We know about our universe’s past: the Big Bang theory predicts that all matter, time, and space began in an incredibly tiny, compact state about 14 billion years ago. And we know about the present: scientists’ observations of the movement of galaxies tell us that the universe is expanding at an accelerated rate. But what about the future? Do we know how our universe is going to end?
우주의 과거에 대해서는 알고 있습니다. 빅뱅 이론에 의하면 모든 물질, 시간, 공간은 아주 작고 빽빽한 상태에서 140억년 전에 시작됐다고 합니다. 우주의 현재에 대해서도 알고 있습니다. 과학자들이 은하계의 움직임을 관찰한 바에 의하면 우주는 가속 팽창을 하는 중입니다. 하지만 미래는 어떨까요? 우주의 마지막이 어떨지는 알고 있나요?
Cosmologists have three possible answers for this question, called the Big Freeze, the Big Rip and the Big Crunch.
이 질문에 대해 우주론자들은 가능한 답을 세 가지 가지고 있는데요. 빅 프리즈(Big Freeze), 빅 립(Big Rip), 빅 크런치(Big Crunch)입니다.
To understand these three scenarios, imagine two objects representing galaxies. A short, tight rubber band is holding them together— that’s the attractive force of gravity. Meanwhile, two hooks are pulling them apart— that’s the repulsive force expanding the universe. Copy this system over and over again, and you have something approximating the real universe. The outcome of the battle between these two opposing forces determines how the end of the universe will play out.
이 세 가지 시나리오를 이해하기 위해 은하계를 상징하는 두 물체를 상상해보세요. 짧고 팽팽한 고무 줄이 이 둘을 묶고 있습니다. 이게 중력의 당기는 힘, 인력이고요. 한편 두 개의 갈고리가 이 둘을 서로 멀어지도록 당기고 있습니다. 이게 우주를 팽창시키는 척력입니다. 이 체계를 반복해서 복사하면 실제 우주의 근사치를 갖게 됩니다. 이 두 가지 상반되는 힘의 대결 결과에 따라 우주의 마지막이 어떻게 펼쳐질지 결정됩니다.
The Big Freeze scenario is what happens if the force pulling the objects apart is just strong enough to stretch the rubber band until it loses its elasticity. The expansion wouldn’t be able to accelerate anymore, but the universe would keep getting bigger. Clusters of galaxies would separate. The objects within the galaxies– suns, planets, and solar systems would move away from each other, until galaxies dissolved into lonely objects floating separately in the vast space. The light they emit would be redshifted to long wavelengths with very low, faint energies, and the gas emanating from them would be too thin to create new stars. The universe would become darker and colder, approaching a frozen state also known as the Big Chill, or the Heat Death of the Universe.
물체를 멀어지게 당기는 힘의 세기가 고무 줄을 늘어지게 해서 탄력을 잃게 할 만큼만 강할 때의 시나리오가 빅 프리즈입니다. 팽창에 더 이상 가속도가 붙을 수는 없지만 우주는 계속 커질 것입니다. 은하단은 해체될 겁니다. 은하계 안의 물체들, 항성, 행성, 태양계는 서로에게서 멀어질 것이고 결국 은하계가 해체되고 광막한 공간에 물체들이 따로 떨어져서 외로이 떠다니게 될 겁니다 물체에서 발산되는 빛에는 적색 편이가 일어나서 아주 낮고 희미한 에너지를 가지는 장파장으로 변할 것이고 발산되는 가스는 너무나 희박해서 새로운 항성을 만들지 못할 겁니다. 우주는 점점 어둡고 추워져서 빅 칠(Big Chill) 또는 우주의 열죽음 (Heat Death)이라고 불리는 냉동 상태에 가까워질 것입니다.
But what if the repulsive force is so strong that it stretches the rubber band past its elastic limit, and actually tears it? If the expansion of the universe continues to accelerate, it will eventually overcome not only the gravitational force – tearing apart galaxies and solar systems– but also the electromagnetic, weak, and strong nuclear forces which hold atoms and nuclei together. As a result, the matter that makes up stars breaks into tiny pieces. Even atoms and subatomic particles will be destroyed. That’s the Big Rip.
