최근[지지난주?] 한 지인으로 부터 재미있는 이야기를 들었다.  나는 그 친구와 만나 이야기를 나누는 것을 좋아한다. 내가 관심있는 물리에 대한 많은 이야기는 그 친구에게 나왔으니 ㅎㅎ [나는 종종 수학 이야기를 하곤 하는데...;]

아무튼 써스킨드의 팬(?)인 나는 그의 우주의 풍경 책을 통해 landscape 이론을 접했는데 그 친구가 최근에 물리학자 vafa 에 의해  landscape 이론에 대한 반박(?)으로 swampland 이론이란 것이 등장했다고 전해왔다!  [관련 글 -[과학, 잡담] 과학과 종교 //인류원리 // Feat 빅뱅이론](https://steemkr.com/kr-science/@beoped/sfk9x-feat) 

이게 먼 말인가? 일단 swampland 는 우리말로 늪이란 뜻이고 landscape 란 말은 풍경이라는 뜻이다. 


이 swampland 라는 것이 존재해  landscape를 둘러싸고 있고, 이 것이 finite 한 우주를 도출(?) 할 것이라고, 그는 흥분한(!?) 상태로 소리를 질러댔다. 

이 말을 잘 표현하는 슬라이드 한장을 구글링 끝에 찾았다. 

![image.png](https://ipfs.busy.org/ipfs/QmUVNycvGAvZPbuhMvB99Wr7qaC2HMhj8daz2tf7YJxLPQ)


일단 그 친구가 흥분한 이유를 알기 위해선 landscape 이론과 swampland 이 말하는 바를 알아야 한다. 전문적인 이야기인데 나도 그 친구에게 한번 듣고 찾은 바를 정리해 보았다. 

 양자중력을 기술하는 초중력 혹은 초끈이론은 일반적으로 고차원의 이론(10,11,12)이다. 
 이를 저 차원(실제로는 우리가 살고 있는 4차원의 시공간)의 유효장론(effective field theory)[표준모형을 포함하는 이론을 말한다] 으로 기술하기 위해 소위 말하는 조밀화(compactification- 4차원 이외의 다른 여분 차원을 조그만 사이즈로 마는 과정을 말한다] 을 하다보면 대략 10^{1000}개의 vacuum 이 등장하고 이때 등장한  엄청난 수의 vacuum (우주)를  landscape 라고 한다. 

![image.png](https://ipfs.busy.org/ipfs/QmPVw2aymN19Tq2sy6fhj3HT2vLg3gHMXgamFHbqUKqKr6)

[예전에 썻던 글 [과학] 우주의 시작과 인플레이션 이론 // Beginning of the Universe 일부](https://steemit.com/kr-science/@beoped/6nozrn)

or 

![image.png](https://ipfs.busy.org/ipfs/QmdbCLhTSrqvWyBN22ZUGat2CeNWQSt9QmLxH1isYmNRRm)

[위키-String theory landscape의 칼라비 야우 관련 섹션](https://en.wikipedia.org/wiki/String_theory_landscape)


좀 전문적으로 말하면 이러한 landscape, 을 기술하는 척도, vacuum은 어떤 초중력/초끈이론에서 시작했고 그 이론에서 보존되는 supercharge 가 몇개이며 어떤 공간에 어떤 방식으로 compactification을 하였느냐 에 달려 있다. [이 것에 의해  vacuum 의 갯수(?)가 결정된다. 이런 supercharge 가 compactification 과정에서 얼마나 보존되는가가 핵심이다.]

이는 어떤 compactification manifold 를 선택하느냐, 혹은 flux 나 brane 을 추가하느냐 아니냐로 정해지는데 칼라비 야우 공간(CY_3)만 생각해도 저렇게 많은 경우의 수가 나오니...

참고로 IIB 에서 등장한 12차원의 F-theory 를 4차원으로 flux compactification 을 사용하면 대략 10^{272000} 개의 vacuum, 전에 적었던 숫자보다 엄청나게 많은 수의 우주가 나온다.  ㄷㄷ

그래서 인지 이 landscape 이론을 부정적으로 바라보는 사람들이 꽤 있다. 
일단 그 많은 우주 중에는 분명 서로 정확히 같은 것도 있을 것이고,  또 서로 대칭(dual) 이 되는 것도 있을 것이다, 엄청나게 많은 경우의 수 중에 일일이 경우를 제거해 나가기란 쉽지가 않다. 또 저 많은 이론들을 모두 다 조사하는 것은 무의미하다. 

