우주론의 역사. 가. 시공간 공간 : 물질의 크기, 거리, 연속적 분포와 연결  ( 근대 ) 물질과 상관없이 독자적으로 존재 시간 : 연속체의 흐름 ( 물, 모래, 촛불, 향 ) 자연의 주기적 변화 ( 천체, 계절, 기후 )  ( 근대 ) 일정하게 무한히 흘러가는.

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1 우주론의 역사

2 가. 시공간 공간 : 물질의 크기, 거리, 연속적 분포와 연결  ( 근대 ) 물질과 상관없이 독자적으로 존재 시간 : 연속체의 흐름 ( 물, 모래, 촛불, 향 ) 자연의 주기적 변화 ( 천체, 계절, 기후 )  ( 근대 ) 일정하게 무한히 흘러가는 절대적 시간  ( 현대 ) 시공간

3 나. 물질과 구조물 1. 메소포타미아, 인도 등 중심에 큰 산 (Meru) 이 있는 유한한 우주 2. 탈레스, 피타고라스 둥근 우주 -- 기하학적 논리를 따르는 절대미의 표현  플라톤  코페르니쿠스, 갈릴레오, 케플러의 수학 적 우주론 3. 레우키포스, 데모크리토스 등 원자론자 (BC 5C) 원자와 원자 사이에 허공 존재

4 4. 아리스토텔레스 (BC384-322) 진공 없음. 모든 것은 공기나 물로 싸여 있다. ∵ 운동∝힘 / 마찰력 인데, 진공이 있으면 마찰력이 없어 속도가 무한 구대칭이고, 지구가 중심인 유한한 우주공간 ∵ 무한량의 원소, 반지름이 무한한 원운동 불가능 --> 유한 5. 데카르트 공간은 연속적인 물질 분포 덕에 존재 6. 뉴튼 스스로 영원히 존재하고 움직이지 않는 절대 공간 일정한 속도로 흘러가는 절대적, 수학적 시간 시간은 현상 구별용 매개변수 (Principia 1678)

5 7. 19 세기 전자기 파동이 전파될 때 매개로 삼는다는 에테르를 부정  공간은 진공, 즉 물질이 ‘ 없는 것 ’ 이 아닌 스스로 ‘ 있는 것 ’, 즉 물리 적 實存在임 ! 8. 아인쉬타인 (1905) 특수 상대성 이론 <-- 광속도 일정 9. 민콥스키 (Minkowski 1908) 독립된 실존재는 시간과 공간이 통합된 시공간 10. 아인슈타인 시공간이 휘어 있음 (1912), 일반 상대론 (1915)

6 11. 호킹 (Hawking), 펜로우즈 (Penrose) (1969) 우주 ( 시공간 ) 는 빅뱅 때 특이점으로부터 출발 12. 현재 * 시공간의 양자역학적 해석 要. * 진공은 끊임 없이 물질과 반물질이 생성, 소멸하는 바다 ( ∼아리스토텔레스 ) * 시간의 비대칭성 * 관측된 우주공간, 관측할 수 있는 우주, 우리가 속한 전 우주, 스스로 존 재 원리를 갖춘 ‘ 여러 우주들 ’ 로 인식범주 확장

7 1. 물질 ㄱ. 근본 재료 중국 등 동양 陰과 陽의 대등개념 --> 대립. 창조. 조화 물질의 존재 형태는 五行 --> 행성, 방향, 곡식, 색 깔, 맛, 윤리, 장기.... 그리스 만물의 원질 -- 탈레스 ( 물 ), 아닉시메네스 ( 공기 ), 헤 라클레이토스 ( 불 ), 크세노파네스 ( 흙 )

8 ㄴ. 물질 존재 형태 원자론자 ( 레우키포스, 데모크리토스 ) 우주는 진공과 원자로 원자는 모양과 크기가 다르고, 같은 물질로 자유운동하는 원자  원자끼리 충돌  다양한 현상 Dalton(1803) ‘ atom' 을 화학에 씀. 물질은 질량이 다른 원자로 20 세기초 Thomson(1899) 전자, Rutherford(1911) 원자핵 Bohr(1913) 원자모형 --> 물질 = 소립자의 집합체 20 세기 말 장 ( 場 field) 이론 ( 물질은 연속체 ) string theory - 물질 기본단위는 끈이다.

