무한

무한

무한히 작은 것

과거에는 원자(atom)가 더 이상 쪼갤 수 없는 최소 단위라고 생각한 적도 있지만, 현재는 쿼크(Quark)와 렙톤이 더 이상 쪼갤 수 없는 기본 입자로 간주됩니다.

쿼크는 단독으로 존재하지 않고 항상 두 개 이상이 결합해 양성자·중성자 같은 입자를 만드는 것으로 알려져 있죠.

물리학자들은 관측된 사실에 의존할 수 밖에 없기에, 더 작은 단위로 나눌 수 있다는 물리적 증거가 없기에 그렇습니다.

하지만, 물리적 증거를 확인해야 하는 물리학자의 입장이 아니라 상식적인 선에서 생각해 봅시다. 쿼크는 두 개 이상이 결합이 되어서 어떤 상호작용을 하게 됩니다. 이는 쿼크끼리 무언가의 작용이 있고, 그 작용이 무엇인가에 대한 의문을 갖게 됩니다. 

우리가 보고 듣고 말하는 것과 같이 인간의 상호작용을 말할 때 아주 옛날에는 물질의 움직임이라고 여기지 않았습니다. 하지만, 현미경과 물리학이 발달하면서 소리와 빛도 아주 작은 입자로 구성되어 있다는 것이 밝혀졌죠. 쿼크의 상호작용도 마찬가지입니다. 여러 개의 쿼크가 결합해서 입자를 만들었을 때 쿼크 간에 무언가를 주고 받을 겁니다. 단지 그것이 쿼크보다도 훨씬 작아서 현재 기술로는 확인할 수 없는 것 뿐.

쿼크 보다 더 작은 것을 발견해도 마찬가지입니다. 무언가 작용을 하면 더 작은 입자가 존재한다고 추측이나 가정을 할 수 있죠. 결국 반복되다 보면 무한히 작은 단위로 내려가게 됩니다. 원자냐, 쿼크냐, 관측 가능하냐 여부를 떠나서.

무한히 큰 것

반대로 커지는 것도 마찬가지입니다. 우리가 관측 가능한 대상은 우주에 한정되어 있습니다.  우주도 끝까지 다 관측가능하지는 않습니다. 관측 가능한 우주(Observable Universe)는 직경 약 460억 광년으로 계산되며, 실제 우주는 그 2~3배의 크기로 추정됩니다. 그리고, 계산 방법에 따라 다르기는 하지만, 약 326만 광년 떨어져 있을 때 약 70 km/s 속도로 팽창하고 있다고 알려져 있죠. 

현재는 우주 끝까지도 관측하지 못하다 보니, 과학자들이나 천문학자들은 우주 밖에 대해서는 이야기를 하지 못합니다. 마치 우주가 전부인 양. 하지만, 우주도 크기가 있다면, 우주 밖의 세상도 있을 겁니다. 우주 밖의 세상은 무한이거나, 유한하다면 그 밖의 또 다른 세상이 있겠죠. 결국 커지는 것도 무한합니다. 보거나 측정할 수 없을 뿐.

무한한 시간

시간도 그렇습니다.

약 138억 년 전 우주가 하나의 점에서 시작해 급격히 팽창하면서 시간, 공간, 물질이 생겨났다는 빅뱅(Big Bang) 이론으로 세상의 기원을 설명하지만, 우주가 전부일 수는 없습니다. 

개인적으로는 빅뱅 이론이 여전히 유력한 가설이지 이론이라고 생각하지는 않습니다만, 맞는 이론이라고 해도 138억 년 이전에도 시간은 존재했을 겁니다. 무에서 유가 생겨난 것이 아니라 시간, 공간, 물질은 그 이전에도 존재했지만, 우주만 없었을 뿐이죠. 

우주가 계속 팽창할지, 어느 지점에 이르러 수축하거나 소멸할지는 아무도 모르지만, 우주 밖에도 어떤 공간이 있을 수 밖에 없듯이, 우주의 존속 여부와 상관없이 그 이후에도 시간은 존재합니다.

무한하다는 것은 관측은 커녕 상상하기도 벅찰 뿐.

과학자들은 관측 가능한 거에 한정하려고 하지만, 실제 세상은 시간도 공간도 무한합니다. 공간은 작은 것도 큰 것도 무한하고, 시간은 과거도 미래도 무한하죠.