 하는 것은 아님을 보여줍니다. (물론 지구가 우주의 중심에서 쉬고 있고, 목성의 위성들이 목성 주위를 도는 것처럼 보일 정도로 복잡한 궤도로 지구 주위를 돈다는 것은 여전히 ​​믿을 수 있다. 그러나 코페르니쿠스 이론은 훨씬 더.) 동시에 케플러는 행성이 원을 따라 움직이는 것이 아니라 타원(타원은 길쭉한 원)을 따라 움직인다고 생각하여 코페르니쿠스 이론을 수정하여 예측과 관찰이 최종적으로 일치하도록 했습니다. 서로 서로 함께.

케플러에 관한 한 타원 궤도는 당연한 것으로 받아들여졌고 타원은 분명히 원보다 덜 완벽하기 때문에 다소 불쾌한 가정이었습니다.그는 거의 우연히 타원 궤도가 관측과 잘 일치한다는 것을 발견했지만, 태양 주위를 도는 행성의 운동이 자기력에 의한 것이라는 다른 생각과 그것을 조화시킬 수 없었습니다.이 모든 것에 대한 설명은 1687년 이삭으로 인해 훨씬 ​​나중에 나옵니다.뉴턴 경은 아마도 지금까지 쓰여진 물리 과학에 관한 가장 중요한 단일 저서인 수학 원리를 출판했습니다.이 책에서 뉴턴은 물체가 시공간에서 어떻게 움직이는지에 대한 이론을 제안했을 뿐만 아니라 이러한 움직임을 분석하는 데 필요한 복잡한 수학을 개발했습니다.또한 뉴턴은 만유인력의 법칙을 제안했는데, 이 법칙에 따르면 우주의 모든 물체는 다른 물체에 의해 끌어당겨지며, 물체의 질량이 클수록 서로의 거리가 가까울수록 서로 끌어당기는 힘이 커집니다.이것은 물체를 땅에 떨어뜨리는 힘입니다. (뉴턴이 머리 위로 떨어지는 사과에서 영감을 받았다는 이야기는 거의 확실히 신뢰할 수 없습니다. 뉴턴 자신이 말한 것이라고는 그가 생각에 잠긴 동안 떨어지는 사과가 그에게 중력에 대한 아이디어를 주었다고 말했습니다. 생각.) 뉴턴은 갔다. 그의 법칙에 따르면 중력으로 인해 달은 지구 주위를 타원 궤도로 돌고 지구와 다른 행성들은 태양 주위를 타원 궤도로 돌게 됩니다.

코페르니쿠스의 모델은 프톨레마이오스의 천구와 그와 관련된 우주에 대한 자연적 경계가 있다는 개념에서 멀어졌습니다.항성은 자전축을 중심으로 한 지구 자전으로 인해 하늘을 가로질러 자전하는 것 외에는 위치를 바꾸지 않으며, 항성은 우리 태양과 비슷한 천체로 생각하는 것이 자연스럽습니다. 태양. 너무. 뉴턴은 자신의 중력 이론에 따라 별들이 서로 끌어당겨야 하며 본질적으로 가만히 있을 수 없는 것처럼 보였다는 것을 깨달았습니다.그래서 그들은 모두 어딘가에 함께 떨어지나요?1691년 당대 최고의 사상가인 리차드에게 쓴 글Bentley의 편지 중 하나에서 그는 한정된 공간 영역에 한정된 수의 별만 분포되어 있다면 이것이 실제로 일어날 것이라고 주장했습니다.그러나 다른 한편으로 그는 무한한 공간에 거의 균일하게 분포된 무한한 수의 별이 있다면 별이 떨어질 중심점이 없기 때문에 이런 일이 일어나지 않을 것이라고 추론했습니다.