9 2. 물질계의 구조 신화, 샤머니즘 시대 세 권역 ( 천상, 지상, 지하 ). 각 권역간의 통행 ( 접신 ) 그리스 시대 피타고라스 학파 구와 원운동이 우주구조와 운행의 기본양식 ( 기하학적 조화 ) 에우독소스 플라톤의 이원적 구조

10 아리스토텔레스 월하권에는 물리적 실체 ( 흙, 물, 공기, 불. 상하운동 ) 월상권에는 영적인 존재 ( 에테르. 원운동 ). 유한, 불변 우 주. 프톨레마이오스 (100-178) : 행성궤도는 대원과 주전원의 복합운동

11 암흑기 : 신비적 우주관 Oresme (14C) 운동은 한 물체가 다른 물체에 대하여 위치를 바꿀 때만 인식 코페르니쿠스 (1473-1543) 아리스타르코스 (310-230BC) 태양중심 모형 채택  이상적 Oresme 생각 수용  원운동으로 우주체계 ( 붙박이 별, 행성 의 투명 수정구 ) Digges (1543-1595) 외곽의 붙박이 항성구 제거. 무한 우주 Bruno (1548-1600) ‘ 우주에 중심이 없다 ’. 수많은 태양계를 거느린 무한우주.

12 티코 브라헤 (1546-1601) 혜성의 시차  혜성은 원구 바깥에  수정 천구 부정. 월상권도 물리적 세계 뉴톤 (1642-1727) 시대 중심이 없는 무한한 우주에 별들이 고르게 분포. 그 중 한 별인 태양에 행성계 Wright (1711-1786) 별분포 하늘에 불균일  별분포 원반 또는 구각 모양 ( 접면으로 봄 )

13 칸트 ( Kant 18C) 원반 꼴의 별집단들이 계층적 구조 형성. 성운은 다른 은하 수. 라플라스 (Laplace 18C) 거대한 은하수 원반. 성운은 태어나고 있는 외부 행성계  은하 중심설  허쉘. 섀플리 (Shapley) 의 섬우주론 아인쉬타인 (1917) 거시적 규모에서 물질은 균일. 등방 분포. 즉 더 이상 구조 없다 (Cosmological Principle) -- 엠페토클레스 BC 5C, 루크레티우스 BC 1C -- 오늘날 입 증  정지 우주론 ( 우주상수 도입 )

14 de Sitter (1917) 우주공간의 크기와 곡률은 그 안의 물질밀도에 의해 결정 Friedmann (1922-1924), Robertson & Walker (1935) 우주 시공간 구조와 진화에 대한 일반 상대론의 세 해 발견 Opik (1922) 안드로메다 대성운 거리 ∼ 100 은하수 크기 Hubble (1923) 안드로메다 은하 ( 낱개 별로 이루어짐 ) 의 변광성에서 거리측 정  1920 년대 다은하설 입증

15 슬라이퍼 (Slipher 1923) 외부은하의 후퇴속도와 거리 --> 팽창하는 광대한 우주 Lemaitre (1929) 모든 물질은 먼 과거에 고밀도 상태에서 터져나옴 Hoyle (1940 년대 ) Big Bang 조어. Gold, Bondi 와 정상 우주론 제기. Gamow (1948) 물질의 원소비 설명. 우주배경복사 예측 (Dicke 1964)

16 펜지아스, 윌슨 (Penzias & Wilson 1965) 우주배경복사 발견 --> 대폭발 우주진화론 각광 Hawking, Penrose (1969) 초기우주의 특이점 증명 --> 양자론 + 일반상대론 필요 1970 년대 후반 이후 우주거대구조 발견 우주배경복사, 외부은하, 전파은하, 퀘이사 등의 분포 --> 우주원리 입증 Guth (1980) 초기우주공간의 급격한 팽창  우주의 균일성, 등방성, 우주구조 기원 설명

17 COBE (1989) : 우주배경복사의 흑체복사 스펙트럼 (1990) 10° 이상 규모에서 비등방성 ( 온도요동 ) 발견 (1992) 1990 이후 : 표준 우주론 ( 차가운 암흑물질 모형 ) 의 위기 --- 우주의 나이 문제. 밀도요동 문제 WMAP (2003): 우주배경 복사의 정확한 관측을 통한 정밀 우주론 시대 돌 입