빅뱅은 실제로 무엇이었을까

‘폭발’이라는 말을 들으면 장소를 떠올리게 돼요. 한 지점에서 무언가가 터지고, 주변은 텅 비어 있으며, 파편이 그 안으로 날아가는 모습이죠. 빅뱅은 달랐어요. 날아가 들어갈 빈 공간도, 그 일이 일어난 장소도 없었어요. 뜨겁고 밀도 높은 상태가 모든 것을 채우고 있었고, 지금 있는 공간도 그 안에 포함돼 있었어요.

공간 안의 물질이 팽창한 게 아니라, 사물 사이의 거리가 커진 거예요. 흔히 쓰는 비유는 풍선에 점을 그려 놓는 거예요. 풍선을 부풀리면 어떤 점도 고무 위를 기어가지 않는데, 모든 점이 서로에게서 멀어져요. 풍선 표면에는 모든 것이 시작된 지점이 없어요. 그래서 우주에는 중심이 없고, 어떤 관찰자든 은하가 자신에게서 멀어지는 모습을 똑같이 보게 돼요.

이 이름을 만든 사람은 이론의 창시자가 아니었어요. 평생 경쟁 관계에 있던 영원한 우주 모형을 옹호한 천문학자 프레드 호일은 1949년 BBC 라디오 방송에서 이 표현을 사용했어요. 청취자들이 이해하기 쉽도록 다른 사람의 아이디어를 풀어 말한 거였죠. 그가 비웃는 뜻으로 말했다고 흔히 알려져 있지만, 호일 본인은 이를 부인했어요.

가장 중요한 단서는 빛이에요. 시작 후 약 380,000년이 지나 물질이 불투명한 안개 상태를 벗어날 만큼 식었고, 복사가 처음으로 자유롭게 날아갈 수 있게 됐어요. 이 빛은 지금도 날아오고 있으며 하늘의 모든 방향에서 동시에 도달해요. 절대영도보다 약 3도 높은, 고르고 차가운 배경 복사예요. 1965년에 우연히 발견됐고, 처음에는 안테나의 잡음으로 여겨졌어요.

두 번째 단서는 구성 성분이에요. 처음 몇 분 동안 충분히 뜨거웠을 때는 가장 가벼운 원자핵만 만들어질 수 있었고, 어떤 혼합물이 나와야 하는지 계산으로 미리 예측할 수 있었어요. 관측 결과는 계산과 일치해요.

이 이론이 설명하지 못하는 건 ‘0’이라는 바로 그 순간이에요. 방정식은 아주 초기의 뜨거운 상태부터 작동하지만, 바로 그 지점에서는 무너져요. 그곳에서 밀도가 무한대가 되는데, 이는 세계가 실제로 그렇게 생겼다는 뜻이 아니라 모형이 한계에 도달했다는 신호예요. ‘그 이전에는 무엇이 있었을까’라는 질문에는 아직 답이 없어요.