먼말인지 모르겠어염 하악 ㅋㅋㅋ

일단 본문에 앞서, 위 링크글의 글자가 말한 '대다수 서적에서 서술한 해답'에 대한 부분은 지적을 하고 넘어가야 하는 것이 제가 읽은 천문학 서적 중 미치오 가쿠(일본계 미국인 천체물리학자)의 "평행우주"에 위 역설과 관련된 내용 중, '1987년에 조사된 바에 의하면 천문학 관련서적의 무려 70%가 잘못된 답을 제시하고 있었다'고 합니다. 물론 상당히 오래전의 이야기이긴 합니다만, 지금도 상황은 크게 다르지 않다고 봅니다. 참고로 그런 저의 답변도 위 서적에서 많이 참고한 내용들 입니다.(이 책의 내용이 잘못된 가능성 역시 간과할 수는 없지만, 미치오 가쿠라는 학자는 현대 천문학에서 상당히 저명한 학자며 천문학 관력 서적에 관해서도 능력 있는 글자로 통하고 있으니 오히려 다른 서적들 보다 간편하게 접근할 수 있고 그 이상으로 신뢰하여도 괜찮다고 판단 합니다. 그리고 글자가 지적한, '어떤 물체도 빛의 속도 이상으로 이동할 수 없는데 빛이 도달하기 까지 걸리는 시간보다 더 먼 거리까지 별이 이동하는 것은 불가능 하다'고 서술 했지만 이는 정확한 지적이 아닙니다. 자세한 내용은 이후 본문에서<<)

그 역설을 주장한 학자를 'Heinrich Wilhelm Olbers'로 서술 하는데 읽는 방식이 책들마다 다르더군요. 제가 본 책 중에 하나는 '하인리히 빌헬름 올베르스'로 명칭 했고요. 뭐, 이건 크게 중요한 부분이 아니지만요. 일단 위에 링크된 글을 잠시 훑어 봤는데 대체로 정론으로 통하는 답입니다. 물론 설명이 속성이라 다소 부실한 것이 흠으로 보입니다.

이 역설을 시작 하기에 앞서, 이 역설의 시초는 "왜 밤하늘은 검게 보이는 것인가?"라는 질문에서 시작 합니다. "우주가 무한히 크고 균일하다면, 어떤 방향을 바라봐도 그곳에는 무한히 많은 별들이 보여야 한다"는 것인데, 임의의 방향으로 시선을 고정하고 밤하늘을 관측할 시 관측자의 시선이 향하는 곳으로 무한히 긴 직선이 그려지고 그 직선상에는 무한히 많은 항성(별)이 존재하며 따라서 관측자의 눈에 무한히 많은 빛이 도달해야 합니다. 그런데 실제로는 밝기는 커녕 대부분의 하늘이 어둠으로 검게 칠해져 있습니다.

여러가지 해답에 근접한 답이라면, "우주상에 존재하는(별과 지구 사이에 존재하는) 먼지와 가스층에 빛이 흡수되기 때문에 모든 빛이 지구에 도달하지 못한다"는 이유가 있습니다.(실제로 우리은하 중심부는 엄청난 빛과 열을 발하고 있지만 먼지구름에 가려져 맨눈으로는 관측을 할 수 없고 망원경으로 관측하여도 거의 보이지 않습니다) 하지만 이 해답은 옳지 않은데, 가히 아득해질 세월 동안 무한히 많은 별에서 방출된 빛에 노출된 먼지구름이 흡수한들 언젠가는 지구의 달처럼 강렬한 빛을 발하게 됩니다.

또 한가지, 멀리 있는 별일수록 빛이 희미해지는 점이 있습니다. 하지만 이 해답도 완전한 해결책이 아닙니다. 분명 멀리 있는 별일수록 빛이 지구에 도달하기까지 그 빛이 희미해지기는 합니다만, 멀리 갈수록(지구와의 거리가 멀수록) 별의 개수가 더 많아지기 때문에 멀어질수록 빛이 희미해지는 효과는 멀어질수록 별이 많아지는 효과에 상쇄되기 때문 입니다.(간략하게, 이 답은 별의 밝기는 거리의 제곱에 반비례하고 별의 개수는 거리의 제곱에 비례하여 우주공간의 거리와 상관없이 즉, 우주의 유 · 무한과 관계없이 밝아야 한다는 오점이 있습니다)

맨처음 이 역설에 올바른 답을 제시한 사람은 천문학자가 아닌 오히려 추리작가로 유명한 애드거 앨런 포(Edger Allan Poe) 입니다. 그가 생전에 출간한 산문시집에 포함된 내용 중, "별들이 끝없이 나열되어 있다면 밤하늘은 눈부시게 빛나야 한다.‥‥그러므로 우주공간이 대부분이 비어 있는 것처럼 보이는 것은 멀리 있는 천체로부터 방출된 빛이 아직 우리의 눈에 도달하지 않았기 때문이라고 생각할 수밖에 없다."고 명시되어 있습니다.

