표준 대폭발 이론과 암흑에너지

Representation

설명과 예측 개념을 다루는 글은 아래를 참고하면 좋다.

연역적 법칙 포섭 모형

2005 언어추론 42-43

216학파216

이 지문은 사고력의 원형에 가까운 세트로서, 다양한 개념 간 관계를 다루고 있다.

허블이 발견한 적색 이동 현상과 아인슈타인의 일반 상대성 이론은 표준 대폭발 이론의 지지 증거이다. 증거가 현상을 지지한다는 것은 "강화한다", "입증한다" 등으로 표현할 수 있다.

등방성 또한 표준 대폭발 이론을 강화하는 증거이다. 다만 이것의 발생은 설명하지 못한다. 즉, 모든 예측이 설명인 것은 아니다. 또한 이 이론은 평균 밀도가 임계 밀도에 가까운 이유도 설명하지 못한다. 출제자는 이를 제시문에서 '약점'으로 명명했다. 그런데 두 약점은 서로 그 범주가 미묘하게 구별된다.

• 등방성은 표준 대폭발 이론의 예측에 포함되지만 그것을 설명하지는 못했다.
• 평균 밀도가 임계 밀도에 가까운 것은 표준 대폭발 이론의 믿음 체계에 포함되지 않았고, 설명의 대상도 아니었다.

[가]에 따라 '지평선 거리'보다 먼 지점 간 접촉은 불가능하다. 급팽창 이론은 이 난점을 시간 축을 설정하여 해결했다. 그리고 급팽창을 통해 평균 밀도가 임계 밀도에 가까운 이유도 설명했다.

밀도에 관한 두 가지 개념은 각각을 다루는 방식에 차이가 있다.

• 평균 밀도: 측정의 대상
• 임계 밀도: (이론적) 계산의 대상

우주의 모양은 밀도 간 비교에 의해 결정된다. 이는 38-②에서 보듯이 밀도의 변화를 통한 것과 뉘앙스를 달리한다.

비중은 서로 경쟁적이다. 우주 밀도는 밀어내는 힘을 유발하는 암흑에너지와 당기는 힘을 발생시키는 암흑물질로 구성된다. 그런데 암흑에너지가 전체의 70%를 차지하므로 우주의 가속이 설명이 된다.

Filtering

• 38번 문항
  • ②: 우주의 모양은 밀도 간 비교에 의해 추정되는 것이다. 서로 다른 밀도를 비교하는 것과 어느 밀도의 변화를 보는 것은 다르다. 또한 측정의 대상은 임계 밀도가 아닌 평균 밀도이다. 여러 부분에서 적절하지 않은 선지이다.
  • ⑤: 평탄 우주는 표준 대폭발 이론 모델에서 고려되지 않은 요소이다. 이는 급팽창 이론이 등장했을 때 그제서야 설명되기 시작했다.
• 39번 문항: 팽창에 따른 냉각 과정에서 관측 온도는 팽창할수록 더 낮아진다. 또한 질량을 갖는 물질은 냉각 과정에서 모두 생성된 상태이므로 밀도의 정의에서 질량은 고정값으로 설정된다. 따라서 질량이 동일할 때 부피가 늘어나면 밀도는 줄어든다. 그러므로 고정 질량 상태에서 평균 밀도는 감소하여 특정 시점에는 임계 밀도보다 작아질 것이다.
• 40번 문항: <보기>의 정보를 지문과 결합하는 것이 중요했다. ⑤번 선지는 과학철학의 표상을 적나라하게 드러내는 출제자의 생각을 잘 보여준다. 사고 과정은 다음과 같이 요약된다.
  • ⑤: 표준 대폭발 이론은 설명력, 즉 설명의 범위에 한계가 있었기 때문에 '불완전한 이론'으로 불린다.
  • ①: 극초단파 복사가 우주 배경 복사로 받아들여진 것은 급팽창 이론이 등방성을 설명한 이전의 일이다.
  • ②: 등방성은 우주 배경 복사가 발견될 당시에 알려진 사실이었으며, 이는 표준 대폭발 이론의 지지 증거이다.
  • ③: 지평선 거리를 넘은 상호작용은 불가능하다. 급팽창 이론이 설명한 것은 우주 생성 초기에 지평선 거리 안에서의 상호작용이다.
  • ④: 구스의 급팽창 이론은 등방성을 설명하므로 이를 부인하는 것은 아니다.