우주는 어떻게 태어났을까?
* 우주는 어떻게 시작되었을까? 문명은 어떻게 탄생했을까? 인류 최고의 지성들이 밝혀낸 ’기원’에 대한 이야기를 국내 최고의 석학들에게 듣는다. (편집자 주)
우리가 살고 있는 우주는 굉장히 경이로운 세상입니다.
다채로운 현상을 보여주며 우리에게 손짓하죠.
우리는 마치 요람에서 잠자고 있는 아기와 같이
막 태어난 별들이 우주 한 편을 수놓은 모습을 목격하기도 합니다.
또 수많은 별이 모여 사는 공동체인 별의 성단을 연구하거나,
파란 눈동자처럼 보이는 행성상 성운을 통해
태양의 미래가 어떻게 될지 예측하기도 합니다.
우리 선조들은 밤하늘에 보이지 않던 새로운 별이 나타났다고 해서
이 별을 ‘초신성’이라고 불렀지만,
사실 이 장관은 별이 태어나는 것이 아닌, 죽어가는 장례식의 모습입니다.
우주의 기원에 대한 질문은
인류가 던져온 수많은 질문 가운데 가장 큰 질문일 것입니다.
우주에는 수많은 별과
수없이 많은 다채로운 현상이 있는데,
도대체 이 우주는 언제, 어떻게 시작되었고
현재의 이런 아름다운 모습이 되기까지 어떤 일들이 있었을까요?
지금 이 자리에서 우주의 의미나 존재 이유,
우주에는 초월자가 있는가와 같은 질문을 모두 다룰 수는 없습니다.
그것보다는
과학이라는 이름으로 우주는 어떻게 생성되었고,
어떻게 현재의 모습으로 변화되어 왔는지,
우주의 현상 뒤에 있는 물리적 원인과 물리법칙들은 무엇인지 주로 다루겠습니다.
’우주의 기원’은 세 가지의 시선으로 살펴볼 수 있습니다.
그 첫 번째로
우리가 살고 있는 우주의 시공간이 과연 어떠한 곳이며
어떻게 팽창하고 있는가를 살펴보겠습니다.
여기, 지구에서 보면
굉장히 많은 별이 밤하늘을 수놓고 있습니다.
수천 개의 별이 빽빽하게 밤하늘을 수놓고 있죠.
별과 별 사이의 공간을 영어로 ’인터스텔라interstella’라고 부르는데요,
인터스텔라 공간의 크기는 우리의 상상을 초월할 정도로 광활합니다.
우주에서 가장 빠른,
빛의 속도로 달릴 수 있는 우주선을 타고 여행을 한다면
지구에서부터 달까지 가는 데 1초 정도가 소요됩니다.
태양까지는 10분 정도면 되죠.
지구에서 태양계 끝까지 여행하는 데에는 5~6시간이면 충분합니다.
그러나 빛의 속도로 태양에서 가장 가까운 별까지 간다고 해도
4년 이상의 시간이 소요됩니다.
그래서 밤하늘에 보이는 별들은
수백 년 혹은 수천 년이 걸리는 빛의 속도로
수백 광년, 수천 광년의 거대한 공간을 차지하고 있는 것입니다.
별의 세계 너머에도 수많은 별이 존재합니다.
지금 우리은하 안에는
태양처럼 밝게 빛나는 2000억 개 가량의 별이 중력으로 묶여
거대한 나선구조를 띠면서 우리은하라는 하나의 소우주를 이루고 있습니다.
태양은 우리은하의 중심에서
빛의 속도로 2만 5000년 정도를 가야 하는 변두리에 위치하죠.
밤하늘의 수많은 별은 대부분 태양 근처에 위치하고 있습니다.
빛의 속도로 우리은하를 가로지르려면 10만 년 이상의 시간이 걸리는데,
과연 그 바깥에도 우주가 존재할까요?
이 질문은 20세기 초 천문학의 중요한 과제 중 하나였습니다.
과학이 점진적으로 발전하면서
과학자들은 우주의 모습에 대해 더 자세하게 연구할 수 있게 되었습니다.
그러한 과학의 결과들은 인류 지성에 아주 커다란 도전을 주고
또 인간의 가슴을 벅차게 만들기도 합니다.
우주의 기원에는 아직 풀지 못한 숙제들이 많이 있습니다.
이것은 미래의 과학도가 풀어 나가야 할 숙제일 텐데요.
아마도 이 우주의 기원에 관한 모든 문제를 우리가 다 풀 수 없을지도 모릅니다.
그럼에도 우주를 이해하고자 하는 인류의 노력은 계속 끊임없이 지속될 것이고,
우리는 그 우주라고 하는 실체에 한 발 한 발 더 다가갈 것입니다.
* 이 원고는 재단법인 카오스에서 2015년 상반기에 진행된 강연을 책으로 묶은 것입니다.
강연 : 우종학(서울대학교 물리천문학부 교수)
정리 : 휴머니스트 편집부
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