진공 붕괴우주의 진공이 무너질 수 있을까?

우리의 진공은 준안정일 수 있지만 수명이 극히 길다. 우주 시대의 엔딩 ‘진공 붕괴’ 뒤에 있는 실제 물리학. 콜먼에서 힉스까지.

우리 발밑의 "진공"은 가장 안정한 상태가 아닐 수 있습니다. 현재 측정에 따르면 우리 우주의 진공은 준안정일 수 있고, 예상 수명은 약 10¹³⁹년입니다. 진공 붕괴 이론은 1980년 시드니 콜먼과 프랭크 드 루치아가 정리했습니다. 그 수명은 우리와 아무 상관이 없을 만큼 깁니다. 게임 엔딩 「진공 붕괴」에서 플레이어가 직접 "일으킬" 수 있는 것은 허구입니다.

이 글은 먼저 엔딩 해금 방법을 설명하고, 진공 붕괴가 실제로 무엇인지와 고에너지 실험을 둘러싼 흥미로운 논증을 다룹니다. 그다음 힉스장과 암흑 에너지에 관한 연구를 싣고, 마지막으로 관련 소설 세 편을 소개합니다.

해금 방법

  • 힌트: 우리의 진공은 준안정일 뿐일지도 모릅니다.
  • 조건: 「진공 건드리기」를 해금한 뒤 우주의 끝을 목격합니다.
  • 보상: 다음 우주는 다른 물리 법칙을 씁니다. 생성기는 10개 보유할 때마다 두 배가 되지만, 사건 비용은 ×4입니다.

이 엔딩은 물리 분류에 속합니다. 「진공 건드리기」 노드는 원자보다 작은 새 진공 거품이 거의 빛의 속도로 팽창하는 모습을 그립니다. 도착하기 전에는 볼 수 없습니다.

실제인 부분

  • 준안정한 진공: 현재 측정에 따르면 우리 우주의 진공은 준안정일 수 있고, 예상 수명은 약 10¹³⁹년입니다.
  • 이론의 출처: 진공 붕괴 이론은 1980년 콜먼과 드 루치아가 정리했습니다(콜먼은 1977년에도 관련 연구를 했습니다).
  • 거품의 속도: 실제 진공 거품이라면 거의 빛의 속도로 팽창할 것입니다.

고에너지 실험이 일으킬 수 있을까?

류츠신의 아침에 도를 들으면(2002)에서는 한 무리의 물리학자들이 우주 탄생을 재현할 만한 에너지의 실험을 막 시작하려는 순간, "위험 회피자"가 갑자기 나타나 막아섭니다. 이야기 뒤에는 실제 과학적 질문이 있습니다. 고에너지 실험이 진공 붕괴를 일으킬 수 있을까? 이 문제는 진지하게 연구되었습니다. 결론은 우주선이 이미 오래전부터 어떤 충돌기보다 훨씬 큰 에너지를 지니고 있었는데도 우주는 멀쩡하다는 것입니다.

관련된 실제 연구

아래 연구들은 힉스장, 인플레이션, 암흑 에너지에 관한 것입니다. 관련된 실제 과학이지, 진공이 붕괴한다는 증거는 아닙니다. 물리학에서 "진공"이 무슨 뜻인지 이해하는 데 도움이 될 뿐입니다.

  • 질량은 어디서 오나: 피터 힉스는 입자에 질량을 주는, 온 공간을 채우는 장을 제안하고 새 입자를 예측했습니다(Higgs, Physical Review Letters, 1964).
  • 힉스 입자 발견: 대형 강입자 충돌기가 약 125 GeV의 새 입자를 찾아내, 48년을 기다린 예측을 확인했습니다(ATLAS Collaboration, Physics Letters B, 2012).
  • 인플레이션 우주: 앨런 구스는 초기 우주가 지수적 팽창을 겪었다고 제안해, 우주가 왜 그렇게 평평하고 온도가 어디서나 거의 같은지를 한꺼번에 설명했습니다(Guth, Physical Review D, 1981).
  • 가속 팽창: 천문학자들은 먼 초신성을 "표준 촛불"로 삼아 우주의 팽창이 가속되고 있음을 발견했고, 암흑 에너지가 무대에 올랐습니다. 이 연구는 2011년 노벨상을 받았습니다(Riess et al., The Astronomical Journal, 1998).
  • 초신성 42개: 다른 팀도 독자적으로 같은 결론에 이르렀습니다. 우주에는 가속 팽창을 일으키는 어떤 형태의 에너지가 있다는 것입니다(Perlmutter et al., The Astrophysical Journal, 1999).
  • 우주의 마지막 장: 수조 년 뒤와 그 너머 우주의 운명입니다. 별은 다 타서 꺼지고, 양성자는 붕괴할 수도 있으며, 블랙홀은 결국 증발합니다(Adams and Laughlin, Reviews of Modern Physics, 1997). 해금하려면 우주의 끝을 목격해야 해서 이 엔딩과 이어집니다.

게임 설정이며 실제가 아님

진공을 일부러 건드리는 것, 그리고 새 진공 안에서 다른 물리 법칙이 어떤 모습일지는 모두 허구입니다.

