빅뱅만큼 성공적인 우주 이론의 경우, 발기인이 우연히 발견해야 할 합병증의 수를 깨닫는 것은 놀라운 일입니다. 아인슈타인의“필드 방정식”에 대해 가장 뛰어난 러시아 수학자이자 기상 학자 인 알렉산더 프리드먼 (Alexander Friedmann)의 불행한 인물로 시작하자.
1917 년에 아인슈타인은 아마도 너무나도 보이지 않는 것처럼 보이지만, 필드 방정식을 사용하여 전통적인 뉴턴의 견해와 같은 우주의 모델을 도출 할 수 있다고 주장했다. 아인슈타인 모델의 차이점은 뉴턴이 무한한 크기가 유한하다는 것입니다.
Friedmann은 이것은 아인슈타인의 너무 보수적이라고 생각했다. 그는 대신 아인슈타인의 모델을 많은 우주의 한 예로 보았다. 1922 년에 유럽 최고의 과학 저널 Zeitschrift für Physik 에 출판 Friedmann은 아인슈타인보다 훨씬 역동적 인 세 가지 종류의 우주 론적 모델을 도출했습니다. 하나는 특이점에서 확장 된 구체와 같은 긍정적 인 곡률의 유한 한 우주였습니다. 두 번째 :부정적인 곡률의 열린 무한 우주는 무한한 크기의 안장처럼 묘사 될 수 있습니다. 그리고 마지막으로 :평평한 평면 인 제로 곡률의 우주 - 점점 느리고 느린 속도로 확장되어 무한대로 해안.
프리드먼의 1922 년 신문은 언론에서 태어났다. 그러나 아인슈타인은 1 년 후 그것을 읽었을 때 너무 혼란스러워서 프리드먼이 수학적 오류를했다고 주장하는 반박을 서둘러 썼다. 그러나 Friedmann은 자신의 대답을 분명히했을 때, 아인슈타인이 잘못된 계산을 한 것은 아인슈타인이었습니다. 아인슈타인은 그의 주장을 철회했지만 그럼에도 불구하고 프리드먼과 같은 우주는 수학적 구성이나“호기심”일 수 있다는 그의 의견을 유지했다.
그의 모든 독창성을 위해, 그것은 빅뱅 이야기에서 프리드먼의 역할이 끝나는 곳이었습니다. 1925 년, 레닌 그라드에서 메인 지구 물리학 전망대의 감독이 된 후, 37 세의 그 남자는 기록적인 풍선 비행을 한 지 얼마되지 않아 장티푸스 열병으로 이루어졌습니다. 그러나 그의 아이디어는 없어서는 안될 증명이 될 것이다. 그는“우주의 확장”이라는 문구를 소개했을뿐만 아니라“빅뱅의 아버지”로 알려진 사람은 우주의 발전, 우주론에 대한 일반적인 상대성을 가장 먼저 적용했기 때문이라고 주장했다.
같은 해에 벨기에 사제이자 물리학 자 Georges Lemaître는 Friedmann의 발자취를 따라 가기 시작했고 나중에 Friedmann이 제대로 한 것을 알게 될 것입니다. 그러나 Lemaître는 빅뱅을 모델링하지 않았습니다. 아직 아님. Lemaître가 한 일은 기본적으로 아인슈타인의 영원한 정적 모델과 진화 할 수있는 다리를 건설하는 것이 었습니다. 그는 시간이 지남에 따라 확장되고 평평 해지는 기원에서 정적 아인슈타인 우주를 썼다.
Lemaître는 과학자들이 자신이 독립적 인 은하임을 깨닫기 전에 먼 성운에 대한 적절한 수의 천문학적 관찰을 수집했습니다. 이러한 관찰을 사용하여 Lemaître는 주어진 균형 성운이 더 멀리 떨어져있을수록 거리 공간으로 더 빨리 물러 가고 있음을 보여주는 확장 궤적을 매우 대략적으로 그렸습니다. 그는 이것이 우주의 확장의 증거로 간주 될 수 있다는 논문을 썼다.
