우주는 점점 더 복잡해지고 있을지도 모른다
새로운 연구에 따르면 주요 우주론적 조사에서 수집된 데이터를 결합한 결과, 우주가 시간이 지남에 따라 더 복잡해지고 덜 “덩어리진” 상태가 되었음을 시사하며, 이는 우주 구조 형성에 대한 이전의 가정을 도전하고 있습니다. 이 발견은 “기능적 정보 증가 법칙”과 “조립 이론”과 같은 제안된 이론적 틀과 함께, 생명체와 비생명체 시스템 모두에서 더 큰 복잡성을 향한 보편적인 경향을 나타냅니다.
관측 증거: ACT와 DESI로부터
최근 아타카마 우주론 망원경(ACT)과 암흑 에너지 분광 기기(DESI)의 관측 증거는 우주의 진화하는 구조에 대한 전례 없는 통찰을 제공했습니다. ACT의 최종 데이터 공개와 DESI의 첫해 결과를 결합함으로써, 연구자들은 우주의 진화를 다차원적으로 조망하며 우주 물질 분포가 예상보다 덜 뭉쳐져 있음을 밝혀냈습니다. 이 “우주 CT 스캔” 접근법은 과학자들이 서로 다른 시기에 물질이 어떻게 뭉쳤는지를 추적할 수 있게 하며, 수십억 년에 걸친 물질의 중력적 영향을 직접적으로 살펴볼 수 있는 기회를 제공합니다.
이 연구의 주요 발견은 다음과 같습니다:
• 약 40억 년 전 물질의 예상 뭉침 정도에서 약간의 불일치가 나타나, 표준 우주론 모델에서 흥미로운 편차 가능성을 시사합니다.
• 우주가 138억 년의 역사 동안 “더 혼란스럽고 복잡해졌다”는 증거가 발견되어, 구조 형성에 대한 이전의 가정을 도전하게 합니다.
• ACT와 DESI 데이터를 결합함으로써, 고대 우주의 사진을 최근 사진 위에 겹쳐놓는 것과 유사하게 우주 시간을 층층이 쌓아볼 수 있는 강력한 도구를 제공합니다.
이러한 관측은 아인슈타인의 중력 이론과 구조 형성의 전반적인 일관성을 뒷받침할 뿐만 아니라, 우주의 진화를 완전히 이해하기 위해 추가적인 조사가 필요할 수 있는 미묘한 복잡성을 강조합니다.
기능적 정보 증가의 법칙
증가하는 기능적 정보의 법칙(The Law of Increasing Functional Information)은 Michael L. Wong 박사가 이끄는 연구진에 의해 제안되었으며, 우주에서 복잡성이 진화하는 방식에 대한 새로운 관점을 제공합니다. 이 법칙은 “시스템의 기능적 정보는 시스템의 다양한 구성들이 하나 이상의 기능을 위해 선택 과정을 거칠 경우 증가한다(즉, 시스템이 진화한다)“고 명시하고 있습니다. 복잡한 구조를 구축하는 데 필요한 최소 단계를 중점으로 하는 조립 이론(Assembly Theory)과는 달리, 이 법칙은 생명체와 비생명체 시스템 모두에서 복잡성을 증가시키는 선택 과정을 강조합니다.
이 법칙의 주요 측면은 다음과 같습니다:
• 다수의 구성 요소로 이루어진 시스템에 적용되며, 이러한 구성 요소는 여러 가지 방식으로 배열될 수 있습니다.
• 다윈의 진화론을 확장하여 비생명체 시스템도 포함합니다.
• “자연의 누락된 법칙”으로 묘사되며, 복잡성이 증가하는 경향을 체계화한 것으로 평가받습니다.
• 과학계에서 주목을 받았으며, 일부 전문가들은 이를 “탁월하고, 대담하며, 광범위하고, 변혁적”이라고 평가합니다.
이 제안된 법칙은 최근 우주론 연구에서 관찰된 복잡성 증가의 보편적 경향을 이해하기 위한 이론적 틀을 제공하며, ACT와 DESI 데이터가 보여준 “더 혼란스럽고 복잡한” 우주에 대한 잠재적 설명을 제시합니다.
조립 이론 응용
물리학과 생물학을 연결하며, 조립 이론(Assembly Theory)은 분자를 구성하는 데 필요한 최소 결합 형성 단계 수를 기반으로 한 복잡성의 정량적 척도인 분자 조립 지수(molecular assembly index)를 도입합니다. 이 이론은 “조립”을 복잡한 구조를 생성하는 데 필요한 선택 압력을 포착하는 물리적 양으로 정의합니다. 조립 이론은 우주생물학에서 실질적인 응용 가능성을 가지며, 높은 복잡성 임계값을 가진 분자를 식별함으로써 잠재적인 생명 신호를 탐지하는 도구를 제공합니다. 이 이론의 다양한 규모와 시스템에 걸친 복잡성을 이해하는 통합적 접근법은 우주 전반에 걸쳐 복잡한 구조의 진화를 분석하고 해석하는 우리의 능력에 있어 중요한 진전을 나타냅니다.
우주의 복잡성의 함의
관측된 물질 응집도의 감소와 더 큰 우주 복잡성으로의 경향은 후기 구조 형성에 대한 우리의 이해에 도전하며, 이는 암흑 에너지나 수정된 중력 이론과 관련된 알려지지 않은 과정을 암시할 가능성이 있습니다. 이러한 발견은 우주론과 기초 물리학 연구에 새로운 길을 열어주며, 과학자들이 우주의 진화에 대한 기존 모델을 재고하도록 촉구합니다. 현재의 불일치가 통계적으로 잠정적인 상태로 남아 있지만, DESI의 전체 데이터셋(2026-2030년 예상)과 같은 향후 심층 조사들은 더 결정적인 증거를 제공할 것으로 기대됩니다. 우주 진화에서 내재된 복잡성을 시사하는 관측 데이터와 이론적 틀의 융합은 우주의 장기적 발전을 개념화하는 방식에 패러다임 전환을 가져올 수 있으며, 단순한 균일성보다 복잡하고 분산된 구조를 선호하는 방향으로 나아갈 수 있습니다.