8.2 빅뱅 우주론: 단일 기원을 다시 서술하고 검증합니다

목차 ／ 제8장: 에너지 실 이론이 도전하는 패러다임 이론

도입과 목표:
세 가지 목표를 제시합니다. 첫째, ‘고온 빅뱅 연표’가 오래도록 주류였던 이유를 밝힙니다. 즉, 적색편이, 우주 마이크로파 배경(CMB), 가벼운 원소, 구조 성장을 하나의 연속된 이야기로 엮을 수 있었기 때문입니다. 둘째, 정밀·다중 탐사 시대에 이 네 가지 ‘이론적 기둥’이 어디서부터 난관을 보이는지 구체화합니다. 셋째, 통합 재서술을 제안합니다. 곧, 통계적 텐서 중력(STG)(§1.11)과 텐서 배경 잡음(TBN)(§1.12)이라는 두 배경 층이 일반화 불안정 입자(GUP)(§1.10)에 의해 지속적으로 공급된다는 큰 그림입니다. 단일한 매질–텐서 메커니즘으로 동일 관측군을 설명할 수 있다면 ‘한 번의 대폭발’만이 유일·필수의 기원 서사라고 볼 수 없습니다.

(이하에서는 ‘통계적 텐서 중력’, ‘텐서 배경 잡음’, ‘불안정 입자’를 초출 이후 한국어 표기로만 사용합니다.)

I. 주류 상의 핵심

핵심 주장:

• 우주는 고온·고밀로 시작했고, ‘팽창’하면서 냉각되었습니다.
• 초기 수분 내에 헬륨, 중수소, 소량의 리튬이 합성되었습니다.
• 플라스마–광자 분리 뒤 2.7 K의 CMB가 남았고, 미세 무늬가 초기 요동을 기록합니다.
• 미약한 요동은 중력에 의해 증폭되어 우주 거미줄과 은하가 자랐습니다.

이 서사가 지지된 이유:

• 적색편이 → CMB → 가벼운 원소 → 구조 형성이 하나의 시간축에서 매끄럽게 정렬됩니다.
• 파라미터가 적고 그림이 선명하며 ‘한 번의 대폭발’이라는 직관적 이미지가 전달이 쉽습니다.
• 적색편이, CMB, 가벼운 원소, 대규모 구조라는 네 기둥이 상호 보강합니다.

II. 네 기둥: 주류 → 난관 → EFT 재서술

A. 적색편이(허블–르메트르 관계)

1. 주류 해석:
   멀수록 더 크게 이동하며, 시공간의 균일한 신장으로 읽습니다.
2. 난관:

• 근·원거리 긴장: 지역 거리사다리/표준 촛불과 CMB 유도 값의 팽창률이 체계적으로 엇갈립니다.
• 방향/환경 지문: 정밀 잔차에서 방향·환경 의존이 나타나 단순 시스템오차로만 보기 어렵습니다.
• 경로 회계: 광선이 은하단·보이드·필라멘트를 지날 때의 효과를 한 장부로 합치기 어렵습니다.

3. EFT 메커니즘:

• 동일 장부에 두 가지 무색 기여:
  (a) 장력 퍼텐셜 유래 적색편이(TPR) — 원천과 관측자가 다른 텐서 기준면에 놓이며, 기준시계 차이가 무색 주파수 이동을 만듭니다.
  (b) 경로 진화 유래 적색편이(PER) — 전파 중 텐서 지형이 진화하고, 입·출구 비대칭이 순 무색 이동을 누적합니다.
• 근·원거리 긴장 완화: 차이는 서로 다른 장력사와 경로 묶음을 샘플링한 결과로 해석되며, 억지 평탄화가 필요하지 않습니다.
• 잔차의 지도화: 미소한 방향·환경 의존은 잡음이 아니라 텐서 등고선의 픽셀입니다.

4. 검증 포인트:

• 무색성: 동일 시선에서 각 대역이 함께 이동합니다. 강한 색 의존이 보이면 반례입니다.
• 방향 일치: 초신성 잔차, BAO 미편차, 약한 렌즈 수렴의 우선 방향이 공통화됩니다.
• 환경 추적: 조밀한 노드/필라멘트를 지나는 시선 잔차가 보이드 방향보다 체계적으로 큽니다.

B. 우주 마이크로파 배경

1. 주류 해석:
   ‘고온 빅뱅 → 플라스마 냉각 → 분리’의 열 잔광이며, 다극 스펙트럼과 E/B 편광이 ‘초기 요동 + 후반 소가공’을 담습니다.
2. 난관:

• 대각 규모의 불일치: 낮은 ℓ 정렬, 반구 비대칭, 콜드 스폿이 순 우연으로 보긴 어렵습니다.
• 렌즈 세기의 선호: 관측은 종종 최소 모델보다 다소 강한 CMB 렌즈를 선호합니다.
• 미약한 원시 중력파: 가장 단순한 초기사의 일부 신호가 보이지 않습니다.

