우주
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1. 개요
'''존재하는 모든 것과, 존재한다고 믿어지는 모든 것.'''
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'''우주'''(宇宙)는 크게 두 가지 개념을 지칭한다. 넓은 의미로 쓰는, 작은 크기의 우주(The Space)는 보편적으로 인지하는 지구 대기권 바깥의 검은 공간을 가리킨다. 그 경계지점은 고도 118km이다. 옛날에는 인공위성이 공전할 수 있는 한계고도인 150km 이상을 우주로 보았으나, '''우주경계선'''#을 발견한 뒤로부터 온갖 우주 관련 최초 기록#들이 수정되었다. 소우주도 작은 범위의 우주라고 할 수 있다. 좀 더 큰 규모의 우주(The Universe)를 가리키는 명칭은 대우주로, 좁은 의미라고 할 수 있다. 이 경우 '세상에 존재하는 모든 것', '세상'을 의미하며, 이 경우 인간 또한 우주에 존재하는 물질과 에너지가 특정한 형태로 뭉쳐진 존재이므로 곧 우주의 일부라고 할 수 있다.'''코스모스는 과거에 있었고, 현재에 있으며, 미래에 있을 그 모든 것이다.'''
The Cosmos is all that is or ever was or ever will be.
2. 상세
현재 과학계에서는 우주가 빅뱅[4]을 통해 탄생했다고 설명하고 있으며, 우주배경복사, 중력렌즈 등의 관측을 종합하여 계산된 우주의 나이는 약 137억 8700만 년(±2000만 년) 정도라고 한다. 다만 최근 조사에 따르면 우주의 나이가 알려진 것보다 10억 년 젊은 120억 년대일 수도 있다고 하는 등 우주의 나이에 대해서는 다양한 견해가 있다.
세상에서 가장 빠른 속도인 빛의 속도는 초속 약 3억 미터로 정해져 있기 때문에, 전체 우주의 크기에 비해 관측 가능한 우주의 범위는 현저하게 좁다. 빅뱅의 여파와 암흑에너지의 도움으로 우주 공간은 현재도 계속해서 팽창하고 있다. 팽창 속도는 거리에 비례해서 늘어나는데, 이는 특정 거리 이상의 은하들은 빛보다도 빠른 속도로 멀어지고 있다는 의미이다[5]. 그렇기 때문에 현재까지의 이론에 따르면 이 너머에 있는 우주는 영원히 관측할 수도, 인류와 상호작용할 수도 없다. [6]
또 위와 같은 이유로 지구에서 보이는 우주는 모두 과거의 모습이다. 광년 단위가 쓰이는 우주 규모에서는 멀리 떨어진 곳에서 발생한 현상이 지구에 도달하는 데 오랜 시간이 걸리기 때문이다[7][8]. 가장 가까운 항성인 태양의 빛조차도 지구에 도착할 때는 8분이 지나 있으니, 수십 수백 광년 떨어진 다른 별들이 지금 어떤 상태인지는 알 수 없다. 북극성은 지구에서 323광년[9]이나 떨어져 있는데, 조선시대 숙종 때 나온 빛을 현재 우리가 보고 있는 것이다.
현재 우주에 있는 사람수[10] 현재 지구 대기권 밖에 있는 인류의 숫자를 나타내는 사이트다. (누군가 처음 이 사이트를 소개하는 글을 작성하고 인증샷으로 6명이 있다고 했다가, 다른 네티즌이 '저는 3명 뜨는데요? 확실한 거 맞나요?' 라고 댓글로 인증샷을 올렸었다. 그런데, 알고 보니 타이밍 좋게 그 짧은 사이에 3명이 귀환을 해서 그랬다고 한다.)
2.1. 명칭
한자 우주(宇宙)는 집 우, 집 주이다. 천자문의 5, 6번째 글자다. 뒤에 넓을 홍(洪), 거칠 황(荒)이 이어지는데, 이는 우주가 넓고 거칠다는 의미다. 천자문 자체가 나름대로의 우주관과 윤리관을 토대로 만들어진 것이기 때문이다. 공교롭게도 '우주'라는 한자어에는 현대 우주론에서 의미하는 '시공간'이라는 의미가 있다. 동서남북과 위와 아래를 통합하는 방위적, 공간적 의미는 우(宇), 예로부터 지금에 이르기까지의 시간적 의미를 주(宙)라고 한다.
