우주는 왜 진공 상태일까요?

진공은 공간이 거의 성취되는 빈 공간입니다. 우주는 우주 공허로 가득 찬 거의 완벽한 진공 상태입니다. 간단히 말해서 중력이 원인입니다. 하지만 우리 우주의 진공을 정말로 이해하려면 잠시 시간을 내어 진공이 실제로 무엇인지, 무엇이 진공이 아닌지 이해해야 합니다. 그렇다면 진공이란 무엇이며 왜 우주는 진정한 진공이 아닐까요?

 

먼저 진공청소기를 우주의 진공에 비유하는 것은 잊어버리세요. 뉴욕시에 있는 미국 자연사 박물관 천체 물리학과의 선임 과학자 재키 파허티가 말했습니다. 가정용 청소 기계는 카펫에서 빨아들인 흙과 먼지를 효과적으로 채워줍니다. 즉, 진공청소기는 차압을 사용하여 흡입을 생성합니다. 흡입청소기는 진공청소기보다 더 나은 이름일 수 있습니다. 그러나 우주의 진공은 그 반대입니다. 정의에 따르면 진공에는 물질이 없습니다. 공간은 흡인 때문이 아니라 거의 비어 있기 때문에 거의 절대 진공 상태입니다.

 

그 공허함은 극도로 낮은 압력을 초래합니다. 그리고 지구상의 공간이 비어 있는 것을 모방하는 것은 불가능하지만 과학자들은 부분 진공이라는 극도로 낮은 압력 환경을 만들 수 있습니다.

 

"진공청소기에 비유하더라도 진공의 개념을 이해하는 것은 우리가 존재하는 방식과 너무 모순되기 때문에 거의 낯섭니다"라고 파허티는 말했습니다. 인간으로서 우리의 경험은 우주의 매우 조밀하고 혼잡하며 역동적인 부분에 완전히 국한되어 있습니다. 그래서 우리가 무나 공허함을 실제로 이해하기는 어려울 수 있지만 실제로 지구상에서 우리에게 정상적인 것은 대부분이 거의 비어 있는 우주의 맥락에서는 실제로 드뭅니다.

 

평균적으로, 중력이 없더라도 공간은 여전히 꽤 비어 있을 것입니다. 캘리포니아 공과대학의 이론 천체물리학자인 카메론 험멜스는 "당신이 그 물질을 집어넣는 우주의 부피에 비해 물질이 많지 않습니다"라고 말합니다. 나사에 따르면 우주의 평균 밀도는 입방미터당 5.9 양성자(양전하를 띤 아원자 입자)입니다. 그러나 중력은 우주의 물질을 모아 우주의 특정 지역의 공허함을 증폭시킵니다.

 

기본적으로 질량이 있는 두 물체는 서로 끌어당깁니다. 그것은 중력입니다. 다르게 말하면, "물질은 다른 물질 주위에 있기를 좋아합니다"라고 파허티는 말했습니다. 우주에서는 중력이 근처의 물체를 서로 더 가깝게 끌어당깁니다. 함께 그들의 집단적 질량이 증가하고, 더 많은 질량은 더 많은 물질을 우주 덩어리로 끌어들이는 더 강한 중력을 생성할 수 있음을 의미합니다. 질량이 증가하고 중력이 당기고 질량이 증가합니다. 험멜스는 "이것은 폭주 효과입니다"라고 설명했습니다.

 

이러한 중력 핫스팟이 근처의 물질을 끌어당기면 그 사이의 공간이 비워져 우주 공허라고 알려진 공간이 생성된다고 험멜스는 말했습니다. 하지만 우주는 그렇게 시작되지 않았습니다. 그는 "빅뱅 이후 우주의 물질은 거의 안개처럼 더 균일하게 분산되었습니다"라고 말했습니다. 그러나 수십억 년에 걸쳐 중력은 그 물질을 소행성, 행성, 별, 태양계 및 은하계로 모았습니다. 그리고 그들 사이에 행성 간, 성 간, 은하 간 공간의 공백을 남겨둡니다.

 

그러나 우주의 진공조차도 진정으로 순수하지는 않습니다. 은하 사이에는 입방미터당 원자가 1개 미만입니다. 이는 은하 간 공간이 완전히 비어 있지 않다는 것을 의미합니다. 그러나 인간이 지구상의 실험실에서 시뮬레이션할 수 있는 진공보다 물질이 훨씬 적습니다. 한편, "우주는 계속 팽창하고 있습니다"라고 파허티는 말하면서 우주는 대부분 비어 있을 것이라고 확신했습니다.