우주는 왜 이토록 광활할까요? 파인만의 충격적인 대답

0:00 우리는 아주 이상한 사실 하나를 너무도 자연스럽게 받아들이며 살아갑니다. 밤하늘을 올려다 보면 별들이 보입니다. 조금 더 강력한 망원경을 사용하면 수십억의 별이 모여 있는 은하가 보입니다. 그리고 더 멀리 바라볼수록 또 다른 은하 또 다른 은하 또 다른 은하가 끝없이 이어집니다. 지금 우리가 관측할 수 있는 우주의 지름은 약 930억 광년입니다.이 이 숫자는 너무 거대해서 우리의 직과는 이미 여기서 멈춰 버립니다. 그래서 대부분의 사람들은 이렇게 생각합니다. 우주는 원래 큰 거 아닌가? 하지만 바로 그 생각 때문에 우리는 가장 중요한 질문을 놓치고 있는지도 모릅니다. 조금 다른 질문을 하나 해보겠습니다.

0:47 지구는 지금 크기 그대로인데 태양계가 축구장만 한 크기였다면 어떨까요? 그렇다면 은하는 도시 하나보다 커질 것이고 관측 가능한 [음악] 우주는 지구 전체를 덮고도 한참 모자할 정도의 크기가 됩니다. 도대체 왜 이렇게까지 커야 했던 걸까요? 혹시 이것은 단순히 큰 공간이 아니라 우주가 반드시 이렇게 커져야만 했던 어떤 이유가 있다는 뜻은 아닐까요?이 이 질문은 [음악] 생각보다 훨씬 이상합니다. 왜냐하면 자연은 언제나 필요한만큼만 만들어지는 것처럼 보이기 때문입니다. 우리 몸은 필요한 만큼의 장기를 [음악] 가지고 있고 나무는 필요한 만큼의 잎을 만들며 행성도 중력과 물질의 균형 속에서 크기가 결정됩니다. 그런데 우주마는

1:34 다릅니다. 별이 존재하는 공간보다 훨씬 더 넓은 빈 공간. 은하보다 훨씬 더 많은 암흑. 빛조차 아직 도착하지 못한 영역, 마치 사용할 계획도 없는 공간을 미리 만들어 놓은 것처럼 보입니다. 이상하지 않습니까? 만약 생명이 존재하는 곳이 극히 작은 한 점이라면 왜 우주는 그 한 점을 위해 상상조차 어려운 크기의 무대를 준비했을까요? 여기서 더 놀라운 사실이 [음악] 있습니다.이 질문은 철학에서 시작된 것이 아닙니다. 망원경이 보내온 빛, 위성이 측정한 복사, 수십년 동안 미국 항공 우주국과 유럽 [음악] 우주국은 그리고 전 세계 천문학자들이 모은 관측 데이터가 우리를이 질문 앞으로 데려왔습니다. 다시 말해 우주의

2:20 크기는 상상이 아니라 측정된 [음악] 현실입니다. 그런데 바로 그 현실이 가장 이해하기 어려운 수수께가 되어 버렸습니다. 어쩌면 우리가 이해하지 [음악] 못한 것은 우주의 크기가 아니라 왜 우주가 처음부터 이렇게 커질 필요가 있었는지일지도 모릅니다. 그리고 그 답을 찾기 위해서는 먼저 우리가 너무도 당연하게 믿고 있는 한 가지 가정을 의심해야 합니다. 어쩌면 가장 위험한 질문은 너무 이상해서 아무도 묻지 않는 질문이 아니라 너무 당연해서 아무도 의심하지 않는 질문일지도 모릅니다. 우주의 크기도 그렇습니다. 우리는 태어날 때부터 거대한 우주를 알고 있었습니다. 교과서 속에는 수십억 개의 은하가 있었고 다큐멘터리는 끝없는 우주를

3:07 보여주었으며 망원경은 언제나 더 먼 곳을 발견했습니다. 그래서 우리는 자연스럽게 이렇게 생각하게 됩니다. 우주는 원래 큰 것이다. 하지만 잠시만 생각해 보겠습니다. 이것은 정말 설명일까요? 아니면 설명처럼 들리는 익숙한 문장일 뿐일까요? 리처드 파인머은 이런 순간을 특히 좋아했습니다. 그는 자주 [음악] 이렇게 말했습니다. 무언가를 너무 당연하게 받아들이는 순간 진짜 질문은 사라진다. 예를 들어 이런 >> [음악] >> 질문을 해보겠습니다. 왜 사람의 키는 평균 170cm 정도일까요? 왜 코끼리는 쥐만큼 작지 않을까요? 왜 나무는 10km 높이까지 자라지 못할까요?이 질문들에는 모두 답이 있습니다. 뼈가 버틸 수 있는 하중.

