우주에 끝은 있는가?를 5명의 전문가가 해설

우주에 끝은 있는가?를 5명의 전문가가 해설

우주는 광대하며 현대인의 과학기술로도 관측 가능한 우주는 우주 전체의 극히 일부에 불과한다. 우주의 전체 모습을 모른다는 것은 우주가 무한한지 유한한지도 모른다는 것이기도 하기 때문에 과학자들 사이에선 다양한 논의가 있다. 그래서 학술 뉴스 사이트 The Conversation이 호주의 연구기관에서 천문학이나 물리학을 연구하고 있는 전문가 5명에게 「우주는 무한?」이라고 질문해 그 대답을 정리한 내용이다. 

◆회답1: '불명'
호주국립대 천문학자인 안나 무어 교수의 대답은 모르겠다는 것이다. 적어도 관측 가능한 우주는 지금으로부터 약 138억 년 전의 빅뱅에서 시작되었음을 알 수 있으며, 이는 적어도 우주의 나이는 유한하다는 것을 의미한다. 그러나 빅뱅에 의해 태어난 우주는 그 이후 모든 방향을 향해 점점 커지고 있으며 그 속도도 가속화되고 있다. 그래서 지금까지 얻은 관측기록으로는 우주가 무한한지 유한한지를 단정할 수 없다는 것이다. 

'그냥 힌트가 없는 건 아닙니다. 우주의 시작인 빅뱅의 흔적은 우주 마이크로파 배경복사(CMB)로서 미약하나마 관측되고 있어 CMB에 대한 이해를 높이는 것은 우주가 무한한지 유한한지를 아는 데 중요하다'고 무어 교수는 말한다. 

◆회답2: '무한'
스인방 공과대학의 우주물리학자인 사라 웹은 우주가 무한하다고 확신한다는 입장이다. 지금까지의 관측에 의해 우주의 나이는 약 138억 년인 반면 관측 가능한 우주의 크기는 460억 광년이라고 알려져 있다. 웹에 따르면, 이 차이는 영구적 인플레이션으로 설명이 된다고 한다. 

영구적 인플레이션이란 우주를 지수함수적으로 팽창시키는 인플레이션은 우주 대부분에서 영원히 지속되고 있으며, 인류가 보고 있는 우주는 우연히 인플레이션이 차분한 부분일 뿐이라는 학설이다. 또, 이 이론에서는 「인류가 있는 우주 이외에도 다수의 우주가 태어나고 있다」라고 하는 다원 우주론이 긍정된다. 

우주가 영구적으로 계속 확대된다고 하는 생각에 대해서, 웹은 「인플레이션은 우주의 어딘가에서 항상 일어나고 있고, 우주도 또 무수히 존재한다는 설이 있다. SF를 좋아하는 저로서는 이것이 진실이었으면 하는 바람을 피우지 않을 수 없다」고 말했다. 

◆회답3: '무한'
멜버른대학에서 천문학을 연구하고 있는 명예 펠로의 타냐 힐도, 웹과 같은 입장에서 「우주는 무수히 존재하고 그 확대도 무한하다」라는 생각을 지지하고 있다. 

힐은 '우주의 모습에 대해 우리가 사는 것은 무한히 펼쳐진 종이처럼 평평한 우주 공간이다. 우주가 평평해진 것은 우주가 탄생했을 때 발생한 급팽창, 이른바 인플레이션에 의한 것이라고 추측되지만 인플레이션은 우리 우주가 탄생했을 때 뿐만 아니라 다른 우주에서도 끊임없이 일어나고 있을 가능성이 있다. 그렇게 되면 우주 전체, 즉 다원 우주가 어느 정도의 크기가 될지도 상상이 가지 않지만, 말을 바꾸면 「유한의 우주보다 무한한 우주가 상상하기 쉽다」라고 하는 것이 될 수도 있다'고 말했다. 

◆회답4: '유한'
오스트레일리안 가톨릭대학교 천문학자 샘 배런 교수는 우주가 무한하다는 생각은 매력적이지만 틀렸다고 생각한다. 그런 배런 교수도 우주가 어디선가 끊긴다고 생각하지 않는다는 것이다. 그 대신, 배론 교수는 「우주는 도넛과 같은 토러스 형태를 하고 있는 것은 아닐까」라고 생각하고 있다. 즉 우주선으로 어디까지 가더라도 우주의 가장자리에 부딪히지는 않지만 공간적으로는 유한하다는 것이다. 

배런 교수는 만약 우주가 도넛처럼 생긴다면 어떤 별에서 발사돼 다른 방향으로 향한 빛이 우주의 모양에 맞게 휘어져 언젠가 어느 장소에서 교차할 것이다. 그 교차점에 서면 다른 방향으로 같은 별이 떠 있는 것을 볼 수 있을 것이다. 이를 확인하기 위해 천문학자들은 이미 빅뱅의 흔적 속에서 동일한 패턴을 찾아내는 연구를 시작하고 있다. 우주가 유한하다는 것을 보여주는 결정적인 증거는 아직 발견되지 않았지만 언젠가 새로운 발견이 있을지도 모른다고 이야기하고 있다. 

◆회답 5: '유한'
멜버른대학에서 과학사를 연구하고 있는 Kevin Orrman-Rossiter는 "우주는 언젠가 끝을 맞을 것"이라고 생각한다. 즉, 시간적으로 유한하다면 우주의 확대 또한 유한하다는 입장이다. 

Orrman-Rossiter는 우주는 약 138억 년 전에 시작됐고 계속 팽창하고 있다. 이 팽창이 앞으로도 계속될 것인가, 혹은 수축으로 돌아설 것인가 하는 의문은 우주론의 중요한 과제이다. 이를 풀어내려면 암흑물질와 다크에너지의 성질을 이해해야 할 것이라고 말해 앞으로의 발견에 기대를 모으고 있다. 

5명의 전문가의 답변은 「불명 1·무한 2·유한 2」로, 우주가 무한히 퍼지고 있는지에 대해서는 전문가 사이에서도 의견이 나뉜 것으로 나타났다. 

 

자세한 것은
Is space infinite? We asked 5 experts
https://theconversation.com/is-space-infinite-we-asked-5-experts-165742

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