이런 종류의 논증은 사람들이 무한대에 대해 이야기할 때 빠지게 되는 함정 중 하나입니다.무한한 우주에서는 각 면에 무한한 별이 있기 때문에 모든 점이 중심으로 간주될 수 있습니다.나중에 실현된 올바른 접근 방식은 먼저 모든 별이 서로 떨어지는 유한한 경우를 고려한 다음 이 영역 외부에 대략 균일하게 더 많은 별을 추가하고 상황이 어떻게 변하는지 확인하는 것입니다.뉴턴의 법칙에 따르면 여분의 별은 평균적으로 원래 별에 전혀 영향을 미치지 않으므로 빠르게 함께 떨어집니다.원하는 만큼 별을 추가할 수 있지만 여전히 함께 무너집니다.우리는 이제 중력이 항상 매력적이기 때문에 무한한 정적 우주 모델이 있을 수 없다는 것을 알고 있습니다.

20세기 이전에는 아무도 우주가 팽창하거나 수축하고 있다고 제안하지 않았는데, 이는 흥미롭게도 당시 사고의 분위기를 반영합니다.일반적으로 우주는 무한한 시간 동안 불변의 상태로 존재했거나 오늘날 우리가 보는 것처럼 어느 정도 과거에 유한한 시간에 창조되었다고 믿어집니다.이것은 부분적으로는 사람들이 영원한 진리를 믿는 경향 때문일 수도 있지만, 또한 사람은 죽게 되더라도 우주는 불멸하고 변하지 않아야 위안이 될 수 있기 때문입니다. 뉴턴의 중력 이론이 우주가 정지해 있는 것을 불가능하게 만들었다는 것을 깨달은 사람들조차 우주가 팽창하고 있을지도 모른다는 제안을 생각하지 않았습니다.대신 그들은 중력이 매우 먼 거리에서 반발력을 갖도록 이론을 수정하려고 했습니다.이것은 행성 운동의 예측에 큰 영향을 미치지는 않지만 무한한 수의 별의 분포가 균형을 유지할 수 있도록 합니다.가까운 별 사이의 인력은 먼 별 사이의 반발력에 의해 균형을 이룹니다.그러나 이제 우리는 그러한 평형이 불안정하다는 것을 알고 있습니다. 한 지역의 별이 서로 조금이라도 더 가까워지면 인력이 증가하고 반발력을 능가하며 별은 계속해서 함께 떨어집니다.반대로 특정 지역의 별들이 서로 약간 멀어지면 반발력이 지배적인 역할을 하여 더 멀어지게 됩니다.

무한히 정적인 우주에 대한 또 다른 반대는 대개 독일 철학자 하인리히 퓌러(Heinrich Führer)에 기인합니다.1823년에 이 이론을 발표한 Obers.사실, 뉴턴의 동시대인 중 일부는 이미 이 질문을 제기했습니다.Orbus의 기사조차도 모델을 그럴듯하게 반박한 최초의 기사는 아닙니다.여하튼 대중의 관심을 받은 글은 처음이다.이 무한한 휴식 모델의 어려움은 거의 모든 시선이 어떤 별의 표면에서 끝나야 한다는 것입니다.이런 식으로 밤에도 온 하늘이 태양처럼 밝을 것이라고 기대할 수 있습니다.Obers는 먼 별의 빛이 통과하는 물질에 의해 흡수되어 감쇠된다고 반박했습니다.그러나 만약 그렇다면 응집성 물질은 결국 별처럼 밝게 빛나는 지점까지 가열될 것입니다.전체 하늘이 태양만큼 밝다는 결론을 피하는 유일한 방법은 별이 영원히 빛나지 않고 과거에 유한한 시간 동안만 빛나기 시작했다고 가정하는 것입니다.이 경우 빛을 흡수하는 물질이 아직 가열되지 않았거나 먼 별에서 오는 빛이 아직 우리에게 도달하지 않았습니다.이것은 무엇이 별을 빛나게 했는지에 대한 질문으로 이어집니다.

