빛보다 빠를 수 있을까 (특수상대성이론, 워프 드라이브, 우주탐사)어릴 때 SF 영화를 보면서 "우주선을 계속 가속하면 언젠가는 빛보다 빨라지지 않을까?" 하고 진지하게 생각한 적이 있었습니다. 저도 한때 그렇게 믿었습니다. 그런데 물리학을 조금씩 공부하면서 그 믿음이 얼마나 단단한 벽에 부딪히는지 실감했습니다. 빛의 속도, 초속 약 30만 킬로미터. 이 숫자가 단순한 기록이 아니라 우주가 설정한 절대적인 경계선이라는 걸 이해하는 데 꽤 시간이 걸렸습니다.특수상대성이론이 그어놓은 한계선물리학 교양서를 처음 읽었을 때, 제가 가장 충격받은 문장은 이것이었습니다. "질량을 가진 물체는 빛의 속도에 결코 도달할 수 없다." 직관적으로 이해가 안 됐습니다. 엔진을 더 강하게 만들면 되지 않냐고요.여기서 핵심은 ..

올베르스의 역설 (우주 팽창, 적색편이, 우주 나이)밤하늘이 어두운 건 당연한 것처럼 느껴지지만, 사실 이건 우주의 나이와 구조를 통째로 꿰뚫는 질문과 연결됩니다. 처음 이 주제를 접했을 때 저도 잠깐 멈칫했습니다. 별이 수천억 개가 넘는 은하가 수천억 개 존재한다면, 왜 밤하늘 전체가 빛으로 가득 차 있지 않을까요.별이 무한히 많다면 밤하늘은 왜 어둡지 않을까19세기 독일 천문학자 하인리히 올베르스는 아주 단순한 논리를 들고 나왔습니다. 우주가 무한하고, 별이 그 안에 고르게 분포해 있다면, 어느 방향으로 시선을 뻗어도 결국 어딘가에 있는 별의 표면에 닿게 됩니다. 그렇다면 밤하늘은 낮처럼 환해야 합니다. 그런데 실제로는 그렇지 않습니다. 이것이 올베르스의 역설입니다.이 모순이 단순한 천문학 퀴즈처럼 ..

우주의 크기 (관측 가능한 우주, 우주 팽창, 허블 반지름)솔직히 저는 우주의 나이가 138억 년이라는 말을 듣고 "그럼 우주 크기도 138억 광년쯤 되겠구나" 하고 막연히 생각했습니다. 그런데 실제 숫자를 찾아보는 순간 그 논리가 완전히 틀렸다는 걸 깨달았습니다. 현재 관측 가능한 우주의 지름은 약 930억 광년으로 추정되고 있으며, 이 숫자 하나가 제가 가진 우주에 대한 감각을 송두리째 흔들어 놓았습니다.관측 가능한 우주: 138억 년인데 왜 930억 광년인가우주의 나이가 약 138억 년인데 어떻게 관측 범위가 930억 광년이냐는 질문, 저도 처음에 똑같이 막혔습니다. 일반적으로 빛의 속도가 일정하니까 138억 광년이 한계라고 생각하기 쉬운데, 실제로는 전혀 다릅니다.핵심은 우주 팽창(cosmic e..

빛의 속도 (광속 한계, 광년 단위, 우주 시간)우주에서 빠르기로 따지면 빛이 최고라는 건 누구나 압니다. 그런데 "빛이 빠르다"는 사실 말고, 빛의 속도가 왜 물리학의 기준으로 쓰이는지 설명할 수 있는 사람은 생각보다 많지 않습니다. 저도 그랬습니다. 빛의 속도가 중요하다는 말을 들을 때마다 그냥 넘겼는데, 어느 순간 밤하늘을 보다가 "저 별빛이 수백만 년 전에 출발한 거라면, 나는 지금 과거를 보고 있는 건가?" 하는 생각이 들면서 진지하게 파고들기 시작했습니다.빛의 속도, 얼마나 빠른지 감이 안 잡힌다면빛은 진공 상태에서 초속 약 299,792km로 이동합니다. 여기서 진공(眞空)이란 공기나 물질이 전혀 없는 상태를 말하며, 빛은 이 조건에서 가장 빠르게 이동합니다. 지구 둘레가 약 4만 km이니,..