한편 우주를 뜻하는 비슷하면서도 조금씩 다른 영단어들을 설명하자면 다음과 같다. 본 문서에는 Universe로서의 우주와 Space로서의 우주가 혼재되어 있다. 가령 '우주의 역사'의 우주는 Universe, '우주 탐사'의 우주는 Space에 가깝다.
- Universe - 삼라만상을 포함한 이 우주 전체, 즉 대우주이다. 즉 지구와 그 위의 우리들도 포함한다. 물리학에서 우주라 하면 보통 Universe를 의미한다.
- Space - Universe보다는 그 의미가 다소 한정적으로, 보통은 지구 대기권 (정확히는 우주경계선인 상공 118 km) 바깥의 공간을 말한다. (애초에 Space는 원래 공간이란 뜻의 일반명사다.) 가령 우주 비행사가 활동하는 우주는 Universe가 아닌 Space다. 천문학이나 항공우주공학에서 우주라 하면 보통 Space를 의미하며, 특히 항공우주공학에서 말하는 Space는 그중에서도 보통 지구 궤도 근처나 태양계 내로 한정된다.
- Cosmos - 그리스어 κόσμος에서 온 말로, 우주의 본질, 혼돈(Chaos)과는 대비되는 질서 등 비교적 철학적·관념적인 의미를 내포한다. 보통은 '이 작은 지구와 대비되는 저 광대하고 신비로운 우주'의 뉘앙스로 쓰인다. 일반인들에게 우주의 신비를 낭만적으로 설명하는 칼 세이건의 다큐멘터리 제목이 <유니버스>가 아닌 <코스모스>인 것으로 그 미묘한 차이를 알 수 있다. 우주의 기원과 진화 및 구조를 연구하는 Cosmology(우주론)의 어원 또한 Cosmos + logy이다.
혹은 어근이 지나치게 광의적이라 수식어나 접사로 쓰기 곤란한 Universe를 대신해 쓰이기도 한다. 가령 우주선(宇宙線)은 Cosmic Ray인데, Universal Ray라고 하면 '범용적인(?) 광선'이 되어 버리기 때문.
2.2. 크기
과거 120억 년, 127억 년, 200억 년 등 다양한 견해가 존재했다. 현재 정립된 바로 우주의 나이는 약 138억 년이며, '인류가 관측 가능한 우주(Observable Universe)'의 크기는 지구를 중심으로 반경 465억 광년(약 4.399×1026 m)이므로 총 930억 광년의 규모다.
여기서 관측 가능이라는 말은 어디까지나 특정한 물체가 내는 각종 파장 등의 신호가 '원리상' 현재 지구에 닿을 수 있다는 뜻이다. 따라서 관측 가능한 우주의 범위는 관측지인 지구를 중심으로 구 모양을 이루게 된다.[11] 우리가 즉시 현재의 관측 가능한 우주의 경계면에 사는[12] 외계인의 입장에서도 역시 똑같은 크기로 관측 가능한 우주가 펼쳐져 있을 뿐이다.
관측 가능한 우주 외부의 '전체 우주'의 크기에 대해서는 현재로서는 추정할 방법조차 없다. 우주의 크기가 유한한지, 무한한지조차 알 길이 없으며 지금 확실히 말할 수 있는 것은 전체 우주가 무한하거나, 유한하고 끝이 없거나[13], 유한하고 끝이 있다면 엄청나게 크다는 것이다.
