1. 개요
Cosmological principle우주원리는 거시적으로 본 우주의 밀도가 일정하고, 등방적일 것이라는 우주론의 가정이다. 우주원리의 개념을 처음 제시한 사람은 아이작 뉴턴으로 그는 당시 만유인력에 의해 우주가 붕괴하지 않는 이유를 무한히 넓고 균일하게 펼쳐져 있는 별들의 분포 때문으로 보았다. 1920년대 외부 은하의 발견으로 우주원리는 현대 천문학에서 보편적으로 다뤄지게 되었다.
아인슈타인 방정식의 해 중 하나인 FLRW 계량은 우주원리에 기반하여 팽창하는 우주를 가장 간단한 형태로 설명하기 위해 도입되었다. 이후 실제 관측 결과가 이를 뒷받침하면서 FLRW 계량에 기반한 우주론은 암흑물질과 암흑에너지가 추가된 표준 우주 모형으로 발전한다.
2. 관측을 통한 우주원리의 입증
은하 수준, 혹은 그보다 작은 규모에서 봤을 때 우주에 존재하는 물질의 밀도 분포가 기본적으로 불균일하다는 점은 잘 알려져 있다. 은하와 은하 밖 공간 사이의 차이는 말할 것도 없고 우주 공간상에서 은하들의 분포 양상을 말해주는 거미줄 같은 형태의 우주 거대 구조에서도 은하단과 거대공동 사이의 밀도 차이는 확연하게 나타난다.하지만 이러한 우주 거대 구조의 자세한 패턴이 보이지 않을 정도로 거대한 규모의 스케일에서 은하 및 물질들의 분포를 그려보면 결국 우주의 밀도는 균일한 값으로 수렴하는 것이 확인된다. 우주 거대 구조의 패턴 또한 특정 방향에 대한 선호도가 없어 어느 각도로 보더라도 동등한 모습을 보인다.
우주배경복사의 관측 결과는 우주의 밀도가 매우 균일한 상태에서 출발했다는 것을 직접적으로 증명해주고 있다. 1970년대 이후로 계속 작성되고 있는 우주 지도에서도 은하의 분포가 거시규모에서 일정한 밀도에 수렴하는 것이 관측되면서 우주원리는 높은 설득력을 얻게 되었고, 빅뱅 우주론과 인플레이션 우주론의 직접적인 증거가 되었다.
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| 우주배경복사의 관측결과[1] |
우주원리는 많은 학자들에 의해 인정받고 있는데, 이를 가정하면 우주를 물리적으로 기술하는 것이 훨씬 쉬워지기 때문이다. 우주원리가 참이라고 가정하면 거시적으로 보았을 때 우주의 어느 위치를 보더라도 다른 위치와 물리적으로 그 특징이 동등하다고 볼 수 있게 된다.
3. 비판
현재 표준 우주 모형에서 우주원리는 필수적인 요소로 받아들여지고 있지만 우주원리에 위배되는 것 같은 관측 결과 또한 존재하고 있다. 거대 퀘이사군이나 초거대 공동, 헤라클레스자리-북쪽왕관자리 장성과 같은 구조는 그 크기만 수십억 광년을 넘어가고 있는데, 우주에 이 정도 크기의 특이 구조가 형성될 수 있는지에 대해서 논란이 존재한다.또 다른 한 가지 중요한 포인트는 우주배경복사나 은하 분포 지도를 통해 알 수 있는 정보는 최소한 관측 가능한 범위 내에서는 우주가 균일하다는 사실일 뿐이라는 점이다. 관측 가능한 영역을 넘어서는 영역의 우주에 대해서까지 우주원리가 지켜질 지는 현재로선 알 수 없다.
악의 축 문서도 참조.