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ㅍㅍㅅㅅ

아이에게 우주의 크기를 쉽게 이해시키는 법

터무니없이 크고도 터무니없이 작은 것들로 구성된 이 세상

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지난번 아내와 아이들이 영화 '인터스텔라'를 보고 나서 쏟아내던 질문들에 간단하게 답해 준 이후부터 흥미로운 천체 물리학의 이야기들 때문인지 아이들이 부쩍 우주에 관심이 많아졌습니다. 지난 글 '중력과 차원에 대한 이야기. 다시 본 영화 '인터스텔라' 속 궁금증'을 참고하세요.


그러다 보니 귀찮을 정도로 종종 질문하는데 자주 나오는 질문 중 "우주는 얼마나 커?"와 같은 질문이 있습니다. 사실 대답하기가 좀 곤란한데, 우주의 크기는 우리의 인지 범위에서는 거의 무한한 데다가 빅뱅 이론과 현재 관측된 것에 의하면 지금도 팽창하고 있기 때문입니다.

팽창 우주론 상상도.

출처학습백과 zum

그럼에도 우주의 크기는 대략적인 예측으로 10의 40승 킬로미터로 알려져 있습니다. 다시 말하면 숫자 10의 언저리에 0이 40개 붙어 있는 어마어마한 숫자입니다.

참고삼아 빛의 속도로 계산해 보면. 빛은 1초에 30만 ㎞를 움직이고 1시간에 11억 ㎞를 나아가고, 하루에 259억 ㎞, 1년에 9조 5,000억 ㎞를 달려간다. 이 속도로 1,000억 년이 지나면 9.46 X 10의24승㎞이고, 1000조 년(1 Peta year)이 지나면 10의 28승㎞가 된다. 빛의 속도로 이 정도이니 우주의 끝은 아무리 가도 보이지 않는다. 10의40승㎞를 거꾸로 생각해 보면 그 절반은 10의 39승㎞이 된다. 1,000조 년이 10의 28승 ㎞이므로 우주의 크기를 수학적으로 정확히 표현하기에는 한계가 있다. 이처럼 우주는 끝도 없고 그 크기도 무한하다. 아직 우리가 관측하지 못한 블랙홀이나 보이지 않는 천체와 같은 것들이 우주 공간에 더 숨어 있을 가능성도 있기 때문에 우주의 크기에 대해서 아무도 확실하게 이야기할 수 없다.
윤경철, 『대단한 하늘여행』, (주)푸른길, 2011

이런 내용을 아이들에게 이야기해봐야 와 닿지도 않는 숫자들입니다. 하지만 유튜브에는 아이들이 비교적 직관적으로 쉽게 이해할 만한 콘텐츠가 많았습니다. 바로 ‘광활한 세상’ 같은 동영상입니다. 

아이들이 너무 재미있어 해서 4번 정도는 연속 재생한 것 같습니다. 7살인 막내도 연신 “우와”를 연발합니다. 참 잘 만든 동영상 같습니다. 동영상을 보다 보면 정말로 우주의 크기에 감탄과 경이로움을 느끼게 됩니다.

우주 전체에서는 티끌보다 못한 우리 태양계만 해도 90억 킬로미터는 현실감 없는 어마어마한 크기입니다.

게다가 이 무한에 가까운 우주가 하나가 아닌 수많은 우주 중 하나일지도 모르는 멀티버스의 개념이라면 우주 안에서의 티끌보다 작은 지구에 살고 있는 우리의 존재에 대해 다시 한번 생각해 보는 계기가 될 것 같습니다.

이 동영상도 천체의 크기를 비유적으로 아이들에게 알려주기 좋습니다.

반대로 우주를 구성하는 물질들은 또 얼마나 작은지 알려주는 동영상도 있습니다. 이전 글에서 언급했듯 위로도 끝이 없고 아래로도 끝이 없다고 했습니다. 미시 세계도 또 끝없이 작은 세상을 보여 줍니다.


동영상 마지막에 등장하는 양자 폼은 우리의 시공간을 구성하는 막이라고 추정하고 있는 것을 지칭하는 용어입니다. 그 옆의 끈은 끈 이론에서 입자의 최소 단위로 여겨지는 부분입니다.


우리는 어쩌면 터무니없이 크고, 또 터무니없이 작은 것들로 구성된 세상에 살고 있는지도 모르겠습니다.


원문: 지후대디의 Favorite


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