우주안에서 우리의 위치는 어디일까?

이러한 일반적 지식의 도움으로 천문학자들은 각 별마다 거리를 규정할 수 있었다.  수천 광년이나 멀리 떨어진 별들이 존재한다는 사실을 별견했다.  태양을 포함해서 이 별들은 일종의 불바퀴 모양 혹은 엄청난 규모의 소용돌이를 이루고 있다.  그것은 수십억 개의 별들로 이루어진 회전하는 판이다. 이 판의 지름은 거의 10만 광년에 달한다.  나선은하(성운)이라 불리는 불바퀴들은 우주에 무수히 많이 존재한다. 우리가 속한 은하에 가장 가까이 있는 은하는 안드로메다 은하이다. 그것은 1백만 내지 2백만 광년 정도 거리에 위치해 있다. 천문학자들은 점점 성능이 개선된 관측도구들 이른바 천체 망원경을 가지고 계속해서 우리에게서 더욱 더 멀리 떨어진 새로운 은하들을 발견하였다.  이러한 관찰에서 그들은 우윳빛으로 흐르는 모습 때문에 '은하'라고 일컬었던 나선 은하들이 함께 모여 다시 덩어리를 이루고 있음을 확인하였다. 별이 우리에게 보내는 빛을 조사하는 과정에서 별의 거리가 멀어짐에 따라 그 빛이 변하는 것을 알 수 있다. 별이 멀어질수록 그 빛은 단지 약해질 뿐만 아니라, 동시에 더 붉은 색을 띠게 된다. 과학자들은 빛의 색감 변화가 멀리 떨어져 있는 항성계들이 우리들로부터 계속해서 멀어지고,  더욱 빠른 속도로 움직이면서 우리들로부터 계속 멀어져 간다.

 

우주의 폭발이 시작된 때는 언제일까?  망원경이 좋아질수록 우리는 더 멀리 볼 수 있고,  계속해서 또 다른 항성들과 항성계들을 발견할 수 있다.  그렇게 보면 우리의 우주는 계속 커지고 동시에 계속 늙어가고 있는 셈이다. 우리가 언제 세계의 끝에 이를 것인가?  어떤 항성계가 가장 마지막에 있는 항성계일까? 지구 위치는 우주의 중심일 수도 있고, 그 언저리일 수도 있다.  폭발이라는 것은 모든 부분들이 서로 멀어지려는 것을 뜻하기 때문이다.  어쨌든 우리의 지구가 우주의 중심과 언저리 사이 그 어딘가에 위치하고 있다는 것은 분명하다. 우리가 중심일 가능성, 우리가 주변에 있을 가능성, 지구가 중심과 언저리 사이중에서 어디일까? 

 

* 우리가 중심에 있다면 우리의 관측도구들을 사용하면 어느 정도까지는 볼 수 있게 되었지만, 우리가   관찰할 수 있는 한계와 우주 전체의 한계 사이가 얼마만큼 차이가 나는지는 알지 못한다.

* 우리가 우주 언저리에 있다면, 우리는 모든 방향으로 똑같이 먼 우주를 들여다보면 모든 방향에서  우리로부터 멀어지고 있는 항성계를 볼 수 있다.

* 우주의 중심과 언저리 사이 어딘가에 있는지 모른다. 새로운 발견이 있을 때 마다 우주가 더 크다는   것과 더 나이가 많다는 것을 알게 되었다.

 

아인슈타인은 상대성 이론으로 우리가 위대한 자연과학자 뉴턴 이후로 가지고 있었던 현실에 대한 전체 표상을 뒤엎어 버렸다. 시간은 우리에게 때로는 엄청나게 길게, 때로는 엄청나게 짧게 여겨진다. 시간은 주관적인 것이며, 사람들이 그때그때 하는 일과 관련이 있다. 어떤 이가 짧아서 아쉽다고 생각하는 일을 다른 이는 따분하게 여길 수도 있다. 하지만 사람들은 시계를 이용하여 객관적인 시간을 만들어 냈다. 아인슈타인 이전까지 과학자들은 우리의 시계들이 우주안의 모든 장소에서 똑같은 속도로 움직인다고 주장했다. 아인슈타인은 시계들이 서로 다른 속도로 가며 그것은 운동에 의해 좌우된다고 주장했다. 아인슈타인의 이론에서도 결국은 그 어떤 물체라도 광속으로 하물며 그 이상으로 속도를 내게 하는 것은 불가능하다고 말한다.

 

질량은 무엇일까? 무쇠로 만들어진 무겁고 커다란 공이 아주 높은 천장에 사슬로 묶인 채 매달려 있다고 생각해보자. 우리는 일상생활 속에서 물건들의 질량의 차이를 알고 있기 때문에 그때그때마다 적절하게 행동할 수 있다. 질량이 속도와 함께 증가해서 마침내 무한한 크기가 된다면, 우주선과 같은 물체를 광속으로 움직이게 하기 위해서는 무한하게 큰 힘을 사용해야 할 것이다. 그것은 분명히 불가능한 일이다. 부차적인 이론들과 기술적 발명들을 상상으로 만들어내야 했다. 우리가 일상에서 체험하는 주관적 시간의 상대성이 아니라,  시계의 객관적 시간에 대한 상대성 이론은 우리가 생활하는 데 있어 지금까지는 아무런 역할도 하지 못했다. 사람들은 이 세계를 과학적으로 규명하며 세계상을 발전시켜 왔다.  그 상은 현재까지 완결되지 않았다. 은하계는 다시 다른 은하계들과 함께 새로운 상위체계를 이루고, 그런 식으로 계속해서 확장되고 있다. 멀리 떨어진 은하계를 찾아가는 가운데 우리는 앞으로도 분명히 계속해서 놀라운 새로운 사실들을 많이 체험하게 될 것이다.  우리는 세계의 끝을 아직 발견하지 못하고 있다.