실제로 우주는 '무한히 존재한 공간'이 아니라 우리가 잘아는 탄생 시점 빅뱅 이후라는 '유한한 역사를 지닌 공간'이며 지구와 상대적으로 멀리 떨어져 있는 별들에서 방출된 빛은 아득히 먼 거리를 아직 이동하지 못한 상태라는 것입니다.

우리가 잘 알고 있을 빛의 속도는 약 30만km/h 인데, 천문학에서 흔히 사용하는 척도인 광년는 "빛의 속도로 1년 동안 가는 거리"를 뜻합니다. 즉 무한한 세월의 우주라면 그런 제한과 관계없이 우주 전역에 걸쳐 밤하늘은 밝아야 하겠지만, 유한한 역사를 지닌 공간의 우주에선 아직 먼 거리(혹은 끝자락)에 있는 별의 빛이 지구에 도달하기까지에 시간이 더 걸린다는 이야기가 됩니다.(위 링크에서도 예를 들었지만, 계산 간편하게 가량 지구와 임의의 별과의 거리가 150억 광년 인데 우주의 역사가 100억년 밖에 되지 않는다면 그 별에서 방출된 빛이 지구에 도달하기까지 앞으로도 50억년 더 기다려야 합니다.)

물론 이 해답으로도 언젠가는 밤하늘이 밝게 보이기는 해야 합니다만, 켈빈이라는 학자가 간단한 계산으로 이를 측정 했는데 "밤하늘이 밝게 빛나려면 우주는 최소한 수백조 광년 이상 뻗어 있어야 한다"는 결론을 내렸습니다. 하지만 아직 우리의 우주는 그만큼 나이를 먹지 않았기에 밤하늘이 검게 보인다는 것입니다.

(그리고 부가적인 설명을 하면, 현재 우주는 팽창하고 있는데 멀리 떨어진 천체[별이든 은하든 관계없이]일수록 그 팽창속도 즉, 멀어지는 속도가 빨라 집니다. 그러니 무한한 우주든 유한한 우주든 멀리 떨어진 별이 계속 멀어지고 빛 또한 더 먼 거리에서 출발하는 셈이니 그만큼 지구에 도달하기까지의 시간이 거리에 비례하여 많아진다는 것입니다. 거기에 이 팽창속도가 거리에 비례하여 늘어나서 어느 특정 경계를 넘어선다면 그 속도는 빛의 속도마저 능가할 수 있다는 이론도 있습니다만, 이는 현대 과학으로 어찌 확인해 볼 수 있는 영역이 아니고 또한 '빛'을 관측하는 인간과 그 도구로써는 빛의 속도를 능가하는 이동속도를 관측하기란 불가능이라 역시 입증은 불가 합니다. 그런데 아이슈타인이 말한 제약 중 "그 어떤 물질도 빛의 속도와 같거나 그 이상으로 운동[이동]할 수 없다"는 반론이 생기지만, 현대에선 물질이 아닌 공간 자체는 빛의 속도 이상의 운동이 가능하다고 판단하고 있습니다. 즉, 공간이 빛의 속도 이상으로 운동하는 과정에 빛의 속도로 아무리 달린다 한들 오히려 점점 멀어지는 괴현상이 일어날 수도 있습니다. 제가 본문 최초에 기입한 링크글의 글자가 지적한 내용이 정확하지 않다는 것은 바로 이 점을 두고 말한 것입니다. 공간이 빛의 속도를 넘긴다면 그 공간에 속한 천체 역시 사실상 빛의 속도 이상으로 이동하는 것입니다. 하지만 천체 자체가 빛의 속도를 넘어선 것이 아니고 공간 자체가 그러한 것이기에 이 설명에 오류는 없다고 보면 됩니다)