물론 우주의 시작에 대한 문제는 이보다 오래 전에 논의되었습니다.일부 초기 우주론과 유대교/기독교/이슬람교 전통에 따르면 우주는 그리 멀지 않은 과거의 유한한 시점에서 시작되었습니다.그러한 시작에 반대하는 한 가지 주장은 우주의 존재를 설명하는 첫 번째 원인이 있어야 한다는 느낌입니다. (우주에서는 항상 한 사건이 다른 이전 사건에 의해 야기된 것으로 설명할 수 있지만 우주 자체의 존재는 어떤 시작이 있어야만 설명할 수 있습니다.) 또 다른 주장은 St.그의 저서 The City of God에서 어거스틴.그는 문명이 발전하고 있으며 우리는 이러한 위업을 창조하고 기술을 발전시킨 사람들을 기억할 것이라고 말했습니다.그러한 사람들과 아마도 우주는 너무 오래 존재할 수 없었을 것입니다.성.어거스틴은 창세기를 근거로 기원전 5000년을 우주 창조의 시간으로 받아들였습니다. (흥미롭게도 이것은 기원전 1년경 마지막 빙하기의 끝에서 멀지 않았습니다. 고고학자들은 문명이 실제로 그 때 시작되었다고 말합니다.) 반면에 아리스토텔레스를 비롯한 대부분의 그리스 철학자들은 신학적 간섭이 너무 심해서 창조 개념을 싫어했습니다.그래서 그들은 인간과 그들 주변의 세계가 영원히 존재할 것이며 앞으로도 계속 존재할 것이라고 믿습니다.고대인들은 위의 문명 진보 주장을 고려하여 주기적인 홍수 또는 기타 재난의 재발이 인류를 문명의 시작으로 되돌려 놓을 것이라고 말함으로써 위의 질문에 답했습니다. 1781년 철학자 임마누엘.칸트는 그의 획기적인(그리고 매우 모호한) 저작인 순수이성비판을 출판하는데, 여기서 그는 우주가 시간적으로 시작하고 공간적으로 한계를 가지고 있는지에 대한 질문을 심도 있게 조사합니다.그는 이러한 문제를 순수 이성의 이율배반(즉, 모순)이라고 불렀습니다.그는 우주에 시작이 있다는 논제와 우주가 무한히 존재했다는 대립에 대해 똑같이 설득력 있는 주장이 있다고 느꼈기 때문입니다.긍정 명제에 대한 그의 주장은 다음과 같습니다. 우주에 시작이 없다면 어떤 사건이 발생하기 전에 무한한 시간이 있어야 합니다.그는 그것이 우스꽝스럽다고 생각했다.반대에 대한 그의 주장은 다음과 같습니다. 우주에 시작이 있었다면 그 이전에는 무한한 시간이 있었을 것입니다. 왜 우주는 특정 순간에 시작되어야 했습니까?사실, 그는 정립과 반정립에 대해 동일한 주장을 사용합니다.그것들은 모두 우주가 무한히 오래 존재했는지 여부에 관계없이 시간은 무한히 거슬러 올라간다는 그의 암묵적인 가정에 근거합니다.앞으로 살펴보겠지만 시간 개념은 우주가 시작되기 전에는 의미가 없었습니다.세인트입니다.어거스틴이 먼저 지적했습니다.그가 질문을 받았을 때: 하나님은 우주를 창조하기 전에 무엇을 하셨습니까?어거스틴은 이런 식으로 대답하지 않았습니다. 그는 그러한 질문을 하는 사람을 위해 지옥을 준비하고 있었습니다.오히려 그것은 다음과 같이 말합니다. 시간은 하나님이 창조하신 우주의 속성이며 우주가 시작되기 전에는 존재하지 않았습니다. 대부분의 사람들은 본질적으로 정적이고 변하지 않는 우주를 믿지만, 시작이 있었는지에 대한 질문은 실제로 형이상학적이거나 신학적인 것입니다.우리는 관찰된 사실들을 우주가 무한히 오래 존재했다는 이론에 따라, 또는 우주가 무한히 존재했다는 인상을 주는 방식으로 유한한 순간에 시작된다는 이론에 따라 똑같이 잘 설명할 수 있습니다.