3:54 혈액을 [음악] 순환시키는 에너지, 중력, 물질의 강도, 즉 크기에는 이유가 있습니다. 자연은 거의 언제나 필요 이상의 크기를 선택하지 않습니다. 바로 여기에서 이상한 점이 나타납니다. 우주만은 예외처럼 보인다는 것입니다. 현재 관측 가능한 우주의 지름은 약 930억 [음악] 광년, 우리 은하의 지름은 약 10만 광년입니다.이 이 둘을 단순히 비교해 보면 우주의 가로 길이는 우리 은하를 약 93만 개 나란히 이어붙여야 겨우 비슷해질 [음악] 정도입니다. 잠시 상상해 보십시오. 서울 한복판에 농구공 하나를 놓는다면 관측 가능한 우주는 그 농구공 하나를 위해 대륙 전체를 경기장으로 만든 것과 [음악]

4:41 비슷한 규모입니다. 과연 이런 크기가 정말 필요했을까요? 더 작은 우주에서는 별이 만들어질 수 없었던 걸까요?은 은하는 태어날 수 없었던 걸까요? 아니면 우리라는 존재 자체가 불가능했을까요? 흥미로운 점은이 질문이 더 이상 철학자의 상상이 아니라는 사실입니다. 지난 수십년 동안 미국 항공 우주국과 유럽 우주국 그리고 플랑크 공동 연구팀의 관측은 우주의 나이, 밀도, 팽창 속도, 우주 배경 복사를 정밀하게 측정해 왔습니다. 그 결과 우주의 크기는 우연히 추정한 숫자가 아니라 수많은 관측과 계산을 통해 조금씩 드러난 하나의 현실이라는 사실이 밝혀졌습니다. 하지만 데이터가

5:27 많아질수록 오히려 더 이상한 의문이 남았습니다. 우리는 이제 우주가 얼마나 큰지는 꽤 정확하게 알고 있습니다. 그런데 왜 그렇게 커졌는지는 아직 한 문장으로 설명할 수 없습니다. [음악] 바로 그 지점에서 한 첫문학자의 관측이 모든 것을 바꾸기 시작했습니다. 그는 밤하늘을 바라보다가 누구도 예상하지 못했던 하나의 패턴을 발견했습니다. 그리고 그 작은 발견은 인류가 우주를 바라보는 방식을 영원히 바꾸게 됩니다. 1920년대 초시 대부분의 과학자들은 우주가 영원하며 크기도 변하지 않는다고 생각했습니다. 심지어 아인슈타인조차 역시 자신의 방정식이 우주를 팽창시키려 하자이를 막기 위해

6:13 우주 상수 코스모로지컬 컨스턴트를 [음악] 추가했습니다. 그만큼 누구도 우주가 스스로 커지고 있을 것이라고는 상상하지 못했습니다. 그런데 미국의 한 천문대에서 한 천문학자가 밤하늘의 희미한 빛을 하나씩 기록하고 있었습니다. 그의 이름은 에드윈 허블 있었습니다. 그가 사용한 망원경은 당시 세계에서 가장 큰 100인치 후커 망원경 호커 텔레스코피였습니다. 오늘날의 기준으로는 거대한 디지털 장비도 [음악] 아니었고 우주 망원경도 아니었습니다. 그저 유리와 거울 그리고 아주 오랜 시간 동안 모은 [음악] 빛이 전부였습니다. 하지만 과학에서는 가장 중요한 발견이 언제나 [음악] 복잡한 장비에서

6:58 시작되는 것은 아닙니다. 허블은 멀리 떨어진 은하들의 빛을 [음악] 하나씩 분석하기 시작했습니다. 그는 은하의 사진만 본 것이 아니라 빛을 프리즘처럼 분해한 스펙트럼을 [음악] 살펴보았습니다. 여기서 흥미로운 일이 벌어졌습니다. [음악] 실험실에서 수소와 헬륨은 언제나 같은 위치에 밝고 어두운 선을 남깁니다. 마치문처럼 원소마다 고유한 빛의 패턴을 가지고 있기 때문입니다. 그런데 멀리 있는 은하의 스펙트럼에서는 그 지문이 원래 자리보다 [음악] 조금씩 붉은 쪽으로 이동해 있었습니다.이 현상을 우리는 적색 편이 [음악] 레시프트라고 부릅니다. 처음에는 단순한 측정 오차처럼 보였습니다. 하지만 허블은 수십개

7:44 그리고 수백개의 은하를 비교하면서 이상한 규칙 하나를 발견합니다. 멀리 있는 은하일수록 더 빠르게 멀어지고 있었습니다. 1929년 그는이 결과를 발표했습니다. 오늘날 허블루메트르 법칙 하블루메트르로 알려진 관계입니다. 수식은 놀라울만큼 간단합니다. 속도, 허블 상수제 거리 복잡한 방정식이 아닙니다. 하지만이 단순한 관계는 인류가 우주를 바라보는 방식을 완전히 뒤집었습니다. 잠시 풍선을 하나 떠올려 보겠습니다. 풍선 표면에 작은 점들을 그려놓고 천천히 [음악] 바람을 불어 넣습니다. 그러면 어느 한 점이 특별히 움직이는 것이 아니라 풍선 자체가 커지면서 [음악] 모든 점 사이에 거리가 함께