관련 소설 세 편

  • 쉴드의 사다리(그렉 이건, 2002): 진공 붕괴 이론은 실제 물리학이고, 실제 진공 거품은 거의 빛의 속도로 팽창할 것입니다. 소설에서는 물리 실험이 우연히 새로운 종류의 진공을 만들고, 이 진공은 빛 속도의 절반으로 바깥으로 퍼지며 길목의 모든 것을 삼킵니다. 2만 년 뒤에도 사람들은 그에 맞설 방법을 찾고 있습니다.
  • 신들 자신(아이작 아시모프, 1972): 에너지 보존과 물리 상수의 안정성은 극도로 높은 정밀도로 검증되었습니다. 물리 법칙이 다른 평행 우주는 추측일 뿐입니다. 소설에서 인류는 평행 우주와 물질을 교환하는 "전자 펌프"를 발견해 무한한 공짜 에너지를 얻습니다. 대가는 두 우주의 물리 법칙이 서로에게 서서히 스며드는 것입니다.
  • 아침에 도를 들으면(류츠신, 2002): 위를 보세요.

원문이 궁금하다면? 아래 제목으로 검색하세요

  • Higgs (1964): "Broken symmetries and the masses of gauge bosons"
  • ATLAS Collaboration (2012): "Observation of a new particle in the search for the Standard Model Higgs boson with the ATLAS detector at the LHC"
  • Guth (1981): "Inflationary universe: A possible solution to the horizon and flatness problems"
  • Riess et al. (1998): "Observational evidence from supernovae for an accelerating universe and a cosmological constant"

실제 근거

  • 현재 측정에 따르면 우리 진공은 준안정일 수 있지만 기대 수명은 약 10¹³⁹년이다. 진공 붕괴 이론은 1980년 콜먼과 드 루치아가 제시했다.

  • 진공 촉발: 원자보다 작은 새 진공 거품이 거의 광속으로 팽창한다. 도착하기 전에는 볼 수 없다.

  • ‘실드의 사다리’(그렉 이건, 2002), 과학: 진공 붕괴 이론은 실제 물리학이다(콜먼 1977, 콜먼과 드 루치아 1980). 실제 진공 거품은 빛에 가까운 속도로 팽창할 것이다.

  • ‘신들 자신’(아이작 아시모프, 1972), 과학: 에너지 보존과 물리 상수의 안정성은 매우 높은 정밀도로 검증되었다. 물리 법칙이 다른 평행 우주는 추측일 뿐이다.

  • ‘아침에 도를 들으면’(류츠신, 2002), 과학: 고에너지 실험이 진공 붕괴를 일으킬 수 있는지는 진지하게 연구되었다. 우주선(cosmic ray)은 오래전부터 어떤 충돌기보다 훨씬 큰 에너지를 가졌지만 우주는 멀쩡하다.

관련 연구

이 연구들은 이 주제와 관련은 있지만 이 페이지의 직접적인 증거는 아니에요.

  • 급팽창 우주: 구스는 초기 우주가 지수적으로 팽창했다고 제안해, 우주가 왜 이렇게 평탄하고 어디서나 온도가 거의 같은지를 단번에 설명했다.

    출처:Guth, Physical Review D 1981, "Inflationary universe: A possible solution to the horizon and flatness problems"

  • 가속 팽창: 먼 초신성을 '표준 촛불'로 삼아 우주 팽창이 가속되고 있음을 알아냈다. 암흑 에너지가 등장했고, 이 연구는 2011년 노벨상을 받았다.

    출처:Riess et al., The Astronomical Journal 1998, "Observational evidence from supernovae for an accelerating universe and a cosmological constant"

  • 초신성 42개: 다른 팀도 독립적으로 같은 결론에 이르렀다. 우주에는 가속 팽창을 일으키는 에너지가 있다.

    출처:Perlmutter et al., The Astrophysical Journal 1999, "Measurements of Omega and Lambda from 42 high-redshift supernovae"

  • 질량은 어디서 오는가: 힉스는 공간을 채우며 입자에 질량을 주는 장을 제안하고 새 입자를 예측했다.

    출처:Higgs, Physical Review Letters 1964, "Broken symmetries and the masses of gauge bosons"

  • 힉스 입자를 찾다: 대형 강입자 충돌기가 약 125 GeV에서 새 입자를 찾아, 48년 전의 예측을 확인했다.

    출처:ATLAS Collaboration, Physics Letters B 2012, "Observation of a new particle in the search for the Standard Model Higgs boson with the ATLAS detector at the LHC"

  • 우주의 마지막 장: 수조 년 뒤와 그 너머의 우주의 운명을 풀어냈다. 별이 꺼지고, 어쩌면 양성자가 붕괴하며, 블랙홀이 마침내 증발한다.

    출처:Adams & Laughlin, Reviews of Modern Physics 1997, "A dying universe: the long-term fate and evolution of astrophysical objects"

게임 설정 (허구)

  • 진공을 일부러 촉발하는 것과, 새 진공의 다른 물리가 어떨지는 둘 다 허구다.
  • 소설 ‘실드의 사다리’ 줄거리: 물리 실험이 우연히 새로운 종류의 진공을 만들고, 이것이 광속의 절반 속도로 퍼지며 길목의 모든 것을 삼킨다. 2만 년 뒤에도 사람들은 맞설 방법을 찾고 있다.
  • 소설 ‘신들 자신’ 줄거리: 인류가 평행 우주와 물질을 교환하는 “전자 펌프”를 발견해 무한한 공짜 에너지를 얻는다. 대가는 두 우주의 물리 법칙이 서서히 서로 스며드는 것이다.
  • 소설 ‘아침에 도를 들으면’ 줄거리: 한 무리의 물리학자가 우주의 탄생을 재현할 만한 에너지의 실험을 막 시작하려는데, 위험 회피자가 갑자기 나타나 막는다. 그런 실험이 우주 전체를 파괴할 수 있기 때문이다.
게임에서 보기