무한대(Infinity)는 크기 내에서 무한한 양을 나타내는 수학적 개념입니다. 우리 인간의 관점에서는 임신이 불가능합니다. 항상 얘기해요 무한 우주 하지만 이해하기 어려운 일이다. 우주에 관한 질문에 답할 때마다 수백 가지의 새로운 질문이 떠오릅니다. 우주는 무한한가, 아니면 끝이 있는가? 천문학과 철학이 결합된 이 질문은 의심할 여지 없이 과학의 핵심 질문이다. 이 질문에 대한 답을 찾으면 모든 것이 바뀔 것입니다. 그것은 무한하며 그 의미는 동시에 놀랍고 두려울 것입니다.
이 글에서 우리는 무한한 우주, 존재하는 이론 등에 대해 이야기할 것입니다.
우주는 무한한가?
현재의 모든 증거는 우주에 국경이 없음을 보여줍니다. 즉, 원칙적으로 우주는 무한하다. 우리는 우주에 대해 많은 것을 알고 있습니다. 우리는 앞으로 더 많은 것을 알게 될 것입니다. 그러나 우리는 빛의 속도라는 한 가지 측면에 의해 제한을 받았고 현재도 앞으로도 그럴 것입니다. 아인슈타인은 일반 상대성 이론에서 다음과 같이 말했습니다. 우주에서 유일한 상수는 빛의 속도, 즉 초당 300.000만 킬로미터이다.
우리는 또한 우주가 13.800억년 전 시공간 특이점에서 우주 팽창의 시작이었던 빅뱅으로 탄생했다는 사실도 알고 있다. 그 이후로 우리는 그것이 빠르게 확장되고 있다는 것을 알고 있습니다. 사실은, 70만 광년의 거리가 추가될 때마다 초당 3,26km의 속도로 팽창하고 있습니다.
그런데 우주에 한계가 있는지 확인하려고 할 때 우리가 직면하는 문제는 무엇입니까? 즉, 무한한지 아닌지를 판단하려고 할 때입니다. 음, 우리는 우주가 탄생한 이후 빛이 여행해야 하는 시간의 양에 의해 제한됩니다.
우리가 우주에서 볼 수 있는 가장 먼 거리는 13.800억 광년이다. 잘, 기술적으로는 13.799.620.000백만 광년입니다. 왜냐하면 우주의 첫 380.000년 동안, 에너지가 너무 높아 원자가 형성될 수 없으므로 아원자 입자는 자유로우며 광자를 차단하기 위해 형성되었습니다. 사실은 빅뱅 이후 380.000만년이 지나서야 빛이 실제로 출현했다는 것입니다.
이것이 우리의 한계입니다. 우리는 그 너머를 볼 수 없습니다. 우리는 더 멀리 볼 수 없기 때문에 우주에 실제로 가장자리가 있는지, 반대로 무한한지 알 방법이 없습니다. 따라서 우주가 영원한지 유한한지를 판단하는 유일한 방법은 수학적 계산과 천문학적 예측에 의존하는 것입니다.
우주의 기하학과 그 영원성
우주가 무한한지 확인하는 주요 방법 중 하나는 우주의 모양을 결정하는 것입니다. 엄청나게 복잡한 작업이지만 수학적 측정과 예측에 따르면 우주에는 가능한 기하학이 XNUMX개만 있을 수 있습니다. 유클리드(평면), 구형, 쌍곡선(평평하지만 곡선) 또는 원환형(도넛과 유사).
우리는 두 가지 다른 곡률(세로 및 가로)로 인해 빛이 공간에서 다르게 이동하게 되므로 개방형 토로이드형을 포기하게 되었습니다. 이는 우주가 등방성이라는 우주론적 원리, 즉 물리적 특성이 조사되는 방향에 의존하지 않는다는 우주론적 원리에 위배됩니다.
따라서 평면, 구형, 쌍곡선의 세 가지 가능한 모양이 남습니다. 구형 가설은 우주가 닫혀 있음을 암시합니다. 즉, 제한적입니다. 우주가 구형이라면 무한할 수 없다. 평면적 가정과 쌍곡선 가정은 둘 다 열린 우주를 가정하기 때문에 우주가 무한하다는 것을 암시합니다.
