우주 끝까지 절대 갈 수 없는 과학적 이유

여러분들 다들 한 번쯤은 이런 생각 해봤을 겁니다. 
우리 우주는 얼마나 큰 걸까 우주의 끝은 어딜까 우리가 우주 끝까지 가볼 수 있을까 우주 끝에는 도대체 뭐가 있을까 정말 너무 궁금한 이야기들이죠.

하지만 안타깝게도 우주의 끝을 관측하거나 찾아가거나 하는 것은 인간의 기술이 엄청나게 발전하더라도 불가능합니다. 
어째서 우리는 우주 끝에 가보지도 못하고 보지도 못하는 걸까요. 
자 그 이유를 알아보도록 하죠. 태초의 이 세상에는 아무것도 없었습니다 시간도 공간도 물질도 없었죠.

당연히 은하도 별도 없었어요. 그런데 어느 순간 한 점에서 시작하는 대폭발

빅뱅이 일어납니다. 이 빅뱅을 시작으로 우주의 모든 것이 시작됐습니다. 
시간이 흐르기 시작하고 공간이 생겨났고 은하와 별들 원자 같은 물질들이 생겨났죠 정말 신기한 사실은 빅뱅이 일어나기 전에 우주는 전자보다도 작은 정말 작은 크기로 응축돼 있다가 빅뱅이 시작되면서 동시에

우주의 반중력이 가해지면서 팽창하기 시작했다는 겁니다. 
그런데 이 우주의 팽창 속도는 정말 상상을 초월합니다. 
빅뱅이 일어난 지 1조 곱하기 1조분의 1초가 지난 시점에 우주 팽창 속도는 빛보다도 빨랐거든요. 
뭐라 횡창 속도가 빛보다 빨라 정말 폭발력이 어마어마했나 보군 자 그런데

어 아니 그 타인이 형님의 상대성 이론에 따르면 세상에 빛보다 빠른 건 없다고 그랬는데 우즈가 어떻게 빚보다 빠르게 팽창할 수가 있지 타인이 형님의 상대성 이론이 틀린 거야 아니면 빅뱅 이론이 이상한 거야 뭔가 아이러니하죠.

그런데 재밌는 사실은 빛보다 빠른 속도로 팽창한다는 우주 세상 그 어떤 물질도 빛보다 빠를 순 없다는 상대성 이론 둘 다 맞다는 겁니다. 
왜냐하면 팽창하는 우주의 경우에는 움직이는 것은 어떤 특정한 물질이 아니라 공간 그 자체거든요. 
따라서 공간 그 자체가 빛보다 빠르게 팽창한다고 하더라도 상대성 이론에 어긋나지 않는 겁니다.

진짜 신기하죠. 이 현상을 아주 쉽게 예로 들어보죠 자 여기 풍선이 있어요. 
이 풍선이 바로 우주의 공간입니다. 이 풍선에다가 은하를 그려놓고 나서 한번 풍선을 부풀려봅시다 풍선이 팽창할수록 즉 우주가 팽창할수록 은하와 은하 간의 거리는 점점 멀어져 갑니다.

언뜻 보면 은아가 움직이는 것처럼 보이지만 사실은 팽창하고 있는 공간 그 자체가 은아를 서로 멀어지게 만들고 은아가 움직이는 것처럼 보이게 하는 겁니다. 
다시 빅뱅 이야기로 돌아와서 빅뱅이 일어난 지 겨우 몇 분의 1초가 지났을 때 우주는 10에 50 제곱배라는 엄청난 규모로 팽창했습니다. 
그리고 우주는 지금도 여전히 팽창 중이고요

이 팽창 속도는 시간이 지나면 지날수록 더 빨라지고 있습니다. 
음 우주 팽창이 계속되고 있고 팽창 속도는 점점 더 빨라진다. 
그렇다면 앞으로 이런 우주 팽창이 계속된다면 우주는 미래에 어떻게 될까요. 
만약에 우주 팽창을 크게 저지할 수 있는 그런 사건이 우주에 전혀 발생하지 않는다면 지금으로부터 천오백억 년쯤이 지나면 밤하늘에 보이던 별은 지금보다 훨씬 더 줄어들게 됩니다.

학자들의 연구에 따르면 은하수 주변에 있는 은하의 99.99%는 관측 가능한 범위를 벗어날 거라고 합니다. 
이 말은 뭐다 별이 앞으로 안 보이게 된다는 겁니다. 
은하들이 너무나도 빠른 속도로 멀어져서 심지어는 빛보다 빠른 속도로 우주 공간에서 멀어지고 있기 때문에 그 은하의 빛들이 지구에 도달하지 않게 된다는 거죠.

물론 은하들이 멀어진다고 해서 은하가 사라지거나 하는 건 아니지만 어쨌든 은하에서 방출된 빛들이 지구까지 도달하지 못하기 때문에 지구에 있는 우리 인간의 입장에서 보면 사실상 다른 은하의 존재 자체들이 사라지는 것처럼 느껴지게 될 겁니다. 
현재 시점에서 관측 가능한 은하는 대략 1천억 개 정도입니다.

그런데 천5백억 년 후에 이 숫자는 겨우 수천 개로 줄어들게 돼요. 
시간이 더 흐르면 어떻게 될까요. 겨우 36개의 은하밖에 우리는 관측하지 못하게 됩니다. 
이 36개의 은하를 제외한 나머지 모든 은하와 별들은 아예 사라지는 것처럼 보이게 될 거예요.

