HHH의 천문학 이야기

서론: 양자와 거시 우주의 비가시적 연결 고리 양자 중첩(quantum superposition)은 물리학에서 미시적 입자 상태의 확률적 중첩을 설명하는 핵심 개념이지만, 이를 거시 우주적 스케일에 적용하는 시도는 여전히 매우 제한적이다. 일반적으로 중첩 상태는 원자나 전자, 광자와 같은 극도로 작은 물리적 스케일에서 유지되며, 거시 세계에서는 ‘디코히런스(decoherence)’ 현상에 의해 빠르게 붕괴한다. 그러나 최근 이론 물리와 정보 과학의 일부 연구에서는, 특정 조건 하에서 양자 중첩이 거시적 구조 형성 과정에 간접적 ‘지시’ 역할을 수행할 가능성이 제기되고 있다. 여기서 ‘지시’란 고전적 원인-결과 사슬로 설명되지 않는, 정보적·통계적 편향을 유도하는 과정을 뜻한다.예를 들어, 우주 초기의 밀..

천문학 2025. 8. 10. 00:16

정보 저장의 우주적 가능성과 상태공간의 제한 우주를 하나의 거대 기억 장치로 간주하려면, 먼저 ‘정보’와 ‘물리 상태’의 관계를 정의해야 한다. 정보 이론의 관점에서, 기억이란 특정한 상태공간(state space) 내에서 서로 구별 가능한 미시 상태를 안정적으로 구분하고 유지하는 행위이다. 즉, 우주가 ‘기억’을 수행한다는 것은 우주 전체의 미시 상태가 일정 기간 동안 변별 가능하게 유지되며, 이를 통해 과거 사건에 대한 ‘표상’을 저장할 수 있다는 뜻이다. 그러나 우주의 상태공간은 무한하지 않으며, 볼츠만 엔트로피 정의에 따라 가능한 미시 상태 수는 우주가 가진 총 에너지와 부피, 그리고 입자 수에 의해 제한된다. 이를 단순히 은하나 행성 규모에서 생각하면, 정보 저장의 물리적 매체가 원자나 전자의 ..

천문학 2025. 8. 9. 22:12

은하적 규모의 정보 연결망 개념우리가 일반적으로 은하를 이해할 때, 별, 가스, 먼지, 암흑물질이 중력으로 묶인 거대한 천체 집합으로 정의한다. 하지만 최신 관측과 시뮬레이션 연구는 은하 내부와 외부가 고립된 체계가 아니라, 다양한 물리적 경로를 통해 다른 은하 및 은하군과 상호작용하는 거대한 연결망의 일부라는 사실을 점점 더 부각시키고 있다. 이러한 연결망은 전자기장, 플라즈마 흐름, 중성미자 플럭스, 중력파 신호 등 다양한 형태로 정보를 운반할 수 있는 매질을 포함한다. 특히 은하 중심의 초대질량 블랙홀(SMBH)은 그 제트 방출과 고에너지 복사 과정을 통해 은하 내외부로 ‘정보’를 공급하는 핵심 노드로 작동한다. 이때 정보란 단순히 물리적 입자의 위치나 속도에 관한 데이터가 아니라, 해당 은하의 물..

천문학 2025. 8. 9. 20:40

블랙홀 정보 보존 문제의 이론적 배경과 외계 문명과의 접점 가능성 블랙홀 정보 보존 문제(Black Hole Information Paradox)는 스티븐 호킹이 제시한 ‘블랙홀 증발(Hawking radiation)’과 양자역학의 정보 보존 법칙 간의 모순에서 출발한다. 고전적인 일반상대성이론에 따르면, 블랙홀에 빠진 물질과 그 상태 정보는 사건의 지평선(Event Horizon) 너머로 사라지며, 블랙홀이 완전히 증발하면 그 정보도 영원히 소멸한다. 그러나 양자역학의 기본 원리는 정보의 완전한 소멸을 허용하지 않으므로, 이는 심대한 이론적 충돌을 초래한다. 현대 이론물리학에서는 이 모순을 해결하기 위해 ‘홀로그래픽 원리(Holographic Principle)’와 ‘양자 얽힘 구조의 복원’ 등 다양한..