3. EFT 메커니즘:

• 바탕색은 잡음에서: 강결합기에는 텐서 배경 잡음(불안정 입자 해체에서 되돌아오는 광대역 섭동)이 빠르게 열화되어 거의 완전한 흑체를 이루고 2.7 K를 정합니다.
• 비트는「膜」에 새김: 압축–리바운드가 ‘음향 비트’를刻み, 분리 시 피크/밸리와 E-백본이「撮影」됩니다.
• 렌즈와 “서리”: 통계적 텐서 중력이 E→B 변환과 소규모 둥글림을 만들고, 약한 텐서 잡음이 모서리를 부드럽게 합니다.
• 인플레이션 대체—높은 초기 전파 상한: 고장력·완만한 하강기에는 실효 전파 상한이 높고, 블록 재도식과 함께 대각 온도차를 재빨리 고르고 원거리 동위상을 세웁니다. 외부의 “초신장”은 필요 없습니다.
• 대각モチーフの居場所: 반구 비대칭・저 ℓ 정렬・콜드 스폿은 초대형 텐서 텍스처와 PER의 합동 지문으로 설명됩니다.

4. 검증 포인트:

• E/B–κ 결합 강화: 더 작은 스케일에서 B–수렴 상관이 커지며, 약한 렌즈 통계와 공지도합니다.
• 경로 기원 무색 인상: CMB 관련 온도 패치가 주파수에 무관하게 동位相 이동합니다.
• 렌즈 세기 단일화: 같은 텐서 포텐셜 지도가 CMB/은하 렌즈 모두의 잔차를 줄입니다.

C. 가벼운 원소(중수소·헬륨·리튬)

1. 주류 해석:
   ‘원시 핵합성’이 분 단위로 D/He/Li를 고정합니다. D/He는 양호, Li는 높습니다.
2. 난관:

• 리튬 문제: D/He를 흔들지 않고 Li를 낮추기 어렵습니다. 표면 소모, 반응률 재평가, 이색적 주입은 대가가 큽니다.

3. EFT 메커니즘:

• 장력이 정하는 창(고장력·완만 하강): 부드러운 하강이 ‘가열/정지’ 타이밍을 정해, ‘D 병목 → Be/Li 생성’ 구간을 약간 이동시키되 열적 골격은 유지합니다.
• 둘은 유지 하나는 조정: D/He를 지키고, 창 가장자리 타이밍·플럭스 미조정으로 Li를 온건히 낮춥니다.
• 미세 “추가타”는 허용 내: 매우 약하고 짧은, 선택적 중성자/소프트 광자 주입(불안정 입자의 통계적 잔향)은 CMB µ-왜곡과 D/He 허용차로 제한되며, Be/Li만 치우치게 낮출 수 있습니다.

4. 검증 포인트:

• 플랫폼 약한 방향성: 극저 금속성 별 집단에서 Li 플랫폼의 미세한 편차가 텐서 지도와 약하게 상관합니다.
• 연쇄 일관성: 장력 창이 유발하는 CMB 미세 파라미터·바리온 음속 변화의 방향이 Li 수정 방향과 일치합니다.

D. 대규모 구조(우주 그물과 은하 성장)

1. 주류 해석:
   초기 미세 무늬가 ‘암흑 비계’에서 자라고, 바리온 물질이 유입되어 필라멘트–벽–결절–보이드가 됩니다.
2. 난관:

• 소규모 위기: 서브헤일로 수, 중심 밀도 형상, 초고밀 왜소 은하 등은 무거운 피드백 패치를 요구합니다.
• 너무 이르고 너무 비대: 높은 z에서 지나치게 성숙/치밀한 대상이 나옵니다.
• 동역학이 “너무 정돈”: 회전곡선이 가시 질량–추가 견인 사이를 이례적으로 빽빽히 묶습니다.

3. EFT 메커니즘:

• 통계적 텐서 중력이 추가 견인 제공: 에너지 바다의 통계적 텐서 응답이 더 끄는 힘을 만들며 입자 ‘동물원’을 가정하지 않습니다. 소규모에서 퍼텐셜을 부드럽히고 중심을 핵화해 cusp–core·too big to fail을 완화합니다.
• 조기 효율 유도(고장력·완만 하강): 높은 전파 상한이 수송·병합을 빠르게 하며 추가 견인과 곱혀 극단적 피드백 없이도 조기 고밀화가 가능합니다.
• 하이-k 절단·서브헤일로 취약: 텐서 코히런스 스케일이 고k 요동을 억제해 씨앗을 덜고, 핵화 뒤에는 결속이 얕아져 조석에 약해 밝은 위성이 자연히 줄어듭니다.
• “정돈”은 구조적 귀결: 통일 텐서 커널이 가시 분포를 추가 견인으로 사상하여 바깥 원반 평탄화·방사 가속 관계·빽빽한 바리온 Tully–Fisher를 동일 외장 필드로 설명합니다.

