우주는 정말로 무한한가?

(댄 트리 신문) - 이는 우리가 던질 수 있는 가장 심오한 질문 중 하나이며, 간단히 답하자면 "우리는 모른다"입니다.

우주는 무한한가, 아니면 유한한가?

관측 가능한 우주를 탐구하는 데 상당한 진전이 있었음에도 불구하고, 과학자들은 우주가 무한히 광활한지 아니면 어떤 특이한 형태를 띠고 있는지에 대한 질문에 아직 명확한 답을 내놓지 못했습니다.

현재 이론들은 크게 두 가지 부류로 나뉩니다. 일부는 우주가 경계가 없는 진정한 무한체라고 주장하는 반면, 다른 일부는 우주가 유한하지만 기존의 의미에서 "경계"가 없다고 믿습니다.

연구자들은 점점 더 상세한 관찰과 이론적 발전에도 불구하고 궁극적인 해답은 여전히 ​​인간의 손이 닿지 않는 곳에 있을지도 모른다고 강조합니다.

하지만 우리가 관측 가능한 우주 부분과 가장 멀리 떨어진 은하들에 대해 알고 있는 정보는 중요한 단서를 제공할 수 있습니다.

은하수 중심부에 위치한 별들이 밀집되어 있고 활동이 매우 활발한 영역 (이미지: Triff/Shutterstock).

우리가 우주에 대해 알고 있는 것

우리가 관측할 수 있는 우주의 부분은 분명히 유한합니다. 빛은 유한한 속도로 이동하고 우주는 팽창하고 있기 때문에(블랙홀 충돌로 확인됨), 우리는 특정한 "지평선"만을 볼 수 있을 뿐입니다.

우주는 빅뱅 이후 계속 팽창해 왔으며, 이로 인해 은하들은 점점 더 서로 멀어지고 있습니다. 두 은하 사이의 거리가 멀수록 분리되는 속도는 더 빨라집니다.

표면에 점이 그려진 풍선을 부풀리면 이를 시각화할 수 있습니다. 풍선이 부풀어 오르면서 점들이 서로 멀어지는데, 이는 공간의 팽창을 나타냅니다.

하지만 우주의 모양, 그리고 우주에 "경계"가 있는지 아니면 무한히 뻗어 있는지는 여전히 미스터리로 남아 있습니다. 현재 우주 곡률 측정 결과는 우주가 공간적으로 평평하다는 것을 시사합니다.

이는 우주가 평평한 원반 모양이라는 의미가 아니라, 두 개의 레이저 빔이 우주 공간을 평행하게 비출 경우 수십억 년이 지나도 서로 만나거나 분리되지 않는다는 것을 의미합니다.

평평한 우주라는 개념은 두 가지 분명한 가능성을 제시합니다. 만약 우주가 무한히 긴 종이처럼 평평하다면, 우주는 무한할 것입니다. 하지만 우주는 도넛 모양처럼 둥글 수도 있는데, 이 경우 우주는 유한하지만 경계가 없을 것입니다.

우리가 관찰하는 평면 기하학은 여전히 ​​유한하지만 경계가 없는 전역적 위상 구조를 허용하며, 현재의 관측 정확도로는 이 두 가지 경우를 명확하게 구분하기에 충분하지 않습니다.

진실은 왜 영원히 미스터리로 남을 수 있을까?

다중우주론을 나타낸 그림. 이 이론은 우리가 관측할 수 있는 우주 너머에 무수히 많은 다른 우주, 때로는 평행 우주 또는 "거품 우주"라고 불리는 우주들이 존재할 수 있다고 주장합니다(이미지: Vchal/Getty Images).

관측 기술의 놀라운 발전에도 불구하고, 우주가 진정으로 무한한지 아니면 단지 광대한지를 판단하는 데에는 여전히 상당한 한계가 있습니다.

천체물리학자들은 우주의 무한성을 주장하는 사람들과 특정한 상호 연결 구조를 가진 유한한 우주를 믿는 사람들 등 다양한 견해를 가지고 있습니다. 다중우주론은 이러한 문제를 더욱 복잡하게 만들며, 이 질문의 추측적인 성격을 강조합니다.

우리는 우주의 일부만을 관측할 수 있기 때문에, 우주 전체에 대한 결론을 내리려면 검증이 불가능할 수도 있는 외삽법을 사용해야 합니다.

우리는 우주를 "되감을"하거나 우주적 규모의 통제된 실험을 수행할 수 없습니다. 우리는 전적으로 수동적인 관찰에 의존할 뿐입니다. 이는 우리의 관찰 범위 너머에 무엇이 있는지, 공간들이 어떻게 연결되어 있는지, 경계가 존재하는지, 시간과 공간이 무한히 뻗어 있는지에 대한 질문들이 미해결 상태로 남을 수 있음을 의미합니다.

궁극적으로 우주는 너무나 광대해서 설령 유한하다 하더라도 그것을 "무한"과 구분하는 것은 영원히 우리의 손이 닿지 않는 곳에 남아 있을지도 모릅니다.

만약 무한하다면, 우리는 경계의 증거를 결코 관찰하지 못할 수도 있습니다. 어쨌든 이 질문은 인간의 경험적 이해 범위를 넘어선 것일지도 모릅니다.

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