8:30 늘어납니다. 은하들도 마찬가지였습니다. 은하가 빈 우주를 날아가는 것이 아니라 공간 자체가 늘어나고 [음악] 있었던 것입니다.이 차이는 작아 보이지만 의미는 전혀 다릅니다. 왜냐하면 움직이고 있는 것은 별이 아니라 우주의 무대 자체였기 때문입니다. 이제 처음의 질문으로 다시 돌아가 보겠습니다. 만약 지금 우주가 팽창하고 있다면 시간을 거꾸로 돌렸을 때는 어떻게 될까요? 은하 사이의 거리는 점점 가까워질 것입니다. 더 과거로 가면 모든 은하는 훨씬 작은 공간 안에 모여 있었을 것입니다. 그리고 더 거슬러 올라가면 우리는 결국 매우 뜨겁고 밀도가 높은 초기 우주 즉 오늘날 빅뱅 우주론이 설명하는 출발점에 도달하게 됩니다.이 이

9:17 아이디어는 훗날 조르 르메트르의 이론과 조지가모프의 계산 그리고 우주 배경복사의 발견으로 더욱 강력한 증거를 얻게 됩니다. 하지만 바로 여기에서 새로운 수수께끼가 태어났습니다. 우리는 이제 왜 우주가 팽창하는지에 대해서는 설명을 시작할 수 있게 되었습니다. 그러나 그것은 또 다른 질문을 남깁니다. 팽창은 설명할 수 있습니다. 하지만 왜 그 팽창이 오늘날 우리가 보는이 거대한 우주를 만들 정도로 엄청나야 했던 것일까요? 그리고 그 질문 앞에서 우주로는 다시 한번 예상하지 못한 벽과 마주하게 됩니다. 허블의 발견 이후 우주는 더 이상 정지해 있는 공간이 아니었습니다. 시간이 흐를수록

10:03 공간 자체가 늘어나고 있다는 사실은 점점 더 많은 관측으로 확인되었습니다. 그리고 과학자들은 자연스럽게 이렇게 생각했습니다. 그렇다면 시간을 거꾸로 돌리면 모든 것은 하나의 뜨겁고 작은 우주에서 시작되었겠군. 이것이 오늘날 우리가 빅뱅 우주론이라고 부르는 이야기의 출발점입니다. 하지만 과학은 아름다운 이야기만으로는 만족하지 않습니다. 모든 이론은 반드시 관측을 통과해야 합니다. 1965년 아노팬지어스와 로버트 윌슨은 거대한 혼 안테나를 이용해 우주에서 오는 미세한 전파를 측정하고 있었습니다. 그들은 이상한 잡음을 발견했습니다. 안테나 방향을 바꿔도 낮과 밤이 바뀌어도 계절이

10:49 바뀌어도 그 신호는 사라지지 않았습니다. 심지어 안테나 안에 있던 비둘기와 배설물까지 치웠지만 잡음은 그대로였습니다. 결국 그들이 제거하려 했던 노이즈는 사실 우주 전체에서 날아오고 있는 신호였습니다. 오늘날 우리는 그것을 우주 배경복사 cos스믹ic 마이크로웨이브 [음악] 백그라운드 CNB라고 부릅니다.이 이 복사는 약 137억 138억 년 전 우주가 탄생한 직후의 흔적입니다. 현재 그 온도는 평균약 2.72빈. 섭시로는 약 영하 270.4도에 사도에 불과합니다. 거의 절대 영도에 가까운 차가운 빛입니다. 놀라운 것은 온도 자체가 아닙니다. 우주 어느 방향을 바라보든이 복사의 [음악]

11:35 온도는 거의 똑같다는 사실입니다. 유럽 우주국의 플랑크 우주관측 임무위성은이 온도를 10만분의 켈빈 신메너스가 K 수준까지 측정했습니다. 쉽게 말하면 서울과 뉴욕 지구의 반대편에서 같은 컵의 물도를 재는데 차이가 0.00 일도 밖에 나지 않는 것과 비슷한 정밀도입니다. 우주는 놀라울 정도로 균일했습니다. 그리고 바로 그 순간 과학자들은 오히려 당황하기 시작했습니다. 왜냐하면 이것은 너무 완벽했기 때문입니다. 생각해 보겠습니다. 현재 우리가 관측할 수 있는 우주의 지름은 약 930억 광년입니다. 하지만 우주의 나이는 약 138억년. 빛보다 빠르게 정보를 전달할 방법이

12:23 없다면 우주의 서로 반대편은 과거에 단 한 번도 서로 영향을 주고받을 시간이 없었습니다. [음악] 그런데 어떻게 두 영역의 온도가 거의 완벽하게 같을 [음악] 수 있었을까요? 제가 조금 더 쉬운 예를 들어 보겠습니다. 교실 양쪽 끝에 있는 두 사람이 시험 시작과 동시에 아무 대화도 하지 않았습니다. 그런데 시험이 끝났더니 수백 문제의 답이 단 한 글자도 다르지 않았습니다. 우연이라고 [음악] 보기에는 너무 완벽합니다. 우주는 바로 그런 모습을 하고 있었습니다.이 문제는 오늘날 지평선 문제이프라고 [음악] 불립니다. 하지만 그것만이 아니었습니다. 또 다른 이상한 점도 있었습니다. 플랑크 공동 연구팀과

