우주는 정말 무한한가요?

우주는 무한한가, 아니면 유한한가?

관측 가능한 우주를 탐구하는 데 있어 큰 진전이 있었음에도 불구하고, 과학자들은 여전히 공간이 무한한지 아니면 이상한 모양을 하고 있는지에 대한 최종적인 답을 내놓지 못하고 있습니다.

현재의 이론은 크게 두 가지 흐름으로 나뉜다. 어떤 이론은 우주가 경계가 없는 무한한 존재라고 믿고, 다른 이론은 우주가 유한하지만 일반적인 의미에서 "경계"가 없다고 믿는다.

연구자들은 점점 더 자세한 관찰과 이론적 발전에도 불구하고 궁극적인 답은 인간이 도달할 수 없는 수준일 수 있다고 강조합니다.

하지만 우리가 관측 가능한 우주와 가장 먼 은하에 대해 알고 있는 사실은 중요한 힌트를 제공할 수 있습니다.

Vũ trụ có thực sự vô hạn? - 1 — 은하수 중심부의 밀도가 높고 활동적인 별들(사진: Triff/Shutterstock)

우리가 우주에 대해 아는 것

우리가 관측할 수 있는 우주의 영역은 분명히 유한합니다. 빛은 유한한 속도로 이동하고 우주는 팽창하고 있기 때문에 (블랙홀 충돌을 통해 확인됨), 우리는 특정한 "지평선"만 볼 수 있습니다.

우주는 빅뱅 이후 계속 팽창해 왔고, 이로 인해 은하들은 점점 더 멀어졌습니다. 두 은하 사이의 거리가 멀수록, 두 은하가 멀어지는 속도는 더 빨라집니다.

이는 풍선 표면에 점을 그린 후 풍선을 부풀리면 시각화할 수 있습니다. 풍선이 부풀어 오르면서 점들이 서로 멀어지면서 공간이 확장되는 것을 보여줍니다.

그러나 우주의 형태, 그리고 우주가 "모서리"를 가지고 있는지, 아니면 영원히 뻗어 있는지는 여전히 미스터리로 남아 있습니다. 현재 우주의 곡률 측정 결과는 우주가 공간적으로 평평함을 시사합니다.

이는 우주가 평평한 원반이라는 뜻이 아니라, 두 개의 레이저 빔이 평행하게 공간을 통과하더라도 수십억 년이 지나도 결코 교차하거나 분리되지 않는다는 뜻입니다.

우주의 평탄성은 두 가지 명백한 가능성을 열어줍니다. 만약 우주가 무한히 긴 종이처럼 평평하다면, 그것은 무한할 것입니다. 하지만 우주가 토러스(도넛)처럼 평평할 수도 있는데, 그럴 경우 우주는 유한하지만 경계는 없을 것입니다.

우리가 관찰하는 평면 기하학은 여전히 유한한 전역적 위상 구조를 허용하지만 경계가 없으며, 현재의 관찰 정밀도는 이 두 가지 경우를 명확하게 구분하기에 충분하지 않습니다.

진실이 영원히 미스터리로 남을 수 있는 이유

Vũ trụ có thực sự vô hạn? - 2 — 다중우주 이론의 예시. 이 이론은 우리가 관측할 수 있는 우주 너머에 평행 우주 또는 "거품" 우주라고도 불리는 무한한 수의 다른 우주가 존재할 수 있다고 주장합니다(사진: Vchal/Getty Images).

관측 기술이 크게 발전했음에도 불구하고, 우주가 실제로 무한한지 아니면 그저 광대할 뿐인지 판단하는 능력은 여전히 큰 한계에 직면해 있습니다.

천체물리학자들은 서로 다른 견해를 가지고 있는데, 어떤 이들은 무한한 우주를, 어떤 이들은 특별한 위상을 가진 유한한 우주를 믿습니다. 다중우주론은 이 문제의 추측적 성격을 더욱 강조하며 문제를 더욱 복잡하게 만듭니다.

우리는 우주의 일부만을 관찰하기 때문에, 우주 전체에 대한 결론을 내리려면 결코 검증이 불가능할 수 있는 추론이 필요합니다.

우리는 우주를 "되감거나" 우주적 규모로 통제된 실험을 수행할 수 없습니다. 우리는 전적으로 수동적인 관찰에 의존합니다. 이는 우리의 관찰 지평 너머에 무엇이 있는지, 공간이 어떻게 연결되어 있는지, 경계가 존재하는지, 또는 시간과 공간이 무한히 뻗어 있는지에 대한 의문이 여전히 풀리지 않을 수 있음을 의미합니다.

궁극적으로, 우주는 너무 광대해서, 그것이 유한하다 하더라도 그것을 '무한'과 구분하는 것은 영원히 우리의 손이 닿지 않는 곳일지도 모릅니다.

만약 무한하다면, 우리는 경계의 증거를 결코 관찰하지 못할 것입니다. 어느 쪽이든, 이 질문은 인간의 경험적 이해의 범위를 넘어설지도 모릅니다.

출처: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/vu-tru-co-thuc-su-vo-han-20251126015148568.htm