MㅡM님의 대화: 10. 영원의 벼랑 끝
100억 또는 200억 년 전 빅뱅이라고 불리는 대폭발의 순간에 우주는 비롯됐다. 그 순간에는 상상할 수 없을 정도의 높은 밀도로 모든 물질과 에너지가 부피가 없는 점, 즉 우주의 알에 모여있었을 것이다. 공간이 팽창하며 물질과 에너지도 함께 팽창했고 온도는 급히 식어갔을 것이다. 원시 화구도 식을대로 식어 우주배경복사의 빛을 낸다.
초기 고온 고밀도의 원시 화구가 점차 냉각되며 수소와 헬륨원자가 만들어지고, 밀도가 약간 높은 지역이 군데군데 생기면서 가스구름, 즉 은하로 태어났다. 그렇게 비균질구조가 나타나 밀도가 높은 지역이 중력으로 주변을 끌어당겨 은하단을 형성했다. 중력수축으로 은하들의 회전 속도가 빨라져 나선은하가 된다. 중력 수축 시 중심에서는 핵융합이 활발하고 핵연료를 소진해 일생을 초신성 폭발로 마감하며 일생동안 합성한 무거운 원소들을 성간 공간으로 흩어버린다. 이때 다양한 구조물들이 여기저기 만들어지고, 이는 우주 진화의 대서사시이다.
우주는 은하들로 구성되어있다. 모양이 규칙, 불규칙한 은하들이 엄청나게 많다. 그들은 서로 중력의 영향을 주고받지만 내부 별들은 서로 충돌하지 않는다. 은하들은 유동성 구조물로 모양이 변하기도 한다. 그리고 자살하기도 한다.
수십억광년 저 너머에는 전대미문의 변동을 겪고 있는 퀘이사들이 있다. 엄청난 양의 에너지가 분출되는 퀘이사 하나하나에서 수백만 개에 이르는 세상들이 철저하게 파괴도고 있을 것이다. 우주는 자연과 생명의 어머니인 동시에 은하와 별과 문명을 멸망시키는 파괴자이다. 자비롭지만은 않지만 적의를 품지도 않는다.
우리의 은하수 은하는 다세포 생물을 닮았다. 회전을 가속시킬 수만 있다면 매우 격렬하게 운동하는 유기체와 비슷하게 보인다. 별이 은하의 중심을 도는 속도는 나선 팔의 패턴이 움직이는 속도와 같지 않다. 별은 나선 팔에 들어갔다 나왔다 하기를 반복하면서 중심을 일주한다.
태양계의 반복되는 나선 팔 통과가 지구에 모종의 중대한 결과를 초래했을지도 모른다. 빙하기의 원인이 이것이라고 주장하는 학자들이 있다.
우주의 대폭발과 은하의 후퇴 운동 등은 도플러 효과 원리 덕분에 발견되었다. 빛 또한 파동 현상으로 진공에서 전파된다. 그렇게 은하들이 우리에게서 멀어지면서 발생하는 빛의 적색 이동을 관측하며 현대 우주론이 시작되었다. 현대우주론의 거의 대부분 우주의 팽창과 대폭발 이론은, 적색이동과 우주 배경 복사의 관측 등으로 설명된다.
대폭발의 순간 우주의 크기는 어떤 상태였는가? 아무것도 없다는 텅 빈 우주에서 갑자기 물질이 어떻게 생겨났는가? 힌두교처럼 코스모스는 무한 반복된다는 설명으로 인간은 우주를 이해하려고 했다.
우주가 영원히 팽창할지 확신할 수 없다. 팽창의 방향을 바꿔 수축할수도 있다. 팽창에서 수축으로 바뀔 때 은하의 적색 이동이 청색 이동으로 반전될 때 인과의 역전이 생긴다고 생각하는 학자들이 있다. 코스모스의 끝, 영원의 벼랑 끝까지 가서 우주물질의 재고를 조사한다면 영원히 팽창할지 여부를 알수도 있을것이다. 3차원에 살며 3차원으로 밖에 생각하지 못하는 우리에게 우주는 유한하지만 열려있다.
우주의 중심은 어디며 경계가 있는가, 그 밖은 무엇인가? 우리는 우리 힘만으로는 우리 세계를 벗어날 수 없다. 가장 멋진 아이디어는 우주들이 끊없이 이어지는 계층구조를 이루고 있다는 것이다. 우주도 은하와 별과 사람과 사람들이 같이 하는 세상을 갖고 있다면 어떨까? 어쨌든 우리는 어떻게든 4차원으로 길을 내야 할 것이다.
저는 처음부터 과학이야기라서 쓰기 어려웠는데 과학을 엄청 좋아하시나 봐요. 저도 물리, 생물, 화학, 정보, 수학 등 과학이야기를 좋아하지만 10장은 좀 어려웠거든요. M-M님의 글을 읽어보니 10장이 이해가 되는거 같아요. 저는 빅뱅 이론에 이해가 되지 않는 부분이 있어서... 빅뱅이 일어나려면 양성자랑 전자가 있어야 되는데 그것들이 있으려면 존재할만한 공간이 있어야 된다는 거고 그 전자랑 양성자들도 기원이 있다는 건데... 어쩌면 우주는 숨을 쉬듯이 큰 주기로 수축과 팽창을 반복하는거 아닐까요?