현 시점에서 우리가 관측할 수 있는 가장 멀리서부터 온 빛[14]은 138억 년 전에 출발한 빛이다. 물론 그 빛이 우리에게 오기까지 걸린 138억 년 동안에도 공간은 계속해서 팽창하는 중이었으므로, 그 빛이 출발한 지점과 지구 사이의 현재 거리는 138억 광년보다 훨씬 큰 465광년으로 계산된다. 따라서 "관측 가능한 우주"의 반경 역시 138억 광년으로 표기하기도 하고 465억 광년으로 표기하기도 하는데, 여기서 138억 광년으로 표기하는 방식을 빛이 실제로 여행한 거리라 하여 '광행거리(light travel distance)'라 하고, 465억 광년으로 표기하는 방식을 '동행거리[15](comoving distance)'라 한다.
광행거리(138억 광년)는 우리가 관측할 수 있는 우주의 한계지점으로부터 빛이 발생하여 지구에 도달하기까지 '여행한 거리'를 잰 것이며, 동행거리(465억 광년)는 지구에서 관측되는 우주의 끝자락(=우주 초기의 우주배경복사)이 현재 시점에서 어디까지 팽창했을까를 유추한 결과이다.
그러나 광행거리 개념은 실제 특정 시점에서 두 지점 사이의 공간적 거리를 나타내는 개념이 아니기 때문에 사용을 지양하자는 의견도 있다. 일례로 한국어 위키백과의 '관측 가능한 우주' 문서에서는 "우주론적 시간 간격을 곱한 빛의 속도로 결정되는 거리는 물리학적 의미를 갖지 않는다."고 못박으며 "138억 광년"이라는 숫자를 분명히 틀린 숫자로 설명하고 있다.[16] 그럼에도 대중에 발표되는 자료에서는 광행거리 기준 표기가 직관적이기 때문에 흔히 쓰인다고 한다.
이렇듯 우주의 팽창을 어떻게 고려할 것인가에 따라, 또한 어떤 우주론 모델을 적용하느냐에 따라 '거리'는 여러 가지 기준으로 표기될 수 있기 때문에, 실제 연구에서는 멀리 떨어진 천체와 지구 사이의 거리를 표현하고자 할 때 적색 편이 값을 적는 것으로 대신한다.
우주의 나이가 138억 년이기 때문에, 광행거리 기준 138억 광년보다 먼 거리에 있었던 광자는 아직 지구에 도달하지 못했으므로 우리가 관측할 수 없다. 우주가 나이를 먹어감에 따라 이보다 더 먼 거리에서 출발한 광자들도 관측할 수 있게 되어 관측 가능한 우주의 넓이는 어느 정도 넓어질 수 있다.
그러나 우주의 팽창 속도 때문에, 지구에서 어느 정도 먼 거리 이상 떨어진 우주의 지점은 멀어지는 속도가 빛의 속도보다 빠른 경우가 있다. 이 경우 해당 지점에서 출발한 광자는 우주의 팽창이 감속하지 않는 한 아무리 오랜 시간이 지나도 지구에 도달할 수 없으므로 영원히 관측 가능한 우주 안으로 들어올 수 없다. 반대로 지구에서 출발한 광자 또한 영원히 해당 지점에 도달할 수 없다. 게다가 암흑에너지에 의해 우주의 팽창 속도는 계속 빨라지고 있으므로 점점 더 많은 우주의 영역이 관측 불가능 영역으로 사라지고 있다. 이 거리(약 160억 광년)는 먼 미래에 인류가 도달할 수 있는 한계 거리이기도 하며 우주의 사건의 지평선(cosmic event horizon)이라고 부른다.
과거에 출발했던 빛까지 포함하여 먼 미래 어느 시점에 지구에 도달할 가능성이 있는 사건의 최대 동행거리는 620억 광년이다. 즉, 먼 미래에 관측 가능한 우주의 영역은 현재 우주 크기의 약 1.3배까지 확장될 것이다. 이 거리를 '미래 가시성 한계(future visibility limit)'라고 한다. 즉 이 너머에 있는 우주의 영역은 인류가 우주의 종말까지 기다리더라도 영원히 관측이 불가능할 것이다. 더불어 기존의 관측 가능한 우주에서 오는 빛 또한 심각하게 적색편이되어 결국 먼 미래에는 국부 은하군 바깥의 그 무엇도 보이지 않게 될 것이다. 다만 우주의 팽창 때문에 실제 먼 미래 시기의 관측 가능한 우주의 물리적 크기는 훨씬 더 넓어지긴 할 것이다.
