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우주의 끝은 어디인가?

  • 안재후 기자
  • 2019-09-04 15:08:53
  • 기획·연재
우주의 끝은 어디인가?

우리는 우주의 끝이 어디인지, 어떠한 모양인지, 더 나아가서 우주에 과연 끝이 있기는 있는지에 대해 끝없이 의문을 품고, 그 답을 찾아야 한다. 그러나 현재까지 나온 증거에 따르면, 우주공간에 정해진 형체가 없는 것 같지는 않다.

중력을 가진 물체 주변에서는 공간이 휜다. 마치 떨어진 공에 깔린 트램펄린 색처럼 말이다. 예를 들어 블랙홀도 중력파에 간섭한다. 우주라는 연못에 돌을 던지면 물결이 일어나는 현상이다. 또한 은하 간의 공간도 시간이 갈수록 늘어나고 왜곡된다.

이러한 왜곡을 보면, 우주의 형태에 대한 힌트를 알 수 있다. 질량이 많이 나가는 물체가 시공간을 약간씩 왜곡시키지만, 천체 물리학자들은 이러한 왜곡치를 모두 균분하면 우주의 진정한 모습을 알 수 있다고 생각한다. 우주는 안쪽보다 바깥쪽으로 더욱 구부러져 있을까? 아니면 모든 것이 결국은 다 평평한 것일까? 여기 나온 스케치들은 학자들이 생각하는 여러 가지 우주의 모습을 보여 준다.

음의 곡률의 프링글스 모양이야말로, 빅뱅으로 촉발된 팽창을 둔화시키는 질량체가 없는 우주의 모습을 가장 잘 설명해주고 있다. 방해하는 질량이 없으므로 시공간은 안쪽으로 무한히 뻗어나간다. 이 4D(시간을 잊지 말자!) 현상을 2D로 스케치해 보았다. 물론 완벽히 그리는 것은 불가능하다. 그러나 핵심은 이 점이다. 시공간이 왜곡되면 평행선을 그리던 두 물체의 사이는 벌어질 수밖에 없다는 점이다.

양의 곡률를 설명 하자면 우리 우주가 지구처럼 공 모양일 수도 있다는 것이다. 그렇다면 어디로 가더라도 언젠가는 출발점으로 돌아오게 된다. 마치 적도를 따라 한 바퀴 돌면 출발점으로 오는 것처럼 말이다. 물론 이러한 우주는 무한하지 않다. 처음 보는 곳이 무한히 나오지 않는다. 그러나 시작점과 종착점이 하나로 연결되어 있으므로, 우주의 끝에는 결코 도달할 수 없다.

마지막으로 영의 곡률은 평행선을 의미한다. 대부분의 천체 물리학자들은 초기 우주의 물질 분포, 그리고 오늘날의 에너지 및 물질 밀도로 볼 때 우주는 평평하다고 생각한다. 평행선을 그리던 두 물체는 언제까지나 평행선을 그릴 것이다. 그러나 이 단순해 보이는 모습에 실망하지는 말라. 종이를 가지고 기묘한 뫼비우스의 띠를 만들 수 있듯이, 우리가 사는 우주 역시 평평해도 얼마든지 다차원을 지닐 수 있다.


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