우주에 대해서 알아보자! [네번째:우주의역설-올베르스의역설]

안녕하세요! 평소에 우주에 관심이 많은 평범한 대학생 우주성애자입니다

이번에는 네 번째 우주의 역설[올베르스의 역설] 시작하겠습니다

아마추어도 아닌 그냥 취미이므로 잘못 적혀있더라도 이해해주시면 감사하겠습니다

 

II. 올베르스의 역설

천문학자 올베르스

처음에 얘기했었던 우주가 무한하다고 주장하는 이론들은 벤틀리의 역설과 함께 더 난해한 역설들이 나타나게 됩니다 

그 중 독일의 천문학자인 하인리히 빌헬름 올베르스가 처음했던 역설인 “밤하늘은 왜 검게 보이는가” 였습니다

 

올베르스의 역설

올베르스의 역설은 벤틀리의 역설처럼 속사정이 매우 복잡하여 오랫동안 해결되지 못했고, 

17세기 천문학계의 거장이었던 케플러도 이 문제 때문에 골머리를 앓다가 

"우주가 유한해서 그렇다"고 결론내리고 말았습니다, 

이 이론은 우주가 유한하기 때문에 빛의 양도 유한하다고 가정하여 역설을 해결할 수 있었지만, 편법일 뿐이었습니다

 

역설의 제기자인 올베르스 본인은 우주의 먼지와 가스 구름들이 별빛을 흡수하기 때문에

모든 별빛들이 지구에 도달할 수 없다는 "가스층 흡수 이론"을 주장했습니다

하지만 이 이론은 먼지와 가스층이 우주공간을 메우고 있다면 오랜 세월 빛에 노출되어

발광 성운이 되어 먼지구름 자체가 별처럼 빛을 내게 되버려서 역설을 완전히 해결을 할 수가 없게 되버립니다

 

에드거 앨런 포

이러한 올베르스의 역설을 처음으로 해결한 사람은 미국의 추리 소설 작가이자 아마추어 천문학자였던 에드거 앨런 포였습니다

포는 죽기 직전에 <유레카>라는 산문시집을 출간했는데, 이 중에 자신이 천체관측을 한 것을 난해한 산문시로 써 놓은 것이 있습니다

 

산문시집 <유레카>

“별들이 끝없이 나열되어 있다면 밤하늘은 누부시게 빛나야 한다 광활한 우주공간에서 ‘별이 존재할 수 없는 공간’이라는 것이 따로 있을 이유가 없기 때문이다

그러므로 우주공간의 대부분이 비어 있는 것처럼 보이는 것은 멀리 있는 천체로부터 방출된 빛이 아직 우리의 눈에 도달하지 않았기 때문이라고 생각할 수 밖에 없다”

 

에드거 앨런 포는 자신의 아이디어가 “너무도 아름답기 때문에 틀렸을 리가 없다”라면서 과감하게 결론도 지었습니다

 

놀랍게도 포가 제시한 아이디어는 천문학자들을 올바른 길로 안내하는 결정적인 실마리를 주게 되었고,

1901년에는 물리학자 켈빈도 올베르스의 역설을 다음과 같은 논리로 해결했습니다

“빛의 속도가 유한하기 때문에 우주 공간을 진행하려면 시간이 소요되므로 밤하늘의 모습은 지금 이 순간의 별이 아니라 별의 과거 모습이다

빛의 속도는 엄청나게 빠르지만 유한하므로 특정거리를 진행하려면 반드시 시간이 소요되기 때문이다” 

그리고 간단한 계산을 통하여 밤하늘이 밝게 빛나려면 우주의 크기가 적어도 수백조 광년 이상

되어야 하지만 우리 우주가 아직 그 정도 나이를 먹지 않았기 때문에 밤하늘이 검게 보인다고 했습니다

 

빛의 파장

 

즉, 요약하자면 빛의 속도는 유한하여 일부 빛은 아직 지구에 도달하지 않았으며,

빅뱅 우주론에 따르면 우주는 유한한 나이를 가지기 때문에 항성들이 일정 거리 안에만 존재하고,

우주가 팽창하기 때문에 세월이 흐를수록 아직 도달하지 못한 빛들이 마저 도달하여 밤하늘의 밝기가

점차 밝아지는 현상도 나타나지 않습니다 또한 우주는 팽창하고 있기 때문에 모든 빛에는 적색 편이 현상이 일어나게 되므로, 

가시광 영역의 빛들이 파장이 길어져 적외선 영역으로 들어가버리기 때문에 우리 눈에는 보이지 않게 됩니다

 

 

참고문헌---------------------------------------------

칼 세이건 / 코스모스

미치오 카쿠 / 평행우주

아인슈타인 / 상대성이론

킵 손 / 인터스텔라의 과학

피터 매시니스 / 100디스커버리

토마스 뷔르케 / 과학이 즐거운 천문학

다케우치 가오루 / 한권으로 충분한 양자론

다케우치 가오루 / 한권으로 충분한 우주론

다케우치 가오루 / 한권으로 충분한 시간론