우주의 끝은 존재 하는가? 무한한 것인가?(올베르스의 역설)

일상생활에서는 전혀 지장이 없지만 궁금증을 갖는 사람들은 많을 것이다. 우리가 존재하는 우주는 끝이 있을까? 아니면 끝없이 계속 팽창하는 것인가. 

이것에 관한 의문을 가진 사람이 있었는데 독일의 천문학자 올베르스가 그런 생각을 가지고 있었다. 만약 우주가 무한하다면 밤하늘의 별은 가득하고 빛은 계속 뻗어 나와 지구에 도달할 테니 밤하늘은 밝아야 한다는 설을 발표했다. 이설이 올베르스의 역설이라 불려진다.

하지만 과학이 발달하고 천체관측 기술이 늘어나며 우주는 유한하다 라는 것이 지배적이다. 그렇다면 왜 우주는 유한하다고 한 올베르스는 역설이라 하는 것일까?

그 답은 우주의 팽창 속도가 빛보다 빠르기 때문에 관측 가능 거리를 벗어나 있는 곳에서 빛나는 별은 우리가 관측을 할 수 없기 때문이다. 우주가 유한한 것은 맞지만 논리적 이유가 잘못되었기 때문이다.

여기서 드는 의문이 빛보다 빠른 것은 존재할 수 없고 빛보다 빠르게 팽창한다는 것이 말이 되는 것인가?

빛의 속도는 빛이 이동하는 속도이다. A라는 곳에서 발생한 빛은 B라는 곳에서 관측이 되기까지 이동을 하는데 이것을 빛의 속도라 하고 우주의 경우는 풍선을 생각하면 이해가 빠를 것이다.

풍선에 점 2개를 찍고 바람을 불어보자 처음에는 점과 점사이의 거리가 천천히 늘어나지만 풍선이 커진다면 점과 점사이는 더욱 빠르게 벌어질 것이다. 그렇지만 풍선이 이동하지는 않았다 제자리에서 팽창을 한 것이니 가령 우주의 중심에서는 팽창하는 속도가 더디게 느껴질 수 있지만 우주의 끝으로 간다면 상상도 할 수 없는 속도로 팽창이 이뤄지고 있는 것이다.

풍선 안에서 A라는 곳에서 발생한 빛이 B에 도달해야 하지만 빛이 이동하는 속도보다 팽창하는 속도가 빨라서 B에서는 A의 빛을 관찰 할 수가 없다. 현제 지구에서 관측 가능한 거리는 460억 광년정도의 거리는 관측이 가능하지만 그 이상은 현제로선 관측이 불가능하다.

추가로 앞서 말한 바와 같이 우주는 계속 팽창을 하고 우리는 460억 광년까지 관측이 가능하기에 엄청나게 많은 시간이 흐른 후에는 지구에서는 밤하늘에 빛나는 별을 손에 꼽을 정도로 적어질 수도 있는 것이다.