정말 오랜 시간이 지나면 반짝이는 별들 은하로 가득한 밤하늘이 깜깜해진다는 겁니다. 
만약에 이 시기에도 몇 천 억 년이 지난 이 시기에도 지구의 천문학자들이 있다면 이들은 아마 이렇게 생각하게 될 겁니다. 
국소적으로 뭉쳐 있는 은하들은 서로 멀어지지 않기 때문에 우주는 팽창하지 않는다

우리 우주는 36개의 은하로 이루어져 있다. 
우주는 정적인 상태를 유지한다 이렇게 믿게 될 거예요. 
그렇다면 왜 36개의 은하들은 사라지지 않는 걸까요. 
국소적으로 뭉쳐 있는 은하들 사이의 중력은 우주의 팽창을 극복할 정도로 강하기 때문에 시야에서 사라지지 않게 되는 겁니다.

빅뱅으로 탄생한 우주 공간은 빛보다 훨씬 빠른 속도로 팽창하고 있습니다. 
이 팽창 속도는 점점 더 빨라지고 있고요 은하와 은하 간의 거리가 멀면 멀수록 은하 간에 멀어지는 속도는 더 빨라집니다. 
이 사실을 잘 기억해 둔 상태에서 우리는 빛의 속도의 99.99%로 날 수 있는 엉이호를 타고

우주 끝까지 가볼 겁니다. 그런데 우리는 절대로 우주 끝까지 도달할 수 없습니다. 
빛의 속도로 날고 있는 엉이 호보다 공간이 팽창하는 속도가 더 빠르기 때문이죠. 
이것은 자연계에 통용되는 일종의 물리 법칙이기 때문에 이것을 무시할 수 있는 방법은 전혀 없습니다.

그래서 우리는 우주 끝에서 다가오고 있는 빛을 관측하지도 못하고 반대로 우리가 빛의 속도로 나아간다고 해도 우주 끝에는 끝내 도달하지 못하는 겁니다. 
캡틴 마블이 예전에 나는 전 우주의 경찰이다. 
이런 얘기를 한 적이 있는데 정말 말도 안 되는 거죠. 
캡틴 마블이 워모를 뚫거나 하지 않는 이상 빛의 속도에는 한계가 있기 때문에 캡틴 마블이 전 우주를 경호한다 이런 말은 사실상 개구라라는 겁니다 하여튼 입만 열면 거짓말이 자동으로 나와

공간은 빛보다 빠른 속도로 팽창한다 이 물리적인 제약 때문에 과학계는 지구를 기준으로 반지름으로 굴을 만들었습니다. 
그리고 이 범위를 관측 가능한 우주라고 부릅니다. 
자 그런데 여기서 한 가지 궁금해지죠 그렇다면 관측 가능한 우주의 크기는 과연 얼마나 될까

과학자들은 더블 엠에이피 위성을 이용해서 빅뱅으로 우주가 생성된 지 38만년 후에 우주의 모습을 정확히 포착해냈고 인류는 이를 토대로 우주의 나이는 대략 138억 년이라는 걸 알아냈죠. 
빅뱅 38만년 후도 확인했고 우주의 나이도 확인했으니까 관측 가능한 우주의 반지름은 138억 년일까 직관적으로 봤을 때는 맞는 말이지만 우리는 한 가지 중요한 사실을 빼먹었습니다.

지금 지구에 도달하고 있는 빛은 138억 년 전의 빛이라는 겁니다. 
그런데 우주는 138억 년 전의 탄생 직후 지금까지 평생을 걸쳐서 팽창해왔죠 그렇기 때문에 빛의 발신지는 태초보다 훨씬 먼 465억 광년으로 떨어져 버렸다고 합니다.

따라서 현재 관측 가능한 우주의 크기는 지구를 중심으로 반지름 약 465억 광년 크기의 구형태라는 결론이 나왔습니다. 
이제 마지막 질문입니다. 지구를 기준으로 관측 가능한 우주가 정해졌다면 관측 가능한 우주 밖에는 뭐가 있을까요. 
그 우주를 관측하거나 가볼 수는 없는 걸까요.

정말 아쉽지만 우리 인간은 자연 법칙을 절대로 거스를 수 없기 때문에 우주 종말의 순간이 온다고 해도 끝내는 우주 끝에는 가볼 수도 없고 뭐가 있는지도 알 수가 없습니다. 
그래서 과학자들은 관측 불가능한 우주 밖으로는 도대체 뭐가 있을지 또 우주가 얼마나 더 멀리 뻗어 있을지 절대 알 수 없고 상상에 맡길 수밖에 없다고 토로합니다. 
어떤 학자는 이렇게 말합니다.

관측 가능한 우주를 원자 하나의 크기에 비유한다면 전체 우주의 크기는 실제 관측 가능한 우주만큼이나 클 것이오 또 어떤 학자는 이렇게 말합니다. 
관측 가능한 우주가 인간이 인식할 수 있는 끝이므로 그것이 바로 우주의 끝이 아니겠소 또 어떤 학자는 이렇게 말합니다. 
관측 가능한 우즈를 넘어서 우주는 무한하게 뻗어 있을 것이오 이 중에 정답은 없습니다. 
마블 영화처럼 느닷없이 멀티버스가 벌어지고 있을지도 모르고

생각보다 우주가 그렇게 크지 않아서 금방 우주 끝에 도달할지도 모르죠. 
그래도 재밌는 사실은 우리 인간이 절대로 알아낼 수 없는 분야이기 때문에 정말 재밌는 상상을 많이 펼칠 수 있다는 겁니다. 
혹은 과학 기술이 언젠가는 더 발전해서 우주의 끝이 어딘지 알아낼 날이 올지도 모르겠고요