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KISTI 과학향기 제1805호

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우주를 파괴하는 가장 효율적인 방법 - 가짜 진공

자막
만약에 우리 우주에게
매우 깔끔하고 효과적으로
스스로를 파괴할 수 있는
버튼이 있다면,
모든 자연현상들이
더 이상 존재하지 않게 되고
삶이라는 것이 불가능해질 것입니다.
영원히.
궁극적인 자연재해 -
'진공 부패'
(테마 음악)
우리 우주가 스스로 파괴된다는 것을
설명하기 위해선,
우리는 두 가지의 이론들을 알아둬야 합니다 :
1. 에너지 준위
물리학에서의 핵심적인 이론은
모든 것들은 에너지 레벨(준위)을 가진다는 것입니다.
이 시스템에서 에너지 준위가 높을수록 더 많은 에너지를 가집니다.
예를 들자면, 나무는 높은 준위에 있죠.
나무는 분자 결합을 통해 저장된
화학 에너지를 내뿜는 과정인 연소를 할 수 있습니다.
그리고 화학 에너지는 열로 바뀌죠.
타고 남은 재는 이전의 나무보다
적은 에너지 준위를 가지게 됩니다.
2. 안정성
우리 우주 안의 모든 것들은
완벽히 안정적이고 가능한 한 거의 없는 에너지를 가지는
바닥 상태를 향해 움직이려고 합니다.
예를 들어, 언덕 위에 놓여진 공은 불안정하고
많은 잠재적(퍼텐셜) 에너지를 가지고 있습니다.
그것이 방해를 받았을 때, 협곡을 향해 굴러갈 것이고,
그러면서 자신의 포텐셜 에너지를 잃게 될 것입니다.
마침내 공은 바닥 상태에 놓이고, 안정해집니다.
그리고 그렇게 남게 됩니다.
우리 우주의 모든 것들은
이렇게 두 법칙을 따르게 되는데요.
만약 무엇이 많은 에너지를 가지고 있다면
그것은 불안정한 것이고 안정한 상태가 되기 위해서
그 에너지를 없애려고 할 것입니다.
그리고 바닥 상태에 놓이게 되는 것이죠.
이것은 모든 시스템에 적용되고,
심지어 기묘한 세계인
양자역학에서도 적용됩니다.
만약 우리가 현재 물리에 대해서 알고 있는 것이 맞다면,
우리 우주는 양자 세계에서 이러한 성질을 얻게 됩니다.
* 우리는 다른 비디오에 이 내용을 자세하게 설명해 두었습니다 *
* 우리는 다른 비디오에 이 내용을 자세하게 설명해 두었습니다 *
이 비디오에서는,
그것들이 우주의 법칙이라고 생각해봅시다.
그 법칙은 입자들이 어떻게 행동하고
상호작용하는지 알려줍니다.
우주에서의 모든 것처럼,
그것들은 진공 상태라고 불리는
가능한 가장 낮은 에너지 준위를 가지려고 합니다.
이것은 우리가 알고 있는
'진공'과는 관련이 없습니다.
과학자들이 이름 짓는 것을 잘 못하기 때문에
이렇게 지어진 것 뿐입니다.
그리고, 우리는 하나의 장(필드)빼고는
진공 상태에 도달했다고 말합니다.
힉스 장은 안정적이지 않고
안정적이려고 하지만
실제로는 그렇지 않은
준안정 상태에 있을 수 있는데,
이는 '가짜 진공'에 있는 것입니다.
힉스 장은 모든 입자들에게
그들의 질량을 부여하고
그 질량은 우주의 상호작용에서
거의 모든 것을 차지합니다.
만약 힉스 장이 '가짜 진공'이 아니라면 어떻게 될까요?
협곡에 있는 공을 떠올려 봅시다.
그 공은 힉스 장에 놓여있고,
힉스 장에서 보면, 놓여진 그 협곡은 가장 낮은 에너지 상태가 아닐 것입니다.
그 공이 가고 싶어하는 훨씬 더 낮은 협곡이 있을 것입니다.
이것은 힉스 장이 놓여지기만을 기다리는
많은 퍼텐셜 에너지를 가지고 있음을 의미합니다.