천문학 2025. 8. 9. 19:31

은하 간 공간에서 ‘정지 시공간 포켓’이 발생할 수 있는 이론적 조건우주 팽창은 전반적으로 등방적이며 균일하다는 가정을 바탕으로 하지만, 실제로는 은하단, 초은하단, 그리고 필라멘트 간 구조에서 중력 퍼텐셜의 비균일성이 극도로 높게 나타난다. 특히 은하 사이의 광대한 공허(보이드) 지역에서는 물질 밀도가 거의 제로에 수렴하며, 이로 인해 국소적 시공간 팽창률의 급감 현상이 이론적으로 발생할 수 있다. 이러한 조건이 충족될 경우, 시공간이 국소적으로 ‘정지’에 가까운 상태로 수렴하는 정지 시공간 포켓(Stagnant Spacetime Pockets, SSP)이 형성될 가능성이 제기된다.정지 시공간 포켓이란, 우주 팽창의 전체 흐름 속에서 일부 극미한 영역이 시공간적 확장을 거의 수행하지 않는 영역을 의미한..

천문학 2025. 8. 9. 17:10

성간 매질의 이방성 편광 특성과 정보의 비선형 왜곡성간 물질(interstellar medium, ISM)은 완전한 진공이 아닌, 미세한 플라즈마, 분자 구름, 자기장, 그리고 미소 입자들로 구성된 복합적 환경이다. 이 환경을 통과하는 전자기파는 일반적으로 단순 감쇠되지 않고, 편광(polarization) 특성이 왜곡된다. 특히 ISM의 이방성(anisotropy)은 광학적 편광뿐 아니라, 마이크로파 및 전파 대역에서도 복잡한 편광 이력 효과(polarization memory effect)를 발생시키며, 이는 편광 벡터의 회전, 비선형 주기적 떨림, 부분적 역위상 모드 등을 유발한다. 이러한 변형은 외계에서 발산된 신호가 우주 공간을 이동하는 과정에서 본래의 정보 구조에 중첩되는 일종의 ‘자연적 암호..

천문학 2025. 8. 9. 15:08

인플레이션 이전의 ‘거품 우주’ 개념과 정보 공간의 전(前) 구조적 성격우리가 알고 있는 시공간은 인플레이션 시기 이후의 팽창된 시공간 구조를 바탕으로 기술되지만, 인플레이션 이전의 우주는 고전적인 시공간 개념 자체가 적용되지 않는 ‘전시공적(pre-spacetime)’ 상태, 즉 양자 중력 영역에 속한다. 이 영역에서 우주는 다수의 거품(bubbles), 또는 파동함수의 국소적인 진동 모드로 존재하며, 각각의 거품은 하나의 ‘준우주(proto-universe)’로 간주될 수 있다. 이들 거품은 Planck 스케일의 극미한 크기에서 중첩 상태에 있으며, 상호 얽힘(entanglement) 및 터널링을 통해 상호작용한다. 핵심적인 질문은 여기서 ‘정보’가 어떻게 정의되고, 생성되며, 거품 간에 어떻게 ‘전..

천문학 2025. 8. 9. 13:09

시간비대칭성의 우주적 기원: 열역학 법칙을 넘어서시간의 방향성, 즉 ‘시간의 화살(arrow of time)’은 물리학의 핵심적인 미스터리 중 하나로 간주된다. 대부분의 근본 물리법칙(예: 고전역학, 전자기학, 양자역학의 슈뢰딩거 방정식)은 시간 반전을 허용하지만, 현실 세계에서의 현상들은 명확한 시간비대칭성을 지닌다. 특히 열역학 제2법칙은 고립된 계에서 엔트로피가 증가한다는 점에서 비가역적이며, 시간의 비대칭성을 정의하는 핵심 원리로 여겨진다. 그러나 이 법칙 자체는 초기 조건에 의해 결정된 것이다. 초기 우주, 즉 인플레이션 직후의 상태가 극도로 낮은 엔트로피 상태였다는 점이야말로, 전체 우주에 시간의 비대칭성을 부여하는 열쇠다. 여기서 중요한 물음이 제기된다. 왜 우주는 극도로 낮은 엔트로피 상..

천문학 2025. 8. 9. 11:02