13:08 윌킨슨 우주 배경복사 탐사선의 [음악] 이전 관측 결과는 우주의 전체 공간이 거의 평평한 플라트 기하학을 가지고 있음을 보여주었습니다. 밀도를 나타내는 값 오메가는 거의 일에 가까웠습니다. 조금만 더 컸다면 우주는 오래 전에 다시 붕괴했을 것이고 조금만 더 작았다면 너무 빨리 팽창해 은하조차 만들어지지 못했을 것입니다. 마치 연필 [음악] 하나를 바닥 위에 세워놓고 수십억년 동안 단 한 번도 쓰러지지 않은 것처럼 보였습니다. 과연 이것이 자연스럽게 일어날 수 있는 일일까요? 아니면 우리가 아직 모르는 어떤 과정이 초기의 우주를 지금보다 훨씬 더 특별하게 만들었던 것일까요? 흥미로운 점은이 질문들이

13:55 빅뱅 이론을 [음악] 무너뜨린 것이 아니라 오히려 더 깊은 이론이 필요하다는 사실을 알려주었다는 것입니다. 과학은 여기서 멈추지 않았습니다. 한 젊은 물리학자는이 문제들을 바라보다가 아주 대담한 생각 하나를 떠올립니다. 만약 우주가 탄생 직후 우리가 상상하는 것보다 훨씬 빠른 속도로 단 한 순간 폭발적으로 팽창했다면 어떨까? 그 가설은 처음에는 너무 기해서 믿기 어려웠습니다. 하지만 시간이 흐를수록 수많은 관측 결과가 오히려 그 아이디어를 지지하기 시작했습니다. 그리고 바로 그 순간 우주는 왜 이렇게 거대해야만 했을까라는 질문은 완전히 새로운 방향으로 향하게 됩니다. 1970년대 말 젊은 이론

14:41 [음악] 물리학자 한 사람이 같은 문제를 계속 붙잡고 있었습니다. 그의 이름은 런스. 그는 처음부터 우주를 더 크게 만들고 싶었던 것이 아닙니다. 오히려 그 반대였습니다. 그는 단지 앞에서 [음악] 만난 두 가지 수수께끼를 설명하고 싶었습니다. 왜 우주의 온도는 이렇게 균일할까? 그리고 왜 우주의 공간은 이렇게 놀라울만큼 평평할까? 그는 수없이 계산을 [음악] 반복했습니다. 하지만 기존의 빅뱅 모형만으로는 두 문제를 동시에 설명할 방법이 보이지 않았습니다. 그러던 어느 날 그는 아주 낯선 가능성을 떠올렸습니다. 혹시 우리가 우주의 속도를 잘못 상상하고 있었던 것은 아닐까? 여기서 중요한 점이 있습니다. 많은

15:26 사람들은이 이야기를 들으면 이렇게 생각합니다. 빛보다 빠르게 팽창했다고. [음악] 하지만 바로 그 표현이 오해를 만듭니다. 상대성 이론은 물체가 공간 속에서 빛보다 빠르게 움직일 수 없다고 말합니다. 그러나 아인슈타인의 방정식은 공간 자체가 얼마나 빠르게 늘어날 수 있는지까지 금지하지는 않습니다.이 차이는 매우 중요합니다. 조금 다른 장면을 상상해 보겠습니다. 빵반죽 위에 건포도 두알를 올려 놓습니다. 이제 반죽을 5분에 넣으면 건포도는 스스로 움직이지 않습니다. 하지만 반죽이 부풀어 오르면서 둘 사이의 거리는 점점 멀어집니다. 건포도가 달린 것이 아니라 반죽 자체가 커진 것입니다. 우주의 팽창도

16:13 이와 비슷합니다. 은하들이 텅빈 공간을 달리는 것이 아니라 공간 자체가 늘어나면서 서로의 거리가 멀어지는 것입니다. 이제 상상을 조금 더 극단적으로 해 보겠습니다. 평범한 풍선을 천천히 부는 것이 아니라 눈 깜짝할 사이에 풍선이 우주만큼 커진다면 어떨까요? 그 위에 그려진 작은 점들은 순식간에 서로를 볼 수 없을만큼 멀어질 것입니다. 바로 이것이 우주 급행창 인플레이션이라는 아이디어의 핵심입니다. 여기서 순식간이라는 표현도 사실은 너무 느립니다. 현재 가장 널리 받아들여지는 급행창 모형에 따르면이 과정은 빅뱅 직후 약 10문 후 무렵 무렵되어 대략 10무도 괄호초 정도에

17:00 끝났을 것으로 추정됩니다.이 시간은 너무 짧아서 직관으로는 이해하기 어렵습니다. 1초를 약 3 200억년으로 늘린다면 10물과로 초는 그 긴 시간 속에서도 [음악] 인간이 상상하기 어려울만큼 작은 한 순간에 해당합니다. 그 찰라 동안 우주의 [음악] 크기는 최소 10회로 마이너스배 이상 커졌을 것으로 계산됩니다. 숫자만 보면 감각이 사라집니다. 그래서 이렇게 생각해 보겠습니다. 대포 하나보다도 작은 공간이 눈을 한번 깜빡이기도 전에 은하보다 훨씬 큰 규모로 늘어났다고 상상하는 것입니다. 믿기 [음악] 어려운 이야기입니다. 그래서 처음이 가설이 발표되었을 때 많은 물리학자들은 [음악]