이런 의미에서 우주의 모양을 결정하면 그것이 무한한지 아닌지를 알 수 있습니다. 기하학을 알 수 있을까요? 예, 적어도 대략적으로는 그렇습니다. 우주 마이크로파 배경을 분석합니다. 이것은 빅뱅에서 남은 방사선입니다. 그것은 그가 태어난 지 380.000만 년 만에 우주에 나타난 최초의 빛의 메아리였습니다. 그것은 우리에게 도달하기 위해 먼 거리를 여행한 방사선입니다.
따라서 우주의 곡률(또는 비곡률)에 의해 가장 큰 영향을 받는 것은 바로 이 우주 배경 복사입니다. 우주가 평평하다면 곡률은 0이다. 우주가 구형이면 곡률은 양수(0보다 큼)이고, 쌍곡선이면 곡률은 음수(0보다 작음)입니다.
이 경우 우리가 하는 일은 우주 배경 복사가 우주의 기원으로부터 여행을 하면서 겪은 왜곡을 계산하는 것입니다. 우리는 우주 마이크로파 배경 덩어리의 크기 추정치를 우리가 실제로 보는 질량의 크기와 비교합니다. 곡률이 양수(구형 기하학)인 경우 수학적 모델 추정치보다 더 큰 점이 표시됩니다.
곡률이 음수(쌍곡선 기하학)인 경우 점은 수학적 모델의 추정치보다 작다는 것을 알 수 있습니다. 곡률(평평한 형상)이 없으면 수학적 모델로 추정한 것과 동일한 크기의 점을 볼 수 있습니다.
우리는 무엇을 보는가? 왜곡이 없습니다. 아니면 적어도 우리의 곡률은 0에 매우 가깝습니다. 우주의 기하학적 구조는 평평한 것처럼 보입니다. 우주가 평평하다면 열려 있다는 뜻이다. 열려 있으면 무한합니다.
우주가 아무리 팽창하더라도 암흑 에너지가 우주에서 희석되지 않는다는 사실과 결합된 겉보기에 평평한 기하학적 구조는 우주가 실제로 무한하다는 것을 암시하는 것 같습니다. 제한이 없습니다. 여행할 때마다 새로운 은하계와 새로운 별을 발견하게 될 것입니다. 당신은 결코 한계를 찾지 못할 것이고, 같은 장소로 돌아갈 수도 없을 것입니다. 우주는 영원하다.
그렇다면 우주는 정말로 무한한가?
우주 기하학과 암흑 에너지에 대한 연구는 우주가 정말로 무한하다는 것을 시사하는 것처럼 보이지만 우리는 결코 확신할 수 없습니다. 기본적으로 이런 이유는 우리는 우주가 평평하다고 100% 확신할 수 없습니다.
우리는 곡률이 약 0이라는 것을 알고 있지만 완전히 확신할 수는 없습니다. 계산은 완벽하게 정확할 수 없으므로 측정할 수 없는 약간의 양의 곡률이 있을 수 있습니다(쌍곡선이고 여전히 무한하므로 음수라도 상관없습니다).
우주는 평평하거나 약간 구형입니다. 그러나 그것이 약간 구형이라면 그것은 이미 우주가 닫힌 구체가 될 것이라는 것을 의미할 것이고, 따라서 이것은 우주를 유한한 장소로 만들 것입니다. 우리는 그 곡률을 정확하게 측정할 수 없을 수도 있습니다. 정말 처음부터 시작된 것인지 모른다면 우리는 완전히 눈이 먼 것입니다.. 이 작은 수치적 차이는 우리를 무한한 우주의 개념에서 유한한 우주의 개념으로 데려갈 것입니다. 말할 것도 없이, 우리는 아직도 우주의 실제 크기를 모릅니다. 우리는 빛으로 볼 수 있는 우주의 부분에 의해 제한됩니다.
이 정보를 통해 여러분이 무한한 우주와 그것이 실제로 존재하는지 여부에 대해 더 많이 알 수 있기를 바랍니다.