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초끈이론

작성일 2022-02-22
[요약] 자연의 모든 입자와 힘을 작은 초대칭 끈의 진동으로 모델링하여 원리를 밝히려는 이론 초끈이론(Super-string theory)은 모든 물질은 진동하고 있는 매우 작은 끈들로 이루어진다고 한다. 우주를 구성하는 최소의 단위가 구 형태가 아닌 끊임없이 진동하고 있는 끈으로 보는 것이다. 그리고 끈들이 진동하는 패턴에 따라 각기 입자마다 고유한 성질을 생긴다고 본다. 초끈이론은 우주의 구성요소를 '끈'이라고 보는 가정에서 출발하고, 우주를 생성과 소멸의 과정으로 보는 빅뱅이론과 달리 영원히 성장과 수축을 반복하는 존재로 본다. 또 우리가 살고 있는 우주 외에 수많은 다른 우주가 각각의 물리법칙에 따라 존재한다고 가정한다. 인간은 그동안 우주를 구성하고 있는 궁극의 입자를 찾기 위해 노력했지만, 기본 입자들의 수는 오히려 늘어만 갔다. 그러나 초끈이론으로 설명한다면 이러한 입자들은 단지 서로 다른 주파수로 진동하는 끈에 불과하고, 현재 우리가 존재하는 4차원(상하, 전후, 좌우, 시간)이 아니라 10차원 혹은 11차원으로 만물의 법칙을 설명한다. 초끈이론은 1970년대 초부터 등장하기 시작해, 1980년대 미국의 이론물리학자 존 슈바르츠(John H. Schwang)와 잉글랜드 물리학자인 마이클 그린(Michael B. Green)에 의해 본격적으로 대두되었다. 끈이론에서 발전한 이론으로, 기본적으로 상대성이론과 양자론의 충돌을 설명하기 위해 만들어진 이론이다. 시간·공간·중력의 원리 등을 바탕으로 우주 전체의 모습을 거시적 연속성으로 보는 상대성이론으로는 불확정성원리에 의해 움직이는 미시적인 세계는 설명할 수 없다. 미시적인 입자들을 불확정적인 확률로 기술하는 양자역학으로는 거시적인 우주의 모습을 기술할 수 없다. 따라서 궁극적인 우주의 원리를 설명하려 할 때 이 두 이론은 결국 충돌할 수밖에 없다. 이 점을 무시하고 두 이론의 식을 통합하면 확률이 무한대라는 결과가 나왔기에 두 이론을 알맞게 통합하기 위해 만들어진 이론이 바로 이 초끈이론이다. 그러나 우주의 최소 단위인 끈이 시간의 변화에 따라 어떤 특이성을 가지는지, 즉 우주가 왜 갑자기 성장을 하게 되었는지 등에 관한 이유를 입증하지 못한다. 기본적 가정으로 세운 주장들이기 때문에 실험으로 확인될 희망이 거의 없어서 아직까지는 불완전한 이론으로 남아 있다.
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