17:45 회의적이었습니다. 하지만 과학에서는 기발한 아이디어보다 중요한 것이 하나 있습니다. 예측입니다. [음악] 좋은 이론은 아직 관측하지 않은 현상을 미리 예측할 수 있어야 합니다. 급행창 [음악] 이론도 마찬가지였습니다.이 이론은 말했습니다. 만약 초기 우주가 정말 급행창했다면 오늘날 우리가 측정하는 우주 배경 복사에는 아주 미세한 흔적이 남아 있어야 한다고. 그리고 수십년 후 미국 항공 우주국의 윌킨슨 우주 배경복사 [음악] 탐사선에 이어 유럽 우주국의 플랑크 우주 관측 위성이 그 흔적을 놀라울 정도의 정밀도로 측정하기 시작했습니다. 우주 배경복사의 미세한 온도 요동 약 10만분 켈빈 10미누타섯 K 수준의 작은 차이는

18:34 바로 초기 양자 요동이 급행창을 거치며 우주 전체로 확대되었을 가능성과 매우 잘 들어맞았습니다. 흥미로운 것은 우리가 오늘 밤 올려다보는 모든 은하, 모든 별, 그리고 우리 자신의 몸을 이루는 원자들까지 그 작은 [음악] 요동에서 시작되었을 가능성이 있다는 사실입니다. 우주의 거대한 구조는 거대한 사건에서 태어난 것이 아니라 거의 측정조차 [음악] 어려운 아주 작은 흔들림에서 시작되었을지도 모릅니다. 하지만 바로 [음악] 여기에서 또 하나의 질문이 우리를 기다리고 있습니다. 급팽창은 우주가 어떻게 이렇게 커졌는지를 설명해 줍니다. 그런데 정작 가장 중요한 질문은 아직 남아 있습니다.

19:19 무엇이 그 급행창을 시작하게 [음악] 만들었을까요? 그리고 더 놀라운 것은 그 질문에 대한 답을 찾는 순간 우리는 우주의 크기를 [음악] 넘어 우주가 왜 존재하게 되었는가라는 훨씬 더 깊은 문제와 마주하게 됩니다. 과학에는 흥미로운 순간이 있습니다. 어떤 이론이 너무 많은 문제를 해결하기 시작하면 과학자들은 오히려 더 조심스러워집니다. 왜냐하면 자연은 우리의 기대보다 훨씬 복잡하기 때문입니다. 급행창 이론도 그랬습니다. 처음에는 단지 두 가지 문제를 설명하기 위해 등장했습니다. 우주의 온도는 왜 거의 완벽하게 균일한가? 그리고 왜 우주의 공간은 거의 완벽하게 평평한가? 하지만 시간이 지나면서 관측은 예상하지 못한

20:06 방향으로 흘러가기 시작했습니다. 1992년 미국 항공 우주국의 코비 위성은 우주 배경 복사에서 처음으로 매우 미세한 온도 차이를 발견했습니다. 차이는 겨우 약 10만분의 캘빈 프로모는 [음악] 곡. 절대 0도에 가까운 우주에서이 정도 차이는 마치 거대한 바다의 수면이 종이 한 장 두께만큼 흔들리는 것을 우주 규모에서 찾아낸 것과 비슷합니다. 이후 윌킨슨 우주 배경복사 탐사선은 그리고 플랑크 우주관측 위성은 그 지도를 훨씬 더 정밀하게 완성했습니다. 우리는 이제 초기 우주의 흔들림을 마치 아기의 심장 박동을 초음파로 [음악] 보는 것처럼 읽을 수 있게 되었습니다. 그런데 이상한 점이 있었습니다. 그

20:53 작은 흔들림은 무작기처럼 보였지만 완전히 무작이는 아니었습니다. 통계적으로 예측 가능한 분포를 가지고 있었고 급행창 이론이 예견했던 모습과 놀라울 정도로 일치했습니다. 과학에서는 이런 순간이 매우 특별합니다. 하나의 가설이 수십년 뒤에 관측 결과를 미리 마친 것입니다. 하지만 바로 그 성공이 새로운 질문을 만들어냈습니다. 잠시 풍선을 다시 떠올려 보겠습니다. 풍선 표면의 연필 끝으로 아주 작은 점 하나를 찍습니다. 풍선을 엄청난 속도로 부풀리면 처음에는 보이지도 않던 작은 [음악] 점이 점점 커져 멀리서도 보이는 무늬가 됩니다. 급행창도 이와 비슷합니다. 초기 우주에서 양자 역학적 규모의 아주