그러나 1929년, 에드윈.허블은 당신이 어느 방향을 보든 먼 은하들이 우리에게서 빠르게 멀어지고 있다는 획기적인 관찰을 했습니다.다시 말해 우주는 팽창하고 있다.이것은 이전에 별들이 서로 더 가깝다는 것을 의미합니다.사실 약 100억년에서 200억년 전 사이의 어느 시점에 우연히 같은 장소에 있게 되었기 때문에 당시 우주의 밀도는 무한대였던 것 같다.이 발견은 마침내 우주의 시작에 대한 질문을 과학의 영역으로 가져왔습니다. 허블의 발견은 우주가 무한히 작고 무한히 콤팩트했던 빅뱅이라는 순간을 암시합니다.그러한 상황에서 과학의 모든 법칙과 미래를 예견하는 모든 능력은 무효화됩니다.이 순간 이전에 사건이 있었다면 지금 일어나고 있는 일에 영향을 미칠 수 없었을 것입니다.따라서 관찰 가능한 결과가 없기 때문에 무시할 수 있습니다.이전 시간은 전혀 정의되지 않았기 때문에 이러한 의미에서 빅뱅에서 시간이 시작되었다고 말할 수 있습니다.이 시간의 시작은 이전에 고려된 것과 매우 다르다는 점을 강조해야 합니다.불변의 우주에서 시간의 종점은 우주 밖의 존재에 의해 주어져야 하며, 우주에 시작이 있어야 할 물리적 필요는 없습니다.과거 어느 시점에서든 신이 우주를 창조했다고 상상할 수 있습니다.반면에 우주가 팽창하고 있다면 우주에 시작이 있었던 물리적인 이유가 있는 것 같습니다.신이 빅뱅 순간에 우주를 창조했거나 나중에 빅뱅이 일어난 것처럼 보이도록 우주를 창조했다고 여전히 상상할 수 있습니다. 우주는 빅뱅 이전에 만들어졌다.빅뱅 모델은 창조주를 배제하는 것이 아니라 그가 일을 할 수 있는 시간에 제한을 둘 뿐입니다! 우주의 본질에 대해 이야기하고 시작이 있는지 끝이 있는지와 같은 질문을 논의하려면 과학 이론이 무엇인지 명확해야 합니다.나는 이론이 우주의 모형이나 우주의 제한된 부분, 이 모형을 우리가 관찰하는 양과 연결하는 몇 가지 규칙에 지나지 않는다는 단순한 관점을 취할 것입니다.그것은 우리의 마음 속에만 존재하며 (어떤 의미에서든) 다른 현실은 없습니다.이론은 다음과 같은 두 가지 요구 사항을 충족하는 경우 좋은 것으로 간주됩니다. 즉, 소수의 임의 요소만 포함하는 모델을 기반으로 많은 수의 관찰을 정확하게 설명해야 하며 향후 관찰 결과에 대해 명확한 예측을 수행해야 합니다.예를 들어, 모든 것이 흙, 공기, 불, 물의 네 가지 요소로 구성되어 있다는 아리스토텔레스의 이론은 충분히 단순하지만 확정적인 예측을 제시하지는 않습니다.반면에 뉴턴의 중력 이론은 두 물체 사이의 상호 인력이 질량에 비례하고 두 물체 사이의 거리의 제곱에 반비례한다는 훨씬 더 간단한 모델을 기반으로 합니다.그러나 그것은 태양, 달, 행성의 움직임을 매우 정확하게 예측했습니다. 모든 물리 이론은 가설일 뿐이라는 점에서 항상 잠정적입니다. 증명할 수 없습니다.실험 결과가 이론과 몇 번이나 일치하더라도 다음에 결과가 이론과 모순되지 않을 것이라고 결코 확신할 수 없습니다.반면에 이론적 예측과 일치하지 않는 관찰 사실만 찾으면 되더라도 위조될 수 있습니다.과학 칼의 철학자로서.Popa는 좋은 이론의 특징은 원칙적으로 관찰에 의해 반증되거나 반증될 수 있는 많은 예측을 한다는 것이라고 강조했습니다.예측과 일치하는 새로운 실험이 관찰될 때마다 이론은 살아남아 그것에 대한 우리의 신뢰를 높이지만, 새로운 관찰이 일치하지 않으면 이론을 폐기하거나 수정해야 합니다.