| 우선 우주에는 끝이 없습니다. 많은 분들이 끝이 있다고 착각들을 하시는데, 절대로 끝은 없습니다. 우선 첫번째로, 우주가 끝이 있을 경우 우주 전체의 밀도가 일정치 않을수 있다는 문제가 있습니다. 우주는 팽창을 하고 있죠. 그리고, 우주의 여러 천체들은 질량에 의한 중력을 모두 가지고 있습니다. 각 천체들의 중력은 서로간에 같은 방향으로 잡아당겨 2배 힘으로 잡아당기기도 하고, 반대방향으로 잡아당김에 의해 중화되기도 하는데요, 만약 끝이 있다면, 우주끝의 방향은 반대쪽에서 잡아당기는 천체가 없음에 의해 우주 전체의 중심을 향한 합력이 더 커지는 방향으로 나타나게 됩니다. 즉 전 우주의 중력은 우주의 중심을 향하는 형태로 나타나게 되고, 이런 현상은 우주의 중심의 밀도를 높이는 현상을 가져올수 있습니다. 하지만 실제 관측에 의하면 이런 밀도 집중은 발견되지 않고 있답니다. 두번째로 우주탄생의 후예라고 불리우는 3K 복사체가 있습니다. 이 3K 복사체는 우주가 태어난 직후 무지 뜨거운 상태였는데 이때 탄생한 빛이 투명한 우주를 관통하고, 점점 팽창함에 따라 점점 적색편이 현상을 일으키게 되어, 현재는 3K 온도를 가진 물체가 내는 복사와 유사한 형태를 가지게 되는 현상입니다. 이 3K 복사체의 가장 중요한 특징중 하나는 어느방향에서 날라오는 전파를 잡는다고 해도, 항상 일정한 크기로 날아온다는 것인데요, 우주끝이 있을 경우 3K 복사체는 우리 지구가 전 우주의 정중앙에 있지 않는 이상은 똑같은 크기로 들어올수 없습니다. 앞에 첫번째에서도 말했다 싶이 우주의 끝이 있다면 우주의 밀도가 구역마다 틀리게 됩니다. 그 때문에 각 지역의 팽창속도가 틀릴수 있고, 또 각 지역에서 날아오는 전체 양에도 차이가 있을수 있습니다.(우주의 중심쪽은 많은 잔해가 있으므로, 더 많은 양의 복사체가 날라 오겠죠.) 하지만, 실제 관측에 의하면 3K 복사체는 어느 방향을 바라봐도 똑같은 양이 날라옵니다. 우주끝이 있다는 가정은 이런 상황을 설명할 방법이 없습니다. 세번째로, 우주끝의 팽창속도가 있습니다. 보통 우리가 과학시간에 배우는 우주의 팽창속도는 빛의 속도라고 합니다. 그럼 어느 방향이 빛의 속도인 것일가요? 위와 같은 가정하에서라면, 우리가 우주의 중심에 있지 않다면, 한쪽 끝의 팽창속도는 다른쪽 끝의 팽창속도보다 빠를수 있습니다. 이렇게 된다면 상대성이론에 의하면 빛의 속도보다 빠른 속도는 있을수 없으므로, 빠른쪽의 팽창속도가 빛의 속도라면 느린쪽의 팽창속도는 빛의 속도보다 느리게 될 것입니다. 아니 빠른쪽의 속도도 빛의 속도보다는 느려야만 합니다. 왜냐하면 우주 끝에 더 가까운 위치도 있을수 있으니 그 곳에서는 빠른쪽의 팽창속도는 우리가 있는곳의 팽창속도보다 더 빠르게 느껴져야 하기 때문입니다. 즉 우주끝의 팽창속도는 반드시 빛의 속도보다 느려야만 합니다. 우주끝이 있다고 주장하는 많은 사람들은 우주끝에 도달할수 없는 이유가 빛의 속도보다 빨라질수 없기 때문이라고 주장들을 하시는데, 위와같이 본다면 분명 우리는 우주끝에 도달할수 있을 것입니다. 그리고, 우주끝에서 반사된 빛도 존재할 것이고, 그 빛은 우리 지구에 도착해야만 합니다.(우주의 나이와 팽창속도의 비례관계를 수학적으로 생각해 보시면 분명히 우주끝에서 반사된 빛은 지구에 지금 도착해 있어야만 하다는 사실을 알수 있을 것입니다.) 하지만 우리는 아직 우주끝에서 온 빛을 한번도 본적이 없고, 관측된 경우도 없습니다. 그럼 우주끝이 없다면, 우주는 무한한 거리를 가질 것이고, 그럼 그 무한한 거리의 장소는 빛의 속도 이상으로 팽창할것 아니냐 라는 질문을 할수 있습니다. 이건 다음과 같이 설명 가능합니다. 우주의 가장 먼 장소는 빛의 속도로 팽창합니다. 하지만, 이 근처 장소는 워낙 속도가 빠르기 때문에 상대성이론의 거리축소 현상이 일어납니다. 