우리는 우주의 근본적인 법칙들, 시공간, 질량, 에너지에서 시작해서 이 모든 것들이 여러분이 상상할 수 있는 가장 개인적인 것, 바로 여러분 자신의 정체성으로 어떻게 직접 연결되는지 따라갈 것입니다. 좀 공상 과학 같다고요? 그렇죠? 하지만 진지하게, 여러분이 누구인지는 단지 생각과 기억의 산물이 아니라, 물리적 우주 자체에서 실제로 자라나는 것이라면 어떨까요? 그것이 어떻게 가능할지 한번 알아봅시다. 자, 그 질문을 이해하기 시작하려면 우리가 당연하게 여기는 것 하나를 다시 생각해야 합니다. 시간. 우리는 보통 시간을 보이지 않는 시계가 계속 똑딱거리는 것으로 생각합니다. 하지만 시간이 훨씬 더 물리적인 것이라면 어떨까요? 핵심 아이디어는 이렇습니다. 시간은 그 자체로 흐르는 추상적인 것이 아닙니다. 대신 시간은 변화의 물리적 과정입니다. 잠시 생각해보세요. 방사성 원자가 붕괴하고, 석영 결정이 시계에서 진동합니다. 이것들은 물리적으로 일어나는 일들입니다. 시간은 단지 우주가 이러한 모든 변화들을 물질적으로 기록하는 방식일 뿐입니다. 그리고 이 슬라이드는 그러한 관점의 전환을 정말 잘 보여줍니다. 왼쪽에는 시간이 강처럼 흐르는 고전적인 개념이 있습니다. 우리가 모두 그 안에서 떠다니는 것 같은. 하지만 오른쪽은 시간이 우주의 물질에 의해 실제로 생성된다는 주장입니다. 질량과 에너지가 변하지 않는다면, 기록도 없습니다. 그리고 기록이 없으면 물리적인 시간도 없습니다. 따라서 그 모든 물리적인 것들, 즉 질량이 시간에 구조를 부여하는 것입니다. 질량을 가진 모든 물체는 시공간을 통해 자신만의 고유한 경로를 그리고 있습니다. 마치 발자국을 남기는 것처럼요. 그리고 이러한 경로들은 물리적인 틀을 만드는데, 놀랍게도, 이것이 우리의 현재 개념을 고정시킵니다. 그리고 중력이 시공간을 휘게 할 때, 그것은 물리적인 변화의 속도를 문자 그대로 늦추는 것입니다. 그것이 시간 지연입니다. 시간이 단지 다르게 흐르는 것이 아닙니다. 그것의 실제 물...
질량의 생성 약 138억 년 전 우주가 탄생할 당시의 초기 우주는 공간이 극도로 응축되어 입자 사이의 거리가 입자의 파장보다 짧은 상태였다. 질량은 없었으나 상상할 수 없는 엄청난 에너지가 작은 공간에 응축되어 있었다. 입자들이 서로의 파동 영역 안에서 직접 상호작용하며 고르게 섞여 우주가 모든 방향에서 균일한 밀도와 온도를 보였다. 엄청난 속도로 운동하는 입자들이 좁은 공간에 응축되어 서로 부딪히는 상태가 바로 열의 정체다. 좁은 공간에서 엄청난 속도(운동에너지)를 가진 입자들이 서로 끊임없이 충돌하면 그 계의 온도는 올라간다. 초기 우주는 공간 자체가 매우 작고 입자의 충돌 횟수와 운동에너지가 매우 높았기에 입자의 파장이 더욱 짧았다. 초기 우주 온도가 매우 높았을 때는 모든 입자가 빛의 속도로 운동했고, 질량도 없었다. 이때는 모든 입자가 구분이 없고 중력, 강력, 약력, 전자기력이 하나의 힘으로 합쳐져 있는 완벽한 대칭 상태였다. 우주가 급팽창을 멈추면서 진공에 저장되어 있던 막대한 에너지가 쏟아져 나왔다. 우주가 급격히 팽창하는 인플레이션 기간 동안의 진공 에너지가 급격한 팽창이 멈춘 후 물질로 전환되면서, 매우 뜨거운 상태를 만들었다. 이 에너지는 질량이 거의 없거나 매우 가벼운 기본 입자들의 운동에너지 형태로 전환되었다. 이 입자들이 좁은 곳에서 매우 빠르게 움직이며 서로 에너지를 주고받는 과정에서 우주 전체의 온도를 극도로 높였다. 입자들이 서로 가까워질 때 에너지와 운동량을 주고받는 과정을 통해 에너지가 골고루 퍼지며 전체적으로 아주 높은 온도를 형성(열평형 상태)하게 되었다. 질량에 의한 에너지보다 좁은 공간에서 광속에 가깝게 움직이는 입자들의 운동에너지가 지배적이었으며, 그 에너지 밀도가 곧 상상을 초월하는 온도로 나타난 것이다. 빛(광자)은 전하를 직접 가지진 않지만, 에너지가 극도로 높은 초기 우주에서는 빛과 빛이 만나 전자와 양전자를 만들어내거나 다시 빛으로 변하는 등 에너지를 격렬하게 주고받는다. 이 과정에서 입자...