적어도 이것이 조만간 일어날 것으로 믿어지고 있는데, 문제는 사람들이 그러한 관찰을 실현할 능력이 있는지 여부입니다. 사실 고안된 새로운 이론이 실제로는 원래 이론의 일반화인 경우가 종종 있습니다.예를 들어, 수성에 대한 매우 정확한 관측은 수성의 움직임과 뉴턴의 이론이 예측한 것 사이에 아주 작은 차이가 있음을 드러냈습니다.아인슈타인의 일반 상대성 이론이 예측한 운동은 뉴턴의 이론과 약간 다릅니다.아인슈타인의 예측이 관찰과 일치했지만 뉴턴은 그렇지 않았다는 사실은 새로운 이론의 핵심 증거입니다.그러나 우리는 여전히 대부분의 실제 상황에서 뉴턴의 이론을 사용합니다. 왜냐하면 우리가 일반적으로 다루는 상황에서 둘 사이의 차이는 매우 작기 때문입니다. (뉴턴 이론의 또 다른 큰 장점은 아인슈타인 이론보다 다루기가 훨씬 쉽다는 것!) 과학의 궁극적인 목적은 전체 우주를 설명하는 간단한 이론을 제공하는 것입니다.그러나 대부분의 과학자들이 따르는 접근법은 문제를 두 부분으로 나누는 것입니다.첫째, 시간이 지남에 따라 우주가 어떻게 변하는지 알려주는 법칙이 있습니다. 우주의 초기 상태 문제.어떤 사람들은 과학이 첫 번째 부분만 다루어야 한다고 생각하고 초기 상태의 문제는 형이상학이나 종교의 범주여야 한다고 생각합니다.그들은 전능하신 하나님이 이 우주를 마음대로 움직일 수 있다고 말할 것입니다.그럴 수도 있습니다.그러나 그 경우에 그는 우주가 완전히 임의적인 방식으로 진화하도록 만들 수도 있습니다.그러나 그는 매우 규칙적이고 규칙적인 방식으로 진화하기 위해 우주를 선택한 것 같습니다.따라서 초기 상태를 지배하는 법칙도 있다고 가정하는 것도 마찬가지로 합리적으로 보입니다. 전체 우주를 한 번에 설명할 수 있는 이론을 설계하는 것은 매우 어려워 보입니다.대신, 우리는 문제를 많은 작은 조각으로 나누고 많은 부분 이론을 발명합니다.이론의 각 부분은 다른 수량의 효과를 무시하거나 간단한 숫자 집합으로 표시하면서 특정 제한된 범위의 관찰을 설명하고 예측합니다.어쩌면 이 접근 방식이 모두 잘못된 것일 수도 있습니다.우주의 모든 것이 매우 근본적인 방식으로 다른 모든 것에 의존한다면 문제의 일부를 따로 연구하여 완전한 해답에 접근하는 것은 아마도 불가능할 것입니다.즉, 그것은 확실히 우리가 과거에 진전을 이룬 접근 방식입니다.또 다른 고전적인 예는 뉴턴의 중력 이론으로, 두 물체 사이의 중력은 각 물체와 그 질량과 관련된 숫자에 의해서만 결정되며 물체를 구성하는 것과는 아무런 관련이 없다고 말합니다.이런 식으로 구조와 구성에 대한 이론 없이도 태양과 행성의 궤도를 계산할 수 있습니다. 오늘날 과학자들은 일반 상대성 이론과 양자 역학이라는 두 가지 기본적인 부분 이론으로 우주를 설명합니다.그것들은 20세기 전반부의 위대한 지적 업적입니다.일반 상대성 이론은 중력과 우주의 대규모 구조, 즉 불과 몇 마일에서 최대 10억 백만 백만 백만 백만 백만 백만(1 다음에 24개의 0이 오는) 규모의 관측 가능한 우주 구조를 설명합니다. ) 마일 .반면에 양자 역학은 1조분의 1인치와 같은 극히 작은 규모의 현상을 다룹니다.그러나 불행하게도 두 이론은 양립할 수 없으며 둘 다 사실일 수도 없습니다.현대 물리학의 주요 노력이자 이 책의 주제는 통합될 수 있는 이론적 양자 중력 이론을 찾는 것입니다.