4. 검증 포인트:

• 단일 커널·다중 용도: 같은 텐서 커널이 회전곡선과 약한 렌즈 수렴을 함께 맞추고, 잔차는 환경에 따라 체계 변동합니다.
• 잔차 공방향: 속도장과 렌즈 맵 잔차가 공간적으로 같은 방향을 가리킵니다.
• 조기 고밀화율: 고 z 치밀 은하의 빈도가 고장력 완만 하강의 진폭·지속과 정량 부합합니다.

III. 통합 재서술(네 돌을 한 판에)

• 기원은 ‘점 폭발’이 아니라, 전역 ‘잠금 해제’ 이후의 고장력 완만 하강사입니다.
• 질서가 빠른 이유: 높은 전파 상한과 블록 재그림이 짧은 시간에 원거리 등온·동위상을 확립합니다(지평선/균일성).
• 질감이 남는 이유: 하강 중 텐서 배경 잡음이 광대역 섭동을 넣고, 텐서 지형의 선택 필터가 몇몇 코히런스 길이를 초기 텍스처로 동결, 통계적 텐서 중력이 성장 가이드로 바꿉니다.
• 조기 성숙·“규칙성”의 이유: 통계적 텐서 중력이 매끈히 받쳐 주고, 통일 텐서 커널이 가시 분포를 일관된 추가 견인 스케일로 사상하며, 높은 전파 상한이 고밀화·수송을 가속합니다.
• 한 지도 다용도: 동일 텐서 포텐셜 지도가 적색편이·CMB 렌즈·약한 렌즈·회전곡선의 잔차를 동시에 줄입니다.

IV. 크로스-프로브 테스트(약속을 체크리스트로)

• 방향 정렬: 적색편이 잔차, CMB 저 ℓ, 약한 렌즈 수렴, 강한 렌즈 시간 지연의 미편차가 같은 우선 방향을 가리킵니다.
• 무색 제약: PER과 TPR이 모든 대역을 함께 이동시킵니다. 강한 색 의존은 반례입니다.
• 단일 지도 재사용: 같은 basemap이 CMB·은하 렌즈 모두의 잔차를 낮춥니다. 별도 지도가 필요하면 반증입니다.
• 조기 패스트트랙: 고 z 치밀 구조의 발생률이 고장력 완만 하강의 진폭/기간과 맞습니다.
• B–κ 상관의 소규모 증강: 작은 스케일로 갈수록 B–수렴 상관이 강해지며, 통계적 텐서 중력의 “주름세기”와 합치합니다.

V. 자주 묻는 질문—짧은 답변

• 초기의 고온을 부정합니까? 아닙니다. ‘폭발점’을 고장력 완만 하강기로 치환합니다. 고온은 축적 장력의 재가열에서 옵니다.
• 기존 적합을 망치나요? 아닙니다. D/He와 CMB 본체는 유지되고, 리튬 긴장과 대각 이상은 물리적 귀속처를 얻습니다.
• 모든 것을 환경 효과로 돌리나요? 아닙니다. 재현 가능한 방향/환경 패턴만 증거로 삼고, 나머지는 통상적 시스템 관리에 둡니다.
• 우주는 ‘팽창’합니까? 관측적으로 “멀수록 더 붉다”는 사실입니다. 여기서는 TPR + PER의 합성으로 설명하며, 전역 기하 신장만이 유일 해는 아닙니다.

VI. 요약하면

• 네 기둥, 하나의 기반: 적색편이·CMB·가벼운 원소·구조 성장은 에너지 바다와 텐서 지형이라는 동일 물리에 선다.
• 단일 기원은 더 이상 유일·필수 아님: 하나의 매질–텐서 메커니즘이 여러 ‘불일치와 난제’를 횡단 해결하면 ‘한 번의 빅뱅’은 필수 출발점이 아닙니다.
• 방법론 이득: 가정을 줄이고 이전성을 높여 흩어진 이야기를 합성 지도 하나로 묶고, 구호가 아니라 검증을 중심에 둡니다.

‘실과 바다’의 상에서 네 기둥은 공용 텐서 포텐셜 지도로 재배치됩니다. 바탕은 텐서 잡음이 검게, 박동은 결합 음향이 고정하고, 길은 통계적 텐서 중력이 깎으며, 적색편이는 포텐셜 차와 경로 진화가 함께 빚습니다.