1. 기본적인 전제 조건

'우주는 약 130억년전 빅뱅으로 부터 생성되어 계속해서 팽창하고 있다.' 이것이 전제조건입니다. 

2. 우주는 '무엇으로' 팽창하고 있는가? 

그런데 우주는 그 정의가 '존재하는 모든 것' 이죠. 그러한 우주가 팽창하고 있다는 것은 무엇인가로 팽창하고 있다는 이야깁니다. 그런데 모든 것인 우주가 어떻게 어딘가로 팽창할 수 있을까요? 

3. 팽창하고 있다는 사실은 어떻게 아는가? 

위의 질문을 답하기 전에 팽창하고 있다는 사실을 어떻게 아는지 부터 말씀드리겠습니다. 

빛도 하나의 파장 입니다. (물론 이중성이 있습니다. 빛은 입자 즉 광자로서의 성질을 지니고 또한 파장으로서의 성질을 지닙니다. 다만 여기서는 광자로서의 성질보다는 파장으로서의 성질이 더 중요하기 때문에 파장이라고 한정적으로 해석하겠습니다.) 

파장은 도플러 효과(Doppler effect)에 영향을 받는데 특히 파장이 길어지게 되면 적색편이(redshift)가 일어나게 됩니다.

그 중 특히 우리에게서 멀어지고 있는 물체 중 충분히 먼 물체 (몇 십만 광년 떨어진 물체)로부터는 항상 적색편이가 일어난다는 것을 관찰했습니다. 이를 우주론적 적색편이(cosmological redshift)라고 하며, 이것이 현재 우주가 팽창하고 있다는 주장에 대한 근거입니다. 

4. 빛보다 빠르게 움직이는 물체 

팽창하는 우주를 하나의 밀가루반죽이라고 생각하고 은하계 하나 하나를 거기에 박혀있는 건포도라고 생각했을 때 반죽을 굽기 시작하여 반죽이 고르게 퍼지기 시작하면, 모든 건포도들이 서로에게서 멀어지기 시작합니다. 건포와 건포도 사이의 공간 그 자체가 늘어지게 되는 것인데요. 우주도 이러한 방식으로 팽창하고 있다고 생각되고 있으며, 서로 먼 물체이면 물체일수록 더 빠르게 서로 멀어지게 됩니다. 

그리고 그 속도가 빛보다 더 빨라질 수 있음을 우리는 확인 할 수 있죠. 어느 이상 거리에 있는 물체는 따라서 우리는 관찰할 수 있는 방법이 없습니다. 그들로부터 나온 빛이 우리에게 영원히 도달할 수 없기 때문입니다. 즉 우리는 우주의 끝을 관찰할 수 없습니다. 

6. Seeing is believing but what if you can not see...? 

우리는 우주의 끝이 있는지 알 수 있는 방법이 없습니다. 따라서 우주가 무한한지 유한한지 정확하게 결정을 내릴 수가 없죠. 

6-1. 무한한 우주라면?