우주의 이론적 기원인 빅뱅 이후에 절대적인 혼돈(카오스)이 있었음을 입증하는 수학적 도구가 미국 과학자들에 의해 제시됐다고 사이언스 데일리가 보도했다.

노스웨스턴 대학 연구진은 `수리물리학상의 소통'(CMP) 저널 최신호에 `절대혼돈'을 탐지할 수 있는 수학적 도구들을 제시하면서 이를 우주의 진화에 관한 가장 보편적인 모델에 적용할 경우 초기 우주가 절대혼돈 상태에 있었던 것으로 나타난다고 밝혔다.

우주와 같은 한 계(系)의 시간적 진화 과정에서 아주 작은 사건이 매우 큰 변화로 이어지는 현상을 가리키는 `혼돈'이 절대적인가, 상대적인가 하는 문제는 일반상대성에 의해 결정되는데 일반상대성 이론에 따르면 시간은 그 자체로 상대적인 것이다.

이런 난제는 구체적으로 우주 전체가 카오스적인 활동을 한 적이 있는지를 명백하게 판단할 수 있느냐 없느냐 하는 문제와 직결돼 있다.

과거 여러 연구가 시사하는 것처럼 카오스가 상대적이라면 이는 대답할 수 없는 문제가 된다. 왜냐하면 각자 상대의 관점에서 볼 때 이동하는 서로 다른 관찰자들은 각기 다른 시간의 흐름에 따라 반대의 결론에 도달할 수 있기 때문이다.

연구진은 "카오스는 관찰대상 계의 성질이라기보다는 관찰자의 성질일 가능성이 있다는 해석도 있지만 우리의 연구는 각기 다른 물리적 관찰자가 계의 카오스적인 본질에 관해 반드시 일치하는 결과를 보여준다"고 말했다.

일반상대성 이론에서 이런 일치는 `상대론적 불변'으로 불리는데 연구진은 카오스 지표들이 본질적으로 상대론적 불변인 조건을 조성했다고 밝혔다.

이들은 "고전적인 일반상대성 이론에 따르면 초기 우주는 수축방향과 팽창방향 사이에서 수없이 많은 진동을 겪었다. 이는 반드시 지금의 상태와 같지는 않은 초기 우주의 진화가 빅뱅에 의해 마련된 초기 조건에 매우 민감하게 의존했음을 의미한다"고 지적했다.