현재 관측 가능한 우주에 존재하는 (암흑에너지를 제외한) 물질의 총량은 약 5 × 1023 (5000해) 태양질량, 즉 1054kg 정도 되는 것으로 추산된다. 우리 은하 정도 되는 은하가 500억 개 존재할 만한 양이다. 이 중 15%만이 일반 물질이며 나머지는 관측되지 않는 암흑물질로 이루어져 있다. 우주 전체의 질량에서 우리가 흔히 생각하는 천체, 즉 항성, 블랙홀, 갈색 왜성, 성운등이 차지하는 부분은 약 1% 에 불과하며 나머지 14%는 희박하고 뜨거운 가스의 형태로 은하가 없는 빈 공간에 넓게 퍼져 있다.
2.3. 온도
약 137억 년 전에 있었던 초고온 초고밀도의 우주대폭발은 38만 년이 흐른 뒤 약 2727ºC(3000K)까지 식어 원자를 형성했다. 이후 136억 년 이상 오늘날까지 계속 식어온 결과, 그 흔적인 우주배경복사는 '''-270.45ºC'''(2.7K)인 흑체복사[17]로까지 떨어졌다. 이것을 현재 우주의 온도라고 할 수 있다.
이 온도는 항성이나 성운의 영향이 없는 공동(void)에서의 온도이며, 절대영도인 -273.15℃(0K)보다 2.7℃ 높은 것이다. 핵융합을 통해 열 에너지를 방출하는 항성의 주변은 온도가 상대적으로 높으며, 은하간 공간은 성간 공간보다 더 온도가 높다. (우주배경복사 참조.) 반대로 특정한 환경에서 -272℃까지 내려간 사례도 관측되었다. 센타우루스자리에 있는 부메랑 성운으로, 가스가 빠른 속도로 단열 팽창하여 우주의 평균 온도보다 낮아진 것이라 추측되고 있다. 이보다 낮은 온도는 자연 상태에서 발견된 적 없다[18].
2.4. 역사
우주/역사 문서 참조.
2.5. 다중우주
2.6. 우주 진출
진지한 이야기로, 이미 우주의 군사적 이용은 멈출 수 없는 수준까지 도달해 가고 있는데, 지난 20세기에는 우주조약 등 우주의 평화이용을 위한 협의가 활발하게 이루어졌으나 과학기술이 발전함에 따라 점점 막을 수 없는 상태가 되어가고 있다. 우리가 육군, 해군, 공군에 더해 우주군을 보게 될 날이 멀지 않았다. 다만 실제로 미국은 현재는 구조가 개편되었지만 과거에 단독 사령부가 있는 우주군을 운용했었고 중국과 러시아 또한 우주항공방위군을 운용 중이다. 우주군 문서로.'''지구는 인류의 요람이지만, 누구도 요람에서 영원히 살 수는 없다.'''
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우주에 문명의 증거들을 가져다 놓는다면, 그것은 그 나름대로 좋은 생각일 수도 있다. 달 착륙도 한 순간에 갑자기 추진된 것처럼 지금은 먼 미래의 이야기처럼 들릴지 몰라도 어느 계기가 발생하면 급격히 발전할지도 모른다. 게다가 이미 우주여행상품도 나와있다.[21]'''이는 정치적으로 민감한 문제이긴 하다. 하지만 이는 언젠가 일어날 일이다. 어떤 사람은 아마 이를 원하지 않을 것이고, 아직 이것이 유행처럼 번지고 있지도 않다. 하지만 반드시, 반드시 언젠가 우리는 우주에서 전쟁을 하게 될 것이다. 우리는 우주에서, 우주로 들어가기 위해 싸울 것이고, 그것이 미국이 빔 무기와 충돌체 기술을 연구하는 이유이다. 우리는 곧 지상에 있는 배, 비행기, 지상군을 우주에서부터 공격하게 될 것이다.'''
