다차원 우주…… 그러나 ‘우리’ 우주의 중심은 지구다

이 칼럼의 주제가 ‘식품과 화장품 성분이야기’이지만 오늘은 눈을 돌려 전혀 관계없어 보이는 우주공간으로 날아가보려고 한다. 시공간을 넘어 우리의 상상력을 초월하는 절대 동경의 대상으로서 ‘우주’라는 단어는 필자에게는 어려서부터 로망 그 자체였다. 최근의 기술발전이 화성으로 로봇을 보내고 수 억 광년 떨어진 곳의 블랙홀을 찾아낸다 하지만 아마도 수백 년 전의 천동설과 지동설의 자리바꿈에 비하면 그다지 큰 발견이랄 수도 없을 것이다.
지금은 기술의 발전이지만 그 당시에는 사고의 개혁을 통한 과학의 르네상스로서 인류가 한 단계 올라서는 정도의 크나큰 진보였다.
요즘 천동설이 조금이라도 맞다고 한다면 아마도 100명이면 100명이 다 웃을 것이다.
하지만 오늘 필자는 그런 위험을 무릅쓰고 천동설도 100% 틀리지 않았다고 말하려 한다. 학교에서 배우던 태양계의 모형을 생각해보자. 태양이 중심에 있고 수금지화목토천해명 이 9개 행성이 철사에 끼워져 차례대로 궤도를 형성하고 있을 것이다. 그래서 학생들은 태양은 움직이지 않고 9개 행성들만 움직인다고 유추하기 쉬울 것이고 9개 행성을 움직이는 힘은 태양의 인력과 각 행성의 원심력이라고 배울 것이다.
그리고 우리 태양계는 커다란 은하 한구석에 자리 잡은 작은 군집 정도라고 하니 전체 우주의 규모에서 보면 백사장의 모래알보다도 작다는 것이다.
다시 지동설과 천동설로 돌아가 보면 지동설은 태양이 중심이고 지구 및 다른 별들이 움직인다는 것이고 천동설은 지구를 중심으로 태양과 다른 별들이 움직인다는 것이다. 그렇다면 무슨 근거로 필자는 천동설을 주장하는가?
이 우주 안의 모든 것들은 서로 멀어져 가고 있다. 먼 곳에 있는 별들일수록 더 빠른 속도로 멀어져 간다. 천문학 용어로 이것을 ‘적색편이’라고 부른다. 우주공간은 그대로인데 별들 사이의 거리가 멀어져 가는 것이 아니고 그 사이의 공간 자체가 늘어나는 것이다. 이렇게 우주가 팽창하는 비율은 나타내는 것이 허블상수라고 아는 수치인데 최근에 이 수치가 다시 커졌다. 이는 우주가 우리가 생각했던 것보다 더 빨리 팽창한다는 뜻이다. 태양을 비롯한 모든 것은 움직이고 있다. 그것도 아주 빠른 속도로.
멀수록 빨리 움직인다면 굳이 복잡한 수학적 계산 과정을 거치지 않더라도 어떤 지점에 있는 별들은 빛의 속도로 멀어져 간다고 추론해볼 수 있다. 그리고 그 보다 더 먼 곳에 있는 별들은 광속보다도 빠른 속도로 멀어져 가고 있는 것이다.
광속보다 빠르게 멀어져 가고 있다는 것은 무엇을 의미하는 것일까?
만일 우리가 광속보다 빠른 속도로 우주선을 타고 여행한다면 잘 알려진 아인슈타인의 상대성 이론에 등장하는 쌍둥이 시계의 경우처럼 시간 여행을 하게 된다.
즉 시간과 공간의 경계를 넘어 다른 차원으로의 이동이 발생하게 된다는 것이다.
광속을 초월한 속도로 멀어지고 있는 모든 것들은 이미 우리의 3차원적 공간에 존재하지 않게 된다. 아니 존재할 수도 있고 존재하지 않을 수도 있다. 왜냐하면 이론적으로는 4차원 이상에서는 시간과 공간에 대한 우리의 기존 관념을 배신한 물리적 현상이 일어나기 때문이다.
그래서 우리가 아는 3차원 공간으로서의 우주는 여기서 끝이다. 더 관측도 안된다.
이 지점을 Q라고 한다면 우리의 3차원 우주는 지구를 중심으로 반지름이 Q인 완전한 구체가 된다. 모든 방향으로 거리 Q까지만이 3차원의 공간이다.
지구로부터 Q 지점 가까운 거리에 있는 어떤 별에 사는 사람들을 생각해보자. 그들의 3차원 우주 또한 구를 이룰 것이고 우리 우주와 겹치는 교집합도 있고 겹치지 않는 그들만의 우주공간도 존재하게 된다.
지구와 빛과 우주공간의 관계를 정리해보면 우리 우주의 중심은 우리 지구다.
우리 태양계만 생각한다면 지동설이지만 우리가 상상하고 관측할 수 있는 우주에서는 모든 것이 지구를 구심점으로 하는 영역에만 존재한다. 이러한 이유로 필자는 천동설도 어느 정도 맞다고 생각하게 되었다.
우주 공간은 너무 넓고 어째서 우리는 이 변방의 작은 행성이 지구에 살고 있는지 모두 한 번쯤은 의구심을 가져보았을 터인데 사고의 방향을 좀 달리해보면 과학적으로도 철학적으로도 우리는 우리 우주의 중심이며 내가 있는 곳이 이 우주에서 가장 중심이 되는 곳이다.
최근에 허블상수 수치를 높게 조정하게 되었다는 천문학 뉴스를 듣고 갑자기 누군가와 이야기하고 싶어 뜬금없는 신천동설을 설파해보았다.

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