우주의 나이 계산법 (우주팽창, 우주배경복사, 허블상수)우주의 나이가 138억 년이라는 말을 처음 들었을 때, 저는 솔직히 그냥 흘려들었습니다. "그냥 엄청 오래됐구나" 정도였죠. 그런데 어느 날 '그 숫자를 도대체 어떻게 계산한 거지?'라는 의문이 생기면서 파고들기 시작했고, 알면 알수록 인류가 이 답을 어떻게 찾아냈는지가 더 놀라웠습니다.우주팽창: 시간을 거꾸로 돌리는 발상제가 처음 이 개념을 접했을 때 가장 납득하기 어려웠던 부분이 바로 여기였습니다. 우주의 나이를 계산한다는 건, 결국 지금 벌어지고 있는 현상을 시간 역방향으로 돌려서 "모든 것이 한 점에 모이는 순간"을 찾는 작업입니다.이 계산의 출발점은 1920년대 에드윈 허블의 관측입니다. 허블은 멀리 있는 은하일수록 더 빠른 속도로 지구에서..

우주 거리 측정 (시차, 세페이드 변광성, 적색편이)밤하늘을 올려다보다가 "저 별까지 얼마나 멀까?"라는 생각을 해보신 적 있으신가요? 저도 예전에 이 질문을 붙들고 꽤 오래 헤맸습니다. 킬로미터나 광년이라는 단위를 써봐도 머릿속에서 실감이 나지 않았습니다. 그러다 과학자들이 우주 거리를 단계별로 측정하는 방식, 이른바 '우주 거리 사다리'를 공부하면서 비로소 그 구조가 눈에 들어왔습니다.시차로 가까운 별 거리 재기처음 우주 거리 사다리를 접했을 때 가장 먼저 배운 방법이 시차(parallax) 측정이었습니다. 여기서 시차란, 지구가 태양 주위를 공전하면서 생기는 별의 겉보기 위치 변화를 이용해 거리를 계산하는 방법입니다. 쉽게 말해, 6개월 간격으로 지구가 태양 반대편에 위치할 때 같은 별을 두 번 관..

적색편이와 청색편이 (도플러 효과, 우주 팽창, 허블 법칙)밤하늘의 은하 대부분이 우리에게서 멀어지고 있다는 사실, 알고 계셨습니까? 처음 이 이야기를 접했을 때 저는 솔직히 실감이 잘 나지 않았습니다. 빛의 색이 바뀐다는 것으로 우주의 움직임 전체를 읽어낼 수 있다니, 그게 가능한 일인가 싶었습니다. 그런데 파고들수록 적색편이와 청색편이는 단순한 물리 현상이 아니라, 우주의 역사를 통째로 열어주는 열쇠라는 생각이 들었습니다.도플러 효과, 빛에도 적용된다혹시 구급차가 지나갈 때 사이렌 소리가 달라진다는 걸 느껴보셨습니까? 저도 어릴 때 그 소리 차이가 왜 생기는지 궁금했는데, 그게 바로 도플러 효과(Doppler Effect) 때문입니다. 여기서 도플러 효과란 파동을 내는 물체가 관측자에게 가까워지거나 ..

우주의 마지막 시나리오 (열적 죽음, 빅 크런치, 빅 립)솔직히 처음 이 주제를 파고들었을 때는 그냥 막연한 호기심이었습니다. 그런데 자료를 읽으면 읽을수록 "우주가 언제 어떻게 끝나는가"라는 질문이 단순한 공상이 아니라, 현재 우주의 구조 자체를 이해하는 데 직결된 문제라는 걸 깨달았습니다. 현재 가장 유력한 종말 시나리오는 세 가지로 압축됩니다. 이 글에서 그 세 가지를 하나씩 뜯어보겠습니다.열적 죽음, 가장 조용한 우주의 마지막제가 처음 이 시나리오를 접했을 때 예상 밖이었던 건 종말이 폭발이나 붕괴가 아니라 그냥 '꺼져간다'는 그림이었다는 점입니다. 드라마틱한 결말을 상상했는데, 실제로 가장 유력하다고 평가받는 시나리오는 훨씬 조용했습니다.열적 죽음은 열역학 제2법칙에서 도출되는 개념입니다. 여기..

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 ..

시간의 화살 (엔트로피, 열역학 제2법칙, 시간 비대칭성)솔직히 저는 오랫동안 "시간이 왜 한 방향으로만 흐르는가"라는 질문을 그냥 당연한 것으로 넘겼습니다. 숨을 쉬는 것처럼 너무 자연스러워서 의심할 이유가 없었던 거죠. 그런데 멀티버스 이야기를 파다가 시간의 본질에 관한 내용을 마주쳤고, 생각보다 훨씬 깊은 물음이라는 걸 뒤늦게 깨달았습니다. 과거로 돌아갈 수 없다는 건 직관적으로 알지만, 왜 그런지를 설명하려면 이야기가 꽤 복잡해집니다.엔트로피가 쌓이면서 시간이 흐른다과학에서 시간이 한 방향으로만 흐르는 현상을 '시간의 화살(Arrow of Time)'이라고 부릅니다. 여기서 시간의 화살이란, 과거에서 미래로 향하는 시간의 방향성이 물리적으로 비대칭하다는 개념입니다. 그냥 철학적 표현이 아니라, 실..