21:40 작은 요동이 공간이 폭발적으로 [음악] 늘어나는 동안 우주 전체 크기로 확대되었고 그 밀도의 차이가 훗날 중력을 통해 물질을 끌어 모았습니다. 수억년이 흐르면서 그곳에는 첫 번째 [음악] 별이 태어났습니다. 별들은 모여 은하가 되었고 은하들은 다시 거대한 은하단과 우주 거미주를 이루었습니다. 오늘날 미국 항공 우주국과 유럽 우주국의 관측은 그리고 최근 제임스 웹 우주원경의 초기 관측은이 거대한 구조가 초기 밀도 요동에서 성장했다는 그림과 대체로 잘 맞아 떨어진다는 사실을 보여주고 있습니다. 잠시 생각해 보십시오. 당신의 몸을 이루는 탄소 [음악] 원자는 오래전 별의 중심에서 만들어졌습니다. 그 별은 한 은하

22:27 안에서 태어났습니다. 그 은하는 초기 우주의 작은 [음악] 밀도 차이에서 성장했습니다. 그리고 그 밀도 차이는 어쩌면 [음악] 원자보다도 훨씬 작은 양자 요동에서 시작되었을지 모릅니다. 결국 지금 당신이이 영상을 보고 있다는 사실은 초기 우주의 아주 작은 흔들림과 연결되어 있는 셈입니다. 이쯤 되면 처음의 질문에 답이 나온 것처럼 보입니다. 우주는 크게 팽창해야 했고 그 덕분에 은하가 생겼으며 별이 만들어졌고 행성이 태어났고 생명이 가능해졌습니다. 하지만 바로 여기에서 가장 조용하면서도 가장 깊은 의문이 모습을 [음악] 드러냅니다. 우리는 우주가 어떻게 이렇게 커졌는지는 조금씩

23:14 이해하기 시작했습니다. 그러나 아직 아무도 대답하지 못한 질문이 하나 남아 있습니다. 왜 하필 이런 방식의 급행창이 일어났을까요? 왜 어떤 우주는 별 하나도 만들지 못했을 [음악] 가능성이 있는데 우리의 우주는 정확히 은하 별 그리고 생명이 태어날 수 있는 조건을 갖추게 되었을까요? 흥미롭게도이 질문은 더 이상 급행창 이론 하나만으로는 설명되지 않습니다. 그 순간부터 우리는 우주의 크기를 설명하는 이야기에서 우주가 왜 이런 우주가 되었는가를 묻는 이야기로 들어서게 됩니다. 그리고 그 문을 열자 물리학은 지금까지 가장 대담한 가능성 가운데 하나와 마주하게 됩니다. 과학에는 아주 이상한 습관이

23:59 있습니다. 좋은 이론은 처음 의도했던 것보다 더 많은 것을 설명하기 시작합니다. 하지만 바로 그때 과학자들은 기뻐하기보다 오히려 더 많은 질문을 던집니다. 혹시 이론이 우리를 예상하지 못한 곳으로 데려가는 것은 아닐까? 급팽창 이론도 마찬가지였습니다. 1980년대 초 앨런 구스의 아이디어는 빠르게 발전하기 시작했습니다.이어서 안드레일린대를 비롯한 여러 이론 물리학자들은 급행창을 수학적으로 더 깊이 연구하면서 [음악] 흥미로운 가능성을 발견합니다. 처음에는 누구도 그것을 목표로 하지 않았습니다. 하지만 [음악] 방정식은 계속해서 같은 방향을 가리키고 있었습니다. 잠시 비눗방울를 떠올려 보겠습니다.

24:46 아이들이 비눗 방울을 불면 하나만 만들어지는 경우도 있지만 어떤 순간에는 작은 방울이 연속해서 계속 생겨납니다. 하나가 터져도 옆에서는 또 다른 방울이 만들어집니다. 혹시 우주도 비슷할 수 있을까요? 급행창이 어떤 공간에서는 끝났지만 다른 공간에서는 아직 계속되고 있다면 그렇다면 우리가 살고 있는 우주는 거대한 팽창의 바다 속에서 태어난 하나의 거품에 불과할 수도 있습니다.이 아이디어는 오늘날 영원한 급행창널인션이라고 불립니다. 중요한 것은 이것이 상상력에서 나온 이야기가 아니라는 점입니다. 급팽창을 기술하는 일부 수학적 모형에서는 양자 요동 때문에 급행창이 모든 곳에서 [음악] 동시에

25:33 끝나지 않을 수 있다는 결과가 자연스럽게 나타납니다. 어떤 영역에서는 팽창이 멈추며 별과 은하가 만들어지고 다른 영역에서는 공간이 계속 엄청난 속도로 늘어납니다. 마치 [음악] 숲속 여기저기에서 비눗방울이 끝없이 생겨나는 것처럼 말입니다. 하지만 여기서 조심해야 합니다. 이것은 관측으로 확정된 [음악] 사실이 아닙니다. 현재까지 우리는 다른 우주를 직접 본 적도 측정한 적도 없습니다. 과학은 언제나 여기에서 선을 긋습니다. 관측으로 확인된 것과 현재 가장 유력한 이론적 가능성은 구분되어야 합니다. 그럼에도 불구하고 왜 수많은 물리학자들은이 가능성을 진지하게 연구하고 있을까요? 이유는 간단합니다. 방정식이 그렇게