즉 실제로 그 장소에서는 1억광년도 더 되는 거리가 있다고 할지라도 지구에서 보기에는 엄청 빠른 속도에 의한 거리축소로, 1m도 안되는 거리로 보일수도 있습니다. 이 축소현상은 멀리가면 갈수록 더더욱 심해지며, 가장 먼 장소의 경우에는 무한한 공간이 압축되어 있을수 있습니다. 즉 그곳에 가봤자 그곳에는 무한한 공간이 펼쳐질 뿐이라는 것이죠. 그 다음에, 시간지연 현상이 있습니다. 우주의 가장 먼 장소는 빛의 속도로 팽창하고 있죠. 이 현상은 시간을 정지시키는 현상을 보여주게 됩니다. 이 시간정지는 그곳의 현재 상태가 바로 우주탄생의 시기라는것을 보여주는 것입니다. 즉 우주의 끝은 있다고도 할수 있습니다. 단, 그 끝은 바로 우주의 탄생이지 무슨 벽같은 것은 아니랍니다. 즉 우리가 우주의 끝을 본다는 것은 어떤 벽을 보는게 아니라, 우주의 탄생을 보고 있는 것이랍니다. 그 대표적인 잔해가 바로 3K 복사체이죠. [내가 만약 우주에 끝에 갔다면...?] 우주의 끝은 갈수 없습니다. 왜냐하면 우주는 끝이 없기 때문입니다. 우주의 팽창속도는 광속이라고 하는데 왜 끝이 없다는 것인가? 하는 의문이 생기죠. 그것을 쉽게 설명하는 설명은 다음과 같습니다. 우선 우주를 풍선이라고 생각해 봅시다. 단, 우주가 풍선의 내부가 아니라 풍선의 표면이라고 생각해 봅시다. 자 우주에 끝이 있나요? 풍선 표면을 따라 죽 간다면 그 끝이 끊어지는 경우는 없겠죠. 그러면서도 우주의 크기는 한정됩니다. 자. 이번에 풍선을 죽 불어봅시다. 점점 커지죠? 별과 별사이의 거리도 멀어집니다. 즉 우주의 크기는 점점 커지죠. 하지만 우주는 역시 끝이 없답니다. 이것은 쉬운 설명이고요... 좀더 정확한 설명으로 들어가면 이것보다 더 복잡합니다. 사실 위의 설명으로는 우주가 구형의 형태를 지니고 있을때에만 가능한 설명이기도 하죠. 하지만 현재로는 꼭 구형인것은 아닐거라는 설이 더 설득력을 얻고 있답니다. 좀더 자세히 설명하자면... 상대성이론에서는 속도가 빨라지면 시간이 느려집니다. 이것은 시간이 느려지는 것으로 보이는것이 아니라 실제로 느려지는 현상이랍니다. 그리고 그 식은, t'=t√(1-(v/c)^2) 입니다. 우주의 끝은 빛의 속도로 팽창하고 있죠. 그럼 v에 v 대신 c를 넣어보면 t'=0 이 나옵니다. 즉 우주 끝의 시각은 멈추어 있죠. 다른 말로 하자면 우주 끝은 현재 우주 탄생의 시기때 시각을 그대로 가르키는 상태로 멈추어 있다는 말입니다. 즉 우리가 우주의 끝을 본다는 것은 우주 탄생의 시기를 보고 있다는 말과 연결된답니다. 그 다음으로, 우주끝의 넓이는 얼마나 될까요? 상대성이론에서는 속도가 빨라지면 공간이 축소되어 길이가 짧아지는 현상이 나타납니다. 그리고, 그 식은, L'=L√(1-(v/c)^2) 이죠. 역시 위 식에 v 대신 c를 넣어보면 L'=0 이 됩니다. 즉 우주끝에 무한히 많은 공간이 있다고 해도, 우리가 있는 장소에서 보면, 0로 축소된 공간으로 나타날 뿐이란 겁니다. 이건 다른 각도에서 보자면, 내가 그 근처까지 날라갈 경우, 우주끝의 공간과의 속도차가 많이 줄어들게 될 거고, 그렇게해서 그 전에 수축된 공간이 다시 내 눈앞에 펼쳐지는 현상이 나타나게 됩니다. 즉 아무리 앞으로 가도 그 앞에는 무한히 넓은 수축된 공간이 펼쳐지게 되고, 결국 우주끝은 영원히 도달하지 못하게 됩니다. 즉 우주끝이란 지정된 장소는 존재하지 않는다는 말이랍니다. 아무리 가 봤자 그 앞에는 무한한 공간이 다시 펼쳐지게 마련이므로, 끝이란 말은 아무런 의미가 없답니다. |
글쓴이 : 네이버 지식인 - sixlogic님 (sixlogic@naver.com)
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