우리는 아직 그러한 이론을 갖고 있지 않으며, 그것을 얻기까지는 아직 멀었지만, 우리는 이미 그러한 이론이 가져야 할 많은 특성을 알고 있습니다.다음 장에서 양자 중력 이론이 무엇을 예측해야 하는지에 대해 이미 많은 것을 알고 있음을 알게 될 것입니다. 이제 우주가 임의적이지 않고 명확한 법칙에 의해 지배된다고 믿는다면 결국 이러한 부분적인 이론을 우주의 모든 것을 설명할 수 있는 완전한 통합 이론으로 결합해야 합니다.그러나 이렇게 완전한 통일이론을 찾는 데에는 근본적인 역설이 있다.위에서 설명한 과학 이론에 대한 관념에서 우리는 우주를 마음대로 자유롭게 관찰하고 관찰로부터 논리적 추론을 이끌어낼 수 있는 이성적 존재라고 가정합니다.그러한 체계에서 우리는 우주를 지배하는 법칙을 찾는 데 점점 더 가까워지고 있다고 가정하는 것이 합리적입니다.그러나 완전히 통일된 이론이 있다면 그것은 우리의 행동도 결정할 것입니다.이런 식으로 이론 자체가 우리의 탐구 결과를 결정할 것입니다!그렇다면 왜 우리가 증거로부터 올바른 결론을 도출하는지 확인해야 합니까?그것은 또한 우리가 잘못된 결론을 내리는 것을 결정하지 않습니까?아니면 전혀 결론이 나지 않습니까? 이 질문에 대해 내가 줄 수 있는 대답은 다윈의 자연 선택 원리에 근거한 것입니다.아이디어는 모든 자기 복제 인구에서 개인 간의 유전 물질 및 발달에 변이가 있다는 것입니다.이러한 차이는 일부 개인이 주변 세계에 대해 올바른 결론을 내리고 적응하는 데 다른 사람보다 더 낫다는 것을 암시합니다.이러한 개인은 생존하고 번식할 가능성이 더 높으므로 그들의 행동과 사고 패턴이 점점 더 우세해질 것입니다.우리가 지혜와 과학적 발견이라고 부르는 것이 우리에게 생존의 이점을 주었다는 것은 과거에 사실이었을 것입니다.이것이 여전히 사실인지 여부는 덜 명확합니다. 우리의 과학적 발견은 또한 우리 모두를 되돌릴 수 있습니다.그렇지 않더라도 완전한 통합 이론은 우리의 생존 가능성에 큰 영향을 미치지 않을 것입니다.그러나 우주가 지금까지 규칙적인 방식으로 진화했다고 가정하면, 자연 선택에 의해 우리에게 주어진 추론 능력은 완전한 통합 이론을 찾는 데 여전히 유효할 것이며 따라서 우리를 잘못된 결론으로 ​​이끌지 않을 것이라고 기대할 수 있습니다. . 우리는 가장 극단적인 경우를 제외한 모든 경우에 대해 정확한 예측을 제공하기에 충분한 부분적 이론을 가지고 있기 때문에 현실적인 근거에서 우주 탐사에 대한 궁극적인 이론을 정당화하기는 어려워 보입니다. (유사한 주장이 상대성 이론과 양자 역학을 공격하는 데 사용될 수 있지만 이러한 이론은 우리에게 핵 에너지와 마이크로 전자 공학의 혁명을 가져왔다는 점을 지적할 가치가 있습니다!) 따라서 완전한 통합 이론의 발견은 우리의 생존에 매우 중요할 수 있습니다. 무력감은 우리 삶의 방식에도 영향을 미치지 않습니다.그러나 문명이 시작된 이래로 사람들은 사건을 서로 관련이 없고 이해할 수 없는 것으로 여기는 데 만족하지 않았습니다.그들은 세상의 근본적인 질서를 이해하기를 갈망합니다.오늘날 우리는 여전히 알고 싶어합니다. 왜 우리가 여기에 있습니까?우리는 어디에서 왔습니까?알고자 하는 인간의 가장 깊은 욕망은 우리가 계속해서 탐구하는 것을 정당화하기에 충분합니다.그리고 우리의 목표는 정확히 우리가 살고 있는 우주에 대한 완전한 설명을 제공하는 것입니다.