조지프 W. 애시, 1994~1996년 미국 미국 우주사령부[19]
사령관.[20]
아마 그때가 되면 택배를 보낼 때 주소에 '우리 우주, 슬론 장성, 물고기자리-고래자리 복합 초은하단, 라니아케아 초은하단, 국부 은하군, 우리 은하, 오리온 팔, 국부 성간 구름, 국부 거품, 태양계, 지구, 아시아, 동아시아, 대한민국, 서울특별시, 중구, 세종대로, 110, 서울특별시청' 하는 식으로 적어야 될지도 모른다. [22]
사실 과학기술의 발달을 예측하기가 힘들어서 그렇지, 전 세계의 주요 선진국들과 주요 강대국들은 이미 우주 식민지 계획도 어느 정도 세워두고 있고 대표적으로 미국, 중국, 영국, 프랑스, 러시아, 독일 그리고 일본 이 7개국은 그에 맞추어 우주산업에 대한 연구개발을 지속하고 있다. 그리고 아주아주 먼 미래가 되면 지구는 결국 태양 활동의 진화로 인해 금성처럼 되어 인간이 살기 불가능해지기 때문에 인간은 어떻게든 지구를 떠날 수밖에 없다.
2.7. 용어
대중매체에는 대우주의 일부인 소우주라는 표현도 때때로 나온다.
3. 동음이의어
- UZOO. 과거에 존재했던 프로게임계 관련 사이트.
MSL을 후원한 바 있으나 망하는 바람에 저주의 표본 중 하나가 되고 말았다.
3.1. 인명
대한민국에서 인명으로 흔히 쓰이는 일반명사이다. 중성적인 이름 같지만, 7할 가량은 남성에게 쓰인다.
4. 대중매체에서
- 무언가 엄청 거대하고 위대하며 인간이 상상할 수 없는 것에 우주와 관련된 수식어를 붙이기도 한다. 대표적인 예가 전국구에서 파생된 우주구. 한때 유행했던 단어 아스트랄도 본래는 우주와 관련된 단어이며, 안드로메다, 깐따삐야 등도 우주 단위의 먼 거리감을 담은 관용어이다.
- 보통 사람들이 이해하기 힘들거나 심각하게 약을 빨아 전개가 이상하게 흘러가는 이야기에 우주라는 표현을 쓰기도 한다.
- 주제가(?)도 있다. Monty Python의 Galaxy Song.
- 우주에서는 총알이 발사되지 않는다는 설도 있다.
- 우주는 매우 넓고 광활하기 그지없는데 인간은 작은 지구에서 주인 행세를 하고 있는 것이, 여러 외계인들의 마음에 들지 않는 듯하다.
- 그것: 두 번째 이야기에서 페니와이즈는 우주에서 왔다고 한다.
- 일본의 프로 바둑 기사 타케미야 마사키 9단은 중앙에 광활한 집을 짓는 플레이를 자주하여 '우주류'라는 별칭을 얻었다.