26:19 말하고 있기 때문입니다. 그리고 지금까지의 관측이 아직 그 가능성을 배제하지 않았기 때문입니다. 여기서 한 걸음 더 나아가 보겠습니다. 만약 우주가 하나의 거품이라면 각 거품은 모두 같은 모습을 하고 있을까요? 반드시 그렇지는 않을지도 모릅니다. 일부 이론에서는 거품마다 진공 상태가 다를 수 있고 그 [음악] 결과 기본 입자의 성질이나 물리 상수가 달라질 가능성도 논의됩니다. 예를 들어 전자의 질량 빛의 세기와 관련된 미세 구조 상수 혹은 중력의 세기가 조금만 달라도 별은 지금처럼 오래 빛나지 못할 수 있습니다. 핵융합은 시작되지 않을 수도 있고 탄소는 만들어지지 않을 수도 있으며 복잡한 화학도,

27:06 행성도, 생명도 존재하지 못할 가능성이 있습니다. 우리는 종종 이렇게 [음악] 말합니다. 우주는 생명에 맞게 설계된 것처럼 보인다. 하지만 조금 다른 질문도 가능합니다. 혹시 생명이 가능한 우주만이 스스로를 관찰할 존재를 만들어낼 수 있었던 것은 아닐까요? 이것은 오늘날 인류 원리 엔트로픽 princi플와 연결되는 논의이기도 합니다. 그러나 여기에서도 과학은 매우 신중합니다. 이것은 하나의 해석이지 이미 증명된 결론은 아닙니다. 흥미로운 것은 우리가 처음 던졌던 질문이 전혀 다른 모습으로 돌아왔다는 사실입니다. 처음 우리는 이렇게 물었습니다. 왜 우주는 이렇게 넓을까? 하지만 이제 질문은

27:53 바뀌었습니다. 왜 우리는 하필 이런 우주에서 존재하게 되었을까? 두 질문은 [음악] 비슷해 보이지만 사실은 전혀 다릅니다. 그리고 바로 그 차이가 우리를이 다큐멘터리의 마지막 여정으로 이끌게 됩니다. 왜냐하면 지금부터는 더 이상 우주의 크기를 이야기하는 것이 아니라 그 거대한 우주 속에서 인간이라는 존재가 어떤 의미를 가지는가를 이야기해야 하기 때문입니다. 처음이 여정을 시작했을 때 우리는 아주 단순한 질문을 던졌습니다. 왜 우주는 이렇게 넓을까? 하지만 지금까지의 이야기를 따라오며 그 질문은 조금씩 다른 모습으로 변하기 [음악] 시작했습니다. 허블은 우주가 팽창하고 있다는 사실을 보여주었습니다. 우주

28:38 배경복사는 그 팽창이 실제로 매우 뜨겁고 밀도가 높은 초기 우주에서 시작되었음을 알려주었습니다. 급팽창 이론은 왜 우주가 놀라울만큼 균일하면서도 거대한지를 설명할 수 있는 강력한 틀을 제시했습니다. 그리고 일부 이론은 우리가 사는 우주가 더 큰 구조의 일부일 가능성까지 조심스럽게 제안하고 [음악] 있습니다. 흥미로운 것은이 모든 과정에서 과학은 한 번도 우주는 인간을 위해 만들어졌다고 말한 적이 없다는 사실입니다. [음악] 오히려 정반대였습니다. 관측이 쌓일수록 우주는 인간을 중심에 두지 않는다는 사실이 더욱 분명해졌습니다. 지구는 태양계의 중심이 아니었습니다. 태양도 우리

29:24 은하의 중심이 아닙니다. 우리 은하는 관측 가능한 우주속 약 2조개에이를 것으로 추정되는 은하 가운데 하나일 뿐입니다. 그리고 그 은하 안에는 대략 1,억에서 4,억의 별이 있습니다. 숫자는 너무 커서 [음악] 감각을 읽기 쉽습니다. 그래서 다른 방식으로 생각해 보겠습니다. 해변에서 모래 하나를 집어듭니다. 그 작은 모래알 하나를 은하 하나라고 상상해 보십시오. 그렇다면 지금 지구의 모든 해변을 채우는 모래보다도 더 많은 은하가 관측 가능한 우주 안에 존재할 [음악] 가능성이 있습니다. 그 거대한 공간 속에서 우리는 너무나 작은 존재입니다. 하지만 이상하게도 바로 그 사실이 인간을 하찮게

30:09 [음악] 만들지는 않습니다. 오히려 전혀 다른 질문을 떠오르게 합니다. 이토록 거대한 우주가 어떻게 자기 자신을 바라볼 수 있게 되었을까요? 탄소는 스스로를 이해하지 못합니다. 수소도 빛도 중력도 그렇습니다. 그러나 약 [음악] 138억년에 걸친 우주의 진화 끝에서 원자는 별이 되었고 별은 더 무거운 원소를 만들었으며 그 원소들은 행성과 생명을 만들었습니다. 그리고 마침내 우주는 인간이라는 존재를 통해 자기 자신에게 질문을 던지기 시작했습니다. 이것은 철학이 아닙니다. 우리가 알고 있는 항성진화, 핵융합, 행성 형성 그리고 생명의 화학적 기원이 이어지는 하나의