이것은 급진적이었습니다. 그러나 알 수없는 이유 때문에, 그는 프랑스어로 모호한 벨기에 저널에 출판함으로써 아무도 그것을 알아 차리지 않을 것이라고 거의 보장하지 않았다. 2 년 후, 1929 년 미국 천문학 자 에드윈 허블 (American Astronomer Edwin Hubble)은 경기 침체를 보여주는 더 많은 은하를 보여주는 헤드 라인을 만들었습니다. Hubble 자신은 확장 된 우주의 개념에 대해 상당히 보수적 이었지만, 아이디어를지지하는 우주 학자들은 그의 발견을 환영 할 것이라는 것을 알고있었습니다.
지금까지 아인슈타인조차도 그들을 으 rug 할 수 없었습니다. 1930 년 초, 그와 다른 물리학 자들은 영국에서 Arthur Eddington 경이 운영하는 왕립 학회에서 만났으며 Hubble의 새로운 측정과 일치하는 우주 학적 모델에 동의하려고 노력했습니다. 그는 몇 달 후 회의에 대해 들었을 때, Lemaître는 1927 년 신문을 케임브리지에서 멘토였던 Eddington에게 분개했습니다. 그가 그것에 대해 모든 것을 잊어 버렸다고 말하면서, Eddington은 서둘러 에세이를 영어로 번역했습니다. 마침내 Einstein :Lemaître의 논문은 아인슈타인의 모델을 우주의 초기 조건으로 통합 한 확장 모델이 모두 동의 할 수있었습니다.
그러나 Lemaître는 만족하지 않았습니다. 1931 년까지 그는 아인슈타인의“초기 조건”상태가 안정적 일 수 없다고 믿게되었습니다. 그는 Friedmann으로 되돌아 가면서 우주가 처음에는 환상적으로 밀집된 커널에서 시작하여 바깥쪽으로 확장되었을 것이라고 그의 원래 원자 가설 (본질적으로 Big Bang 1.0)을 제안했습니다. “창조의 순간에 폭발하는 우주 계란은 폭발하는 우주 계란이 폭발했습니다.
이것은 아인슈타인, 에드 딩턴 및 다른 동료들에게는 너무 많았습니다. 그들은 일시적인 기원을 가진 우주의 형이상학 적 영향을 싫어했습니다. 일부 사람들이 그 뒤에 숨어있는 것을 보는 것은 너무 유혹적이었습니다.
나치즘이 전 세계 과학자들의 우선 순위를 극적으로 바꾸면서이 시점에서 진전이 중단되었습니다. Lemaître는 그것을 알지 못했지만 Friedmann과 같은 사가에서 자신의 역할은 끝났습니다. 물리학 자에게는 일반 상대성 이론과 우주론에 대한 연구는 전쟁 노력과 양자 역학에 대한 관심이 높아지는 데 뒷받침되었습니다. 독일 점령하에 벨기에에 국한된 Lemaître (및 좁게 생존 한 연합국 폭탄 테러)는 컴퓨터와 천체 역학의 문제에 관심을 돌렸다.
그러나이 기간 동안 빅뱅 아이디어는 1930 년대 소비에트 연방을 탈출하여 미국에 왔던 화려한 우크라이나 물리학자인 조지 가머 (George Gamow)와 함께 붙잡 혔습니다. 보안 허가가 아닌 맨해튼 프로젝트에서 일할 수 없었기 때문에, 가마우는 또 다른 퍼즐로 자신을 바쳤다.
Gamow는 1920 년대 초 Friedmann의 발에서 상대성 이론을 처음으로 연구했습니다. 미국에 들어간 후, 그는 주제로 돌아와서 자신의 학생들을 입양했습니다. 유럽 난민 Ralph A. Alpher와 Robert Herman. 그는 두 명의 조숙 한 물리학 자들이 Lemaître와 비슷한 우주의 모델을 만들도록 썼다. 차가운 원래 원자로 시작하기보다는 뜨겁고 초현실적 인 상태를 가정했다.
이것만이 Gamow, Alpher 및 Herman은 핵 합성이 수소와 헬륨을 철분으로“요리”하는 것을 허용 할 수 있습니다. 그들은 핫 빅뱅 (Hot Big Bang) 모델의 즉각적인 결과 중 하나는 우주 전자 레인지 배경 방사선으로 알려진 원시 불 덩어리의 방사선이 여전히 감쇠 된 파장에도 불구하고 여전히 우주에 스며들 수 있다는 것입니다. Alpher는 약 5 도의 Kelvin 의이 배경 방사선에 온도를 계산했습니다.
