다중 우주, 미세 조정의 수학적 오류 가능성

많은 물리학자들은 우리가 다중 우주(multiverse)에 산다고 가정한다.

우주의 목적과 인류의 존재 의미를 묻는 새로운 책은 그들의 기본 수학이 틀렸을 수도 있다고 주장한다.

과학자들은 물리학의 법칙이 생명체가 존재할 수 있도록 완벽하게 미세 조정(fine-tuning)된 것 같다는 사실을 발견했다. 마치 우주가 생명체를 위해 맞춤 제작된 것과 같다.

대부분의 물리학자들을 당혹스럽게 만드는 미세 조정의 예 중 하나는 암흑 에너지라고 불리는 것이다. 이 신비한 힘은 우주가 점점 더 빠르게 팽창하는 원인이 된다. 암흑 에너지가 조금 더 강하다면 물질은 서로 결합되지 않을 것이고 별, 행성 또는 생명체가 존재할 만큼 복잡한 어떤 것도 존재하지 않을 것이다. 반대로, 만약 그것이 더 약하다면 중력이 지배할 것이고 우주는 붕괴할 것이다. 별도, 행성도, 생명도 없을 것이다.

골디락스의 죽(Goldilocks’ porridge)을 상상해 보자. 딱 맞아야 했다. 이는 단지 하나의 예일 뿐이다. 더 많은 것이 있다!

“골디락스의 죽”은 “골디락스와 곰 세 마리”라는 고전 동화에 나온다. 이야기에서 호기심 많은 소녀 골디락스는 곰 세 마리가 없는 집에 들어간다. 그녀는 탁자 위에서 죽 세 그릇을 발견했다. 하나는 너무 뜨겁고, 하나는 너무 차갑고, 하나는 딱 맞았다. 이후 “골디락스 죽”이라는 용어는 너무 많지도 너무 적지도 않은 완벽하거나 이상적인 상태에 있는 것을 묘사하기 위해 은유적으로 사용됐다. 여기에서는 생명체가 존재하려면 우주의 특정 물리적 조건이 딱 맞아야 한다는 것을 설명한다.

과학자들은 우주 밖에는 각기 다른 물리학을 지닌 수많은 우주가 있을 것이라고 생각하곤 했다. 이는 복권을 여러 장 사는 것과 같다. 복권이 많을수록 당첨될 확률이 높아진다. 하지만 전문가들은 이 아이디어가 빙고에서 실수하는 것과 같다고 말한다. 한 사람이 이겼다고 해서 많은 플레이어가 있다는 의미는 아니다.

오랫동안 이것이 미세 조정에 대한 가장 그럴듯한 설명으로 보였다. 그러나 확률 수학 전문가들은 미세 조정에서 다중 우주로의 추론을 잘못된 추론의 사례로 식별했다. 이는 저자인 영국 더럼 대학(Durham University) 필립 고프(Philip Goff) 교수가 옥스퍼드대 출판부에서 펴낸 새 책(Why? The Purpose of the Universe)에서 탐구한 내용이다.

우주의 목적 구체적으로, 다중우주 이론가들이 소위 역 도박꾼의 오류(inverse gambler’s fallacy)를 범했다는 비난이 있다.

*도박꾼의 오류(The gambler’s fallacy, Tune, 1964)는 우연보다 연속 도박이 끝날 가능성이 더 높다는 믿음을 말한다. 세 가지 관련 연구에서 참가자들은 드물게 보이는 사건이 더 흔해 보이는 사건보다 더 긴 순서에서 발생하는 것처럼 보이는 회고적 도박꾼의 오류(RGF)를 보여주었다.

일부 과학자들은 우리가 여기에 있기 때문에 생명이 존재하는 우주만 관찰할 수 있다는 ‘인류원리(anthropic principle)’에 대해서도 이야기한다. 이는 마치 빙고 게임을 하면서 저격수가 잘못된 번호를 기다리고 있다는 사실을 깨닫지 못하는 것과 비슷하다.

그러나 여기에 문제가 있다. 다중 우주에 대한 이러한 아이디어에 대한 확실한 과학적 증거가 없다. 물론, 이를 뒷받침하는 우주 팽창 이론(theory of inflation)이 있는데, 이는 우주가 처음에 엄청나게 크게 폭발하여 다양한 우주를 창조했다는 것을 암시한다. 그러나 이러한 다른 우주가 물리학에 대해 다른 규칙을 가지고 있다는 증거는 없다.

이제 일부 과학자들은 우리 우주의 상수(constants, 중력의 강도와 같은)가 태초부터 동일했다고 말한다. 이로 인해 우리에게는 두 가지 선택권이 남게 된다. 우리 우주가 생명체에 딱 맞는 조건을 갖고 있다는 것은 말도 안되는 우연의 일치이거나, 사물을 이끄는 숨겨진 힘이 있다는 것이다.

저자에 따르면 첫 번째 옵션은 실제로 가능성이 낮아 보인다. 두 번째는 “우주적 목적(cosmic purpose)”이라고 불리는 것으로, 우주는 생명을 유지하도록 설계되었음을 암시한다. 이는 16세기 사람들이 지구가 우주의 중심에 있지 않다는 것을 깨달았을 때와 마찬가지로 과학에 대한 우리의 이해를 뒤흔들고 있다.