우주에는 시작이 있다
호킹은 팽창하는 우주(허블의 발견, 1929)에서 시작하여 이를 거슬러 올라갑니다. 은하들이 현재 서로 멀어지고 있다면 과거에는 더 가까웠을 것입니다. 이를 외삽하면 무한한 밀도의 순간, 즉 약 138억 년 전의 빅뱅에 도달합니다. 일반 상대성 이론은 우주가 특이점에서 시작되었다고 예측합니다. 펜로즈-호킹 특이점 정리는 타당한 조건 하에 이것이 불가피함을 증명합니다.
공간과 시간은 경계가 없을지 모른다
이 책의 가장 독창적인 우주론적 주장: 무경계 제안(짐 하틀과 공동 연구). 지구가 가장자리가 없어서 남쪽으로 계속 가도 떨어지지 않는 것과 마찬가지로, 호킹과 하틀은 공간과 시간이 함께 경계를 가지지 않는다고 제안했습니다. '우주의 경계 조건은 경계가 없다는 것이다.' 우주는 특이점에서 시작되지 않았습니다. 시간 그 자체가 우주와 함께 존재하게 되었습니다. 빅뱅 이전에 '이전'은 없었습니다.
블랙홀과 호킹 복사
호킹은 자신의 가장 위대한 발견을 설명합니다. 블랙홀은 사건의 지평선 근처의 양자 효과로 인해 열 복사(호킹 복사)를 방출합니다. 이는 블랙홀이 천천히 질량을 잃고 결국 증발한다는 의미로, 일반 상대성 이론, 양자 역학, 열역학 사이의 심오한 연결 고리를 보여줍니다. 정보 역설(블랙홀로 떨어진 정보는 어떻게 되는가)이 제기되지만 해결되지는 않습니다.
시간의 화살
물리학 법칙은 (대부분) 시간 대칭적입니다. 즉, 시간의 순방향과 역방향 모두에서 동일하게 작동합니다. 그러나 우리는 명확한 시간의 화살을 경험합니다. 과거는 고정되어 있고 미래는 열려 있으며, 엔트로피는 증가합니다. 호킹은 세 가지 시간의 화살이 일치한다고 주장합니다. 열역학적 화살(엔트로피 증가), 심리적 화살(우리는 미래가 아닌 과거를 기억함), 우주론적 화살(우주는 수축이 아닌 팽창을 함)이 그것입니다.
'신의 마음'
호킹은 통일 이론에 대한 질문으로 책을 마무리합니다. 일반 상대성 이론과 양자 역학을 결합할 수 있다면, '우리는 신의 마음을 알게 될 것'입니다. 그는 이를 문자 그대로 의미하지 않습니다. 호킹은 무신론자였습니다. 이 문구는 완전한 물리 이론이 궁극적인 '왜'에 답할 것이며, 물리적 실재에 대한 완전한 지식을 의미하는 것입니다.
자주 묻는 질문
시간의 역사는 무엇에 관한 책인가요?
호킹의 책은 빅뱅과 우주의 기원, 블랙홀과 호킹 복사, 무경계 제안(우주는 허수 시간 안에서 시작이나 경계가 없음), 시간의 화살, 그리고 양자 역학과 일반 상대성 이론의 통일 이론을 향한 탐구를 다룹니다. 이 책은 과학이 우주의 기원과 구조에 대한 완전한 이해에 가까워지고 있다고 주장합니다.
무경계 제안이란 무엇인가요?
하틀-호킹의 무경계 제안은 우주가 초기 특이점을 가지지 않는다고 시사합니다. 지구가 지리적 가장자리를 가지지 않는 것처럼 시간에도 '가장자리'는 없습니다. 허수 시간에서 우주는 유한하지만 경계가 없는, 마치 구의 표면과 같습니다. 시간 그 자체가 우주와 함께 탄생했습니다. 그 이전에 무엇이 있었냐고 묻는 것은 남극점의 남쪽에 무엇이 있느냐고 묻는 것과 같습니다.
호킹은 신을 믿었나요?
호킹은 무신론자 또는 불가지론자였으며 종교적 언어를 은유적으로 사용했습니다. 그의 저서 《시간의 역사》에서 언급한 '신의 마음'은 신이 아닌 완전한 물리 이론을 의미합니다. 그는 2010년 공개적으로 다음과 같이 밝혔습니다. '나는 뇌를 부품이 고장 나면 작동을 멈추는 컴퓨터라고 생각합니다. 고장 난 컴퓨터를 위한 천국이나 사후 세계는 없습니다. 그것은 어둠을 두려워하는 사람들을 위한 동화일 뿐입니다.'