그래서 많은 연구자들은 4차원의 유효한 이론 (유효장론-Effective field theory) 로부터 거꾸로 높은 차원의 이론을 생각하기 시작했다. 끈이론을 연구하는 사람들은 주로 끈 이론만이 유일하게 재규격화가 되는 중력이론( 좀 더 엄밀하게는 UV completion- short distance 즉 high energy 도 잘 기술 가능) 생각하기에 그들은 그 4차원의 유효장론을 10차원, 11차원, 혹은 12차원 까지 올리는 시도를 하고 있다. 

이러한 연구들에 많은 우주론 학자와 끈이론 학자들이 뛰어들어 수행하고 있다. 

이런 상황에 vafa 가 찬물을 끼얻는 이론, 가설을 제시한 것이다. 

바로 늪지대, swampland 이론 혹은 conjecture! 

Swampland 는 비교적 최근 등장한 이론으로 일관적 있는(여기에서 consistent 란 말은 standard model 을 포함한다는 의미인듯) 저에너지 물리 모델이지만 궁극적으로 중력과 상호작용을 하지 않는 이론을 말한다. 

원문을 그대로 쓰자면 

> The set of low energy physics models which look consistent but ultimately are not when coupled to gravity, is called the "swampland"

그리고 vafa 와 그의 동료 연구자들은 이러한 swampland 의 조건들을 연구하기 시작했다. 

현재 대략적으로 10가지 정도의 기준이 있다. 

![](https://cdn.steemitimages.com/DQmZN1JfWVWzpx7nd2KtojzczpPMjzaHesefo9nieoh4grf/image.png)

이 중에 특히 문제가 되는 것은 바로 마지막 기준! [위 사진은 vafa 의 [논문](https://arxiv.org/pdf/1711.00864.pdf) 목차의 일부이다. ]

왜 이것이 논란이 되냐, 바로 앞에 캡쳐했던 예전의 글 내용을 가져와보자

![](https://cdn.steemitimages.com/DQmeZRjPzChTJ4eHAViztnYKLmGkX3MZ3rV2zH2xeDFK1Ju/image.png)

저  positive cosmological constant 를 갖는 vacuum 이 바로 de Sitter(dS) 우주인데, swampland 가설에서 아예 저러한 초끈이론에서 dS 우주는 swampland 에 있는 우주라고 주장해버리니까.. 

저 swampland 로 인해 ㄷㄷ 프린스턴의 우주론 연구하는 그룹들과 현재 전쟁(?)/토론(?) 이 일어나고 있다고 한다. 

사실 KKLT 라는[4 사람 이름의 약자] 이론에서는 internal manifold 에 anti D-3 brane 을 도입하여  dS-like 우주를 기술한다.  [논문 링크](https://arxiv.org/abs/hep-th/0301240)

![](https://cdn.steemitimages.com/DQmRxmV7Q4tbNSnKbG3eWTUr4aY8S44Z5BTCu7mGJvuksyv/image.png)

2003년도 논문으로 이 이후로 10년 넘게 이 dS cosmology 가 선풍을 불었다고 한다. 

그런데 이를 반박하는 주장을 내세웠으니!!! 

ㅋㅋㅋㅋ 

친구 왈 지금은 이게 대세다!  그래서 내가 대세를 따라갈거냐고 물었더니 아니란다. 

ㅋㅋㅋ 

힘들다며 그래도 잘 사네 ㅋㅋㅋ 근데 패러다임이 계속 바뀌는 것 같은데 역시 수학이 킹왕짱이 아닌가? ㅋㅋㅋ 이번엔 수학 친구들을 좀 만나봐야 하나 ㅋㅋㅋ [그럼 그래프 이론과 정수론 글만 왕창 올라올려나 ㅋㅋㅋ 아 대수기하 애도 있긴 있었지 ㅋㅋ 빠지면 섭섭해하려나 ]


p.s. 


아아닛! 그 친구한테 연락이 왔다! 

최근에 반대편 쪽에서 반박 논문이 나왔다고! 

![image.png](https://ipfs.busy.org/ipfs/QmPaWyXtBkARmgLMjFSk5tLeug3eLZXKQSo8g9kJHafuPp)

![image.png](https://ipfs.busy.org/ipfs/QmQRgbExxq6gkmMxZVxzW3ioKNenyYAu2q1oQz1QCNWixc)

Kallosh 와 Linde[KKLT 의 K 와 L 이다]가 Vafa, Ooguri 랑 불붙었네!!! 

나는 싸움 구경을 하는 입장이라 ;; ㅋㅋ