30:56 >> [음악] >> 긴 연속선입니다. 우리는 우주 바깥에서 온 관찰자가 아닙니다. 우주가 수십억년에 걸쳐 만들어낸 결과이며 동시에 우주를 이해하려는 과정 그 자체입니다. 그래서 어쩌면 처음 질문은 조금 달랐어야 했는지도 모릅니다. 왜 우주는 이렇게 넓은가? 아니라 [음악] 왜 이렇게 넓은 우주에서 질문을 던질 수 있는 존재가 탄생했는가? 그 두 질문 사이에는 아주 큰 차이가 있습니다. 첫 번째는 공간의 [음악] 크기를 묻습니다. 하지만 두 번째는 그 공간이 결국 [음악] 무엇을 가능하게 했는지를 묻습니다. 그리고 바로 그 차이가이 긴 여정을 마지막 한 걸음 앞으로 이니다. 그 마지막 한 걸음은 [음악] 우주의 끝을 향한 이야기가

31:41 아닙니다. 오히려 인간이 왜 끝없이 우주를 이해하려 하는 존재인지 그 조용하지만 가장 깊은 이유를 바라보게 할 것입니다. 우리는 종종 말합니다. 우주는 너무 넓다고 너무 오래되었다고 너무 차갑고 너무 텅비어 있다고. 그래서 가끔은이 거대한 우주 속에서 인간은 아무 의미도 없는 존재처럼 느껴집니다. 하지만 지난 여정을 돌아보면 과학은 우리에게 전혀 다른 이야기를 들려주고 있었습니다. 우주는 처음부터 별로 가득차 있지 않았습니다. 빅뱅 직후의 우주에는 수소와 헬륨이 거의 전부였습니다. 탄소도 산소도 철도 우리 몸을 이루는 원소들도 아직 존재하지 않았습니다.

32:27 첫 번째 별들이 태어나기까지는 약 1억 2억년이 필요했습니다. 그 별들은 자신의 중심에서 행합을 통해 새로운 원소를 만들었고 초신성 폭발을 통해 그것들을 우주로 흩습니다. 그 자네 속에서 새로운 별이 태어나고 행성이 만들어졌습니다. 우리 태양도 약 46억년 전 그 긴 순환의 결과로 탄생했습니다. 그리고 그 작은 행성 하나에서 원자는 생명이 되었고 생명은 의식이 되었으며 의식은 마침내 질문을 던지기 시작했습니다. 생각해 보면 놀라운 일입니다. 우리는 우주를 바라보고 있다고 믿습니다. 하지만 조금 다르게 말할 수도 있습니다. 우주가 아주 오랜 시간 끝에 우리를

33:14 통해 자기 자신을 바라보기 시작한 것이라고이 말은 시가 아닙니다. 우리가 지금까지 따라온 모든 과학에 연속된 결과입니다. 별의 진화, 중력 핵융합 행성형성 생명의 탄생, 그리고 인간의 등장.이 모든 과정은 서로 끊어진 이야기가 아니라 138억 년 동안 이어진 하나의 긴 문장입니다. 그래서 처음의 질문으로 다시 돌아가 보겠습니다. 왜 우주는 이렇게 넓어야 했을까요? 아마 우리는 아직 완전한 답을 모릅니다. 급행창 이론은 그 시작을 설명하려 하고 현대 우주로는 그 흔적을 관측하며 미래의 망원경과 새로운 이론은 또 다른 조각을 찾아낼 것입니다. 과학은 아직도이 질문을 끝내지 않았습니다.

34:01 하지만 지금은 한 가지 정도는 말할 수 있을지도 모릅니다. 만약 우주가 지금보다 훨씬 작았다면 수십억년에 걸쳐 은하가 만들어질 시간도 별이 무거운 원소를 만들 기회도 행성이 식을 여유도 생명이 진화할 공간도 없었을지 모릅니다. 어쩌면 우주의 거대한 크기는 낭비가 아니었습니다. 그 긴 시간과 압도적인 규모가 있었기에 마침내 질문을 던질 수 있는 존재가 태어날 수 있었는지도 모릅니다. 리처드 파인만은 이렇게 말했습니다. 우주를 이해한다고 해서 그 신비로움이 사라지는 것은 아니다. 오히려 이해할수록 경의로움은 더 깊어진다고. 그리고 칼세이거는 우리에게 이렇게 일깨워 주었습니다.

34:46 우리는 우주 속에서 특별하기 때문에 의미가 있는 것이 아니라이 거대한 우주를 이해하려고 노력하는 존재이기에 의미가 있습니다. 어쩌면 우주가 이렇게 넓은 이유는 언젠가 누군가가 그 넓음을 두려워하지 않고 그 안에서 질문을 던질 수 있도록 하기 위해서였는지도 모릅니다. 그리고 지금이 순간 그 질문은 아직 끝나지 않았습니다. 왜냐하면 인류가 지금까지 발견한 가장 위대한 답들은 [음악] 언제나 우주가 얼마나 거대한가를 깨달은 뒤가 아니라 우주 앞에서 새로운 질문을 던지기 시작한 순간부터 [음악] 시작되었기 때문입니다. 입니다.