힉스 장은 기름에 흠뻑 적셔진
우주에 불을 지피기만을 기다리는
하나의 나무 조각이 될 수 있습니다.
양자 터널링 같은 일종의 불똥들에 의해서
힉스 장에 있는 퍼텐셜 에너지는
드디어 놓여질 수 있습니다.
이것은 경고 없이
언제나 일어날 수 있습니다.
만약 우주의 어떤 곳에서
'진공 부패'라고 하는 이것이 시작된다면
더 이상 돌이킬 수 없습니다.
힉스장이 가장 낮은 에너지 준위로
추락하게 되면
그건 엄청난 양의 퍼텐셜 에너지를
방출하게 될 것입니다.
이 에너지는 그것을 둘러싼 우주를
밀어내고 더 많은 퍼텐셜 에너지를
방출하게 될 것입니다.
새로운 힉스 장이나 참인 진공의 영역은
모든 방향을 향해서
빛의 속도로 커져 나가게 됩니다.
우주의 크기와 같은 가솔린의 바다에
불을 지폈다고 생각해 봅시다.
이 영역을 둘러싸는 에너지의 껍질은
그것과 상호작용 하려 하는
모든 것들을 집어 삼킵니다.
그것과 맞닿는 어떤 것이라도
그 존재 자체가 사라지게 됩니다.
이 거품은 그 방식으로 우주를 지워나가며
영원히 커지게 될 것입니다.
그것은 너무 빠르기 때문에
우리가 경고할 방법이 없습니다.
그렇다고 우리가 할 수 있는 것도 없습니다.
우리의 파괴는 1초보다 훨씬 작은 순간에
즉시 이루어 질 것입니다.
지구는, 사라지게 되는 것이죠.
하지만 사실은 더 심각합니다.
만약 힉스 장의 에너지 준위가
변하게 된다면 그것은,
물리학의 모든 것을 바꾸게 됩니다.
그 영역의 참된 진공에서는
표준 모형이 엎어지게 될 것이고
우리가 알지 못하는
다른 물리학으로 대체됩니다.
어떻게 근본적인 입자들이 작용하고
원자들이 서로 결합하며
어떻게 화합물이 반응하는지 모릅니다.
진공 부패는 우리의 삶을 없앨 뿐만 아니라
우리가 불가능하다고 여기는 우리의 삶을
만드는 화학 자체도 없애버릴 것입니다.
간단히 우리는 안에 무엇이 있는지에 대해서
아무 것도 모릅니다.
그것이 지금 있는 것들의 그림자일 수도 있고,
아닐 수도 있습니다.
우린 모릅니다.
만약 진공 부패가 일어난다면
우리의 전망은 정말로 암울합니다.
만약 지금 살짝 무서워진다면,
무서워하지 않아도 됩니다.
지금은 아직 입자 물리학의 이해에
기초한 예측일 뿐이고,
아마 틀릴 수도 있습니다.
이건 마치 자를 이용해서
대륙을 재는 것과 같습니다.
(3년 뒤)
물론 해볼 수는 있지만, 마지막에는
상당히 오차가 있을 수 있습니다.
지금은, 어느 누구도 진공 부패가
실제로 존재하는 것이거나
그냥 무서운 생각일 뿐이라고 말할 수 없습니다.
만약 하나 이상의 죽음의 영역이
이미 확장하고 있은 것이라고 하더라도
그것들이 우리에게 수조년 동안이나 걸려
우리에게 도달하기에는
우주는 너무 커다랗습니다.
만약 그들이 충분히 먼 곳에 있고,
우주의 팽창 때문에
우리에게 평생 오지 않을 것입니다.
빛의 속도는 우주의 크기에서 보면
그다지 빠르지 않습니다.
그래서 진공 부패가
지금은 매력적이게 무섭더라도
우리가 더 무서워 해야할
다른 것들이 더 많습니다.
진공 부패에 반해서,
우리는 그들 중 대부분을
대비할 힘이 있습니다.
기사
.
번역자: Kurzgesagt – In a Nutshell
영상: Kurzgesagt – In a Nutshell
출처: https://www.youtube.com/watch?v=ijFm6DxNVyI
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