하지만 척력이 너무나 강해서 고무 줄이 탄성 한계를 넘어서 늘어나다가 끊어진다면 어떻게 될까요? 우주의 팽창에 계속해서 가속도가 붙게 된다면 결국에는 인력을 넘어서게 되어 은하계와 태양계를 찢어버릴 뿐만 아니라 아니라 원자와 핵을 함께 묶어 주는 전자기력, 약력, 강력까지 넘어서게 됩니다. 그 결과 항성을 구성하는 물질은 아주 작은 조각으로 부서지게 됩니다. 원자와 아원자 입자도 파괴될 것입니다. 이게 빅 립입니다. 세 번째 시나리오,
What about the third scenario, where the rubber band wins out? That corresponds to a possible future in which the force of gravity brings the universe’s expansion to a halt— and then reverses it. Galaxies would start rushing towards each other, and as they clumped together their gravitational pull would get even stronger. Stars too would hurtle together and collide. Temperatures would rise as space would get tighter and tighter. The size of the universe would plummet until everything compressed into such a small space that even atoms and subatomic particles would have to crunch together. The result would be an incredibly dense, hot, compact universe — a lot like the state that preceded the Big Bang. This is the Big Crunch.
고무 줄이 이기는 경우는 어떨까요? 인력 때문에 우주의 팽창이 멈추고 되돌아가는 경우에 가능한 미래입니다. 은하계들이 급하게 모여들 것이고 은하계가 모여들수록 인력은 점점 더 강해질 겁니다. 항성들 역시 모여들어 충돌할 겁니다. 공간이 점점 더 협소해지면서 온도는 상승할 겁니다. 우주의 크기는 급격히 줄어들어서 모든 것이 아주 작은 공간에 압축되고 원자와 아원자 입자까지도 으스러지게 될 겁니다. 그러면 아주 빽빽하고 뜨겁고 작은 우주가 될 것이고 이는 빅뱅 이전 상태와 아주 비슷합니다. 이게 빅 크런치입니다. 이 아주 작은 물질의 점이 폭발해서 또 다른 빅뱅을 일으킬 수 있을까요?
Could this tiny point of matter explode in another Big Bang? Could the universe expand and contract over and over again, repeating its entire history? The theory describing such a universe is known as the Big Bounce. In fact, there’s no way to tell how many bounces could’ve already happened— or how many might happen in the future. Each bounce would wipe away any record of the universe’s previous history.
우주의 팽창과 수축이 반복해서 일어나며 그 역사 전체가 되풀이 될 수도 있을까요? 우주를 이런 방법으로 묘사하는 이론을 빅 바운스라고 합니다. 사실 지금까지 몇 번이나 우주가 되풀이 돼 왔을지 앞으로 몇 번 더 반복될 수 있을지 전혀 알 수가 없습니다. 새로이 반복될 때마다 이전 우주의 역사 기록은 깨끗이 사라질 겁니다. 이 시나리오들 중에 무엇이 진짜일까요?
Which one of those scenarios will be the real one? The answer depends on the exact shape of the universe, the amount of dark energy it holds, and changes in its expansion rate. As of now, our observations suggest that we’re heading for a Big Freeze. But the good news is that we’ve probably got about 10 to the 100th power years before the chill sets in — so don’t start stocking up on mittens just yet.
그 답은 우주의 정확한 모습, 그 안의 암흑 에너지의 양, 팽창률의 변화에 달려있습니다. 현재 관찰된 바에 의하면 빅 프리즈를 향해 가고있는 것 같습니다. 하지만 좋은 소식은 10의 100승 년 정도의 시간이 흘러야 빅 칠이 시작될 거라는 겁니다. 아직은 벙어리 장갑을 쟁여두지 않아도 됩니다.