여기에 더 추가를 하자면, 항성(별)의 수명이 유한하다는 점 입니다. 간단히 태양계의 태양도 앞으로 약 50억년 뒤엔 자체 연료를 모두 소진하여 신성 폭발로 별로써의 수명을 종료하게 됩니다. 다른 별들도 대략 비슷하게(주기적으로 약 수십억년) 생사를 반복합니다.(반복한다는 의미가, 항성체의 '죽음'에는 크게 세가지 부류가 있는데 (초)신성 폭발 이후 본래 별이 지닌 질량을 그대로 간진한 채 지구 정도의 크기로 압축되는 백색외성이 되는 경우와 흔히 알고 있는 블랙홀이 되는 경우 마지막으로 산개된 별의 잔해가 중력과 압력으로 다시금 뭉쳐 별이 되는 경우가 있습니다) 즉, 아무리 많은 빛이 방출된다 할지라도 그 많은 별들의 수명이 유한하다면 그 빛을 발하지 못하는 시기도 존재하기 때문에 항상 방대한 빛을 방출하지 못한다는 것입니다.

(여담으로, 현재 우리가 보는 '밤하늘의 빛'은 그 별의 과거 모습입니다. 지구에서 100억 광년 거리에 있는 별을 관측 한다면, 우리가 보는 별은 지금으로부터 100억년 전의 별의 모습인 것입니다. 그런데 만일 별의 수명이 50억년 이라면, 이 별이 소멸하더라도 지구에 그 빛이 도달하기까지는 100억년이 걸리기 때문에 이 별의 빛이 지구에 도달할 최초의 시점인 100억년 후에 더해 별의 수명 50억년을 더한 값이 우리가 진정 이 별의 최후를 목격하는 시점이 됩니다)

하지만 개인적으로 생각하는 가장 근본적인 해답은 따로 있습니다. 천체망원경이나 허블에서 보내온 사진들을 보면 천체(항성, 은하, 성운 등등)들 사이에 암흑으로 덮여 있는 것은 최초에 명시한 "밤하늘이 검게 보이는" 현상과 동일한 것입니다. 그런데 이 암흑으로 보이는 부분은 텅 빈 공백이 아닌 실제로 다른 알 수 없는 물질(혹은 에너지)로 가득차 있는 상태 입니다.

실제 우리가 관측하는, '눈에 보이는' 물질인 행성과 위성, 혜성, 항성, 성운, 성단, 은하 등의 물질과 에너지를 도합하여도 우주를 이루는 총물질과 에너지의 약 4%에 지나지 않습니다. 그리고 약 23%는 '암흑물질'이 차지하고 있는데, 이 암흑물질은 직접적인 관측이 불가능 하지만 블랙홀을 관측할 때와 마찬가지로 빛의 굴절(궤적 변형) 등을 통해 간접적인 입증이 가능 합니다. 마지막으로 남은 73%는 '암흑 에너지'로 이루어져 있다고 알려져 있지만 이 '에너지'는 아직 미지의 존재 입니다.

이런 미지의 물질과 에너지가 어떤 작용을 하고 있어도 현대 과학으로는 설명이 어렵고 또한 관측과 입증은 더더욱 무리 입니다. 하지만 이런 부분 이외에도 천체들 사이사이에는 '우주배경복사'라는 마이크로파가 존재 합니다.(이는 우주 탄생으로부터 줄곧 존재한, 쉽게 설명하자면 빅뱅 직후 시점에 생겨난 태초의 '빛' 정도로 생각하시면 됩니다) 이 배경복사는 인간의 맨눈으로는 관측이 불가능하며, 이 '보이지 않는 빛'이 밤하늘에 가득차 있기 때문에 인간의 눈으로는 밤하늘이 검게 보이는 것입니다. 인간이 가시광선 이외에 빛도 볼 수 있었다면 '검은 밤하늘'이 아닌 '밝은 밤하늘(백야)'를 매일 보게 됩니다.

글을 쓰다보니 꽤 길어졌는데, 천문학이란 알면 알수록 오묘하고 신비로운 세계 입니다. 그만큼 머리도 아프지만요.(//...)

그래도 그 오묘하고 신비로움 점이 또 좋아하는 이유 중에 하나이기도 하니까요.

시계님은 과연 독학일까 아니면 전공이실까;; 궁금하네요

빛은 시간이 지나고 멀어질수록 진폭이 바뀌기 땡순이죠 그외에 생각해본다면 우주의 팽착 속도는 끝즘에는 빛보다 빠르니까 않닿을수도 있는거고 중간에 무엇에 가로 막혔을지도