[1] 허블 망원경이 총 200만 초에 달하는 노출 시간을 소비하여 '''별이 거의 없는''' 화로자리의 공간을 관측한 결과이며, 우주 초기에 형성 중인 은하들을 포함한 은하 5500여 개가 담겼다.[2] 색깔은 온도의 차이를 나타낸다.[3] 약 880자(秭)m[4] 빅뱅 이전은 그 누구도 설명할 수 없다.[5] 빛보다 빠른 속도는 물리적으로 불가능하다고 한 상대성 이론과 모순되는 것 같지만, 물질이 아니라 공간 자체가 팽창하는 것이다. 즉 빛보다 빠르게 움직이는 물질은 없지만 물질들 사이의 빈 공간이 넓어지고 있기 때문에 빛보다 느리게 움직이는 두 물체 사이의 거리가 빛보다 빠르게 넓어질 수 있는 것이다.[6] 이론상으로는 가능하다고 증명된 워프드라이브를 이용한다면 가능해질지도 모르지만, 이 개념은 현시점에는 거의 SF 소설 같은 이야기나 마찬가지이다.[7] 결국, 엄밀히 따지면 우리 눈에 들어오는 모든 장면은 과거의 모습이다. 가까이 있는 물체는 그 시간차가 매우 짧아 의미가 없을 뿐.[8] 지구에서 n광년 떨어져 있다는 얘기는 현재 우리가 보는 그 물체가 n년 전의 물체라는 말이다.[9] 기존의 학설은 434광년이었으나 수정되었다.[10] 여기서 말하는 우주는 Universe가 아닌 Space다. Universe를 뜻하는 거라면 지구에 있는 모든 인류도 포함된다.[11] 절대로 지구가 우주의 중심이라는 뜻이 아니니 착각하지 말자. 관측 가능한 범위의 중심이 관측지인 지구라는, 아주 단순한 논리일 뿐이다. 비유하자면 RTS류 게임에서 시작하는 순간 자기 기지를 중심으로 원형이 보이고 나머지는 전장의 안개에 가려져있으며, 이때 자기 기지는 맵의 중심이 아닌 보이는 지점의 중심에 불과한 것. 현재까지 알려진 바에 따르면 우주에는 중심이 없거나, 우주의 모든 부분이 우주의 중심일 수도 있다.[12] 관측 가능한 우주 경계면에 해당하는 부분은 빅뱅 직후의 우주의 모습으로 보이고 있기에 현재 그 곳에 외계인이 존재하더라도 우리는 그 외계인이 존재하게 될 은하의 138억년 전 모습만을 볼 수 있으며 마찬가지로 그들도 우리 은하 방향을 봐도 빅뱅 직후의 우리 은하의 모습만을 보게 될 것이다.[13] 유한하고 끝이 없다는 말이 모순되게 생각된다면 구와 같다고 생각하면 된다. 구의 표면은 유한하지만 어느 방향으로 가든 끝없이 직진할 수 있다.[14] 우주배경복사 참고.[15] 혹은 '공변거리'로 번역하기도 한다.[16] 관련 자료 : http://www.astro.ucla.edu/~wright/Dltt_is_Dumb.html[17] 온도가 균일한 상태(흑체)에서 방출하는 복사.[18] 음의 온도에 대해서는 절대영도 참조.[19] United States Space Command. 2019년 재창설된 미합중국 우주군 이전에 존재했던 미국 우주군이다.[20] 이 말이 생경하게 느껴질지 모르나, 인류의 역사에 문학이 탄생한 뒤로 수많은 문학가들과 종교인들이 입을 모아 찬미했던 하늘이, 인간이 하늘에 갈 수 있는 기술력을 얻게 되자 그대로 인간들의 사리사욕을 충족하는 장소로 변질된 것을 생각해 보면 어떨까. 비행기가 발명될 당시의 사람들에게 '앞으로 인간은 하늘에서 전쟁을 치르게 될 것이다'라는 말을 했을 때.[21] 물론 항목을 보면 알겠지만 일반인들이 상상하는 그런 우주여행은 아니다. 우주복 하나만 해도 100억, 200억 가까이 나가는 것을 생각해 보자. 일반인들이 생각하는 우주여행은 기술혁신이라도 일어나지 않는 이상 여행사 측의 수지가 안 맞을 것이라고 보는 게 맞을 것이다.[22] 하지만 인류는 아무리 성장해봐야 국부은하군에 머물 가능성이 매우 높다. 우주의 지속적인 팽창 속에서 일정 거리를 유지할 수 있는 것은 국부 은하군선에서 끝나기 때문. 그보다 먼 곳은 팽창속도를 따라갈 수 없을 것이라 한다. 물론 빛의 속도를 넘어가는 워프기술이 생긴다면야 상관이... 있다. 애초에 초광속 기술이 생기지 않는다면 국부 은하군 진출도 힘들다.[23] 예를 들면 정글은 언제나 맑음 뒤 흐림의 구우와 별의 커비 시리즈의 커비가 있다.