그러나 1948 년에 출판 된 Gamow, Alpher 및 Herman의 논문은 Friedmann과 Lemaître와 마찬가지로 다시 한 번 무시되었습니다. 아마도 우주 배경 방사선을 찾기 위해 동료들에게 결론을 내리지 못했을 것입니다. 상황이 다르게 판명되면 Gamow는 DNA의 발견에서 영감을 얻은 후 1950 년대에 유전학을 연구하기 위해 우주론을 남기지 않았을 수 있습니다. 아마도 Alpher와 Herman은 학계를 떠나 산업으로 이동하지 않았을 것입니다.
이론가와 실험자들이 마침내 급여 흙을 쳤던 것은 1965 년이 되어서야했다. Robert H. Dicke 및 P.J.E. 프린스턴 대학교 (Princeton University)의 Peebles는 Gamow의 학생들과의 작품을 알지 못했지만 초기 우주의 불 덩어리 상태에서의 확장에 기초하여 배경 방사선의 세부 사항을 알아 냈습니다. Alpher와 Herman과 마찬가지로 Dicke와 Peebles는 배경 소음이 켈빈 3도에서 5도 사이에 측정 될 것이라고 예측했습니다.
그들은 스스로를 측정하기 위해 라디오 탐지기를 만들었지 만 운 좋게도 다른 사람이 배경 소음을 먼저 접한 것을 발견했습니다. Bell Labs에서 일하는 두 명의 물리학자인 Arno Penzias와 Robert Wilson은 뉴저지에서 방사선 계를 준비하고 있었고 신호를 우연히 발견했습니다. Penzias와 Wilson은 그들이 감지하고있는“소음”이 지구 기반의 간섭이라고 생각했습니다. 그들의 실제 목표, 먼 별들 사이의 깊은 공간에서의 무선 신호.
그들이 3도 이상으로 측정 한이“소음”에 대해보고했을 때, Dicke와 Peeples는 즉시 그 중요성을 인식하고 그들과 연락을 취했습니다. 두 그룹은 연구를 개별적으로 발표했습니다. 우주 전자 레인지 배경 방사선으로 판명 된 것이 발견 된 것은 초기 우주의 폭발에 대한 방사선 측면에서 에코 인 빅뱅의 가장 강력한 증거로 여겨졌다.
획기적인 발견은이 듀오 중 하나 인 노벨상을 수상 할 것입니다. 1978 년에 그해의 물리학상은… Dicke와 Peeples가 아닌 Penzias와 Wilson에게 갔다. Dicke와 Peeples는 빠진 느낌이 들었습니다. 그러나 Alpher와 Hermann은 특히 쓰라린 일이었습니다. 그들은 산업을 위해 학계를 떠나는 것이 그들에 대해 부당하게 계산되었다고 느꼈습니다. Lemaître와 Gamow는 둘 다 오래 죽었습니다.
예를 들어, 알렉산더 프리드먼 (Alexander Friedmann)은 1925 년에 40 세가되기 전에 사망하지 않았던 이론의 진보가 얼마나 다른지 추측 할 수있다. 그와 그의 학생 조지 가모는 1930 년대에 Lemaître와 힘을 합쳐서 더 빨리 뜨거운 빅뱅 모델을 개발했을까요? 그들은 몇 년 전에 우주 전자 레인지 배경 방사선을 예측했을까요?
확실히 보이는 것은 과학의 가장 큰 이론이 예측할 수없는 장애물에 휩싸인 경우에도 조만간 새로운 사람이 횃불을 이행하기 위해 온다는 것입니다. 너무 나쁘다. 너무 나쁘다. 너무 나쁘다. 종종, 결승선을 가로 질러 가지고 다니는 사람들은 모든 크레딧을 얻는 것처럼 보인다. 그러나 역사는 Penzias로가는 길과 Wilson의 인정이 다른 사람들의 불운으로 어떻게 흩어 졌는지 보여줍니다.
John Farrell은 의 저자입니다 어제없는 날 :Lemaiître, 아인슈타인 및 현대 우주의 탄생.
시계 : 프린스턴 물리학 자 폴 J. 스타인 하르트는 iggss 보슨이 우주론과 관련이있는 것에 관한 것입니다.
리드 이미지는 ARS Electronica/Flickr을 통해 CERN이 제공됩니다.
