팽창하고 있는 우주에 대해서 알아보자
우주 자체가 팽창하고 있다는 1920년대의 발견은 우주에 대한 우리의 관점을 완전히 바꿔 놓았고, 우주의 기원에 대한 이론인 대폭발 이론을 가능케했다. 그러나 최근의 발견들은 실제는 훨씬 더 복잡하다는 것을 보여 주었고, 우주 모형을 또 한 번 변화시키고 있다.
20세기 초반이 되면서 지질학적 증거들은 오랫동안 유지됐던, 비교적 최근의 대격변에 의해서 지구의 현재 모양이 만들어졌다고 주장하는 젊은 지구론을 완전히 뒤집어 놓았다. 이를 대신해 오래된 지구론이 등장했는데, 이 오래된 지구론은 수억 년 이상의 점진적이고 멈추지 않는 힘에 의해 지금의 지구가 형성됐다고 주장한다. 한편, 천문학계에서는 천문학자들이 별의 일생과 연료원에 대한 자신들의 견해를 제점검하고 있었고, 우주론적 이론은 하나의 극단에서 또 다른 극단으로 선회했다. 만일 우주가 상상할 수 없을 정도로 오래됐다면, 우주가 '탄생'했다고 말할 수 있는 증거는 무엇인가? 아마도 그것은 계속 존재해 왔던 것은 아닐까?
이론을 실제에 끼워 맞추다.
그러나 아인슈타인의 상대성 이론으로부터 영감을 얻은 시공간에 대한 새로운 해석은 정적인 우주보다는 동적인 우주 모형을 만들어내는 경향이 있었다. 이러한 동적인 우주 모형 안에서의 우주는 그 안에 있는 천체들의 중력 덕분에 거대한 규모로 지속적으로 진화한다. 1922년 러시아의 우주론자인 알렉산드르 프리드만은 우주가 팽창하고 있다는 사실을 보여 주는 일련의 방정식을 고안해 냈다. 아인슈타인이 정적인 우주를 설명하고자 그의 방정식에 우주 상수를 도입한 것은 이러한 상황에 반하는 것이었는데, 이후 아인슈타인은 이를 후회하면서 우주 상수의 도입을 자신의 가장 큰 실수로 언급했다.
이즈음 천문학자들은 나선성운의 성질과 우주의 규모에 관한 대논쟁과 관련해 전쟁을 벌이고 있었는데, 이 논쟁은 궁극적으로 가까운 은하들의 거리에 대한 에드윈 허블의 측정에 의해 해결됐다. 그러나 허블의 연구는 필연적으로 더 놀라운 또 다른 발견을 가져왔는데, 이것은 전체 우주가 팽창하고 있다는 사실이었다.
이 발견은 도플러 효과에서 기인하는 은하의 적색편이의 측정 덕분이었다. 이러한 적색편이와 그것의 일반적 중요성은 1912년 애리조나의 플래그스태프에 위치한 로웰 천문대에서 근무하고 있던 베스토 슬라이퍼에 의해 이미 발견됐다. 슬라이퍼는 일반적으로 별들의 화학적 성분을 알려주는 어두운 흡수선이 나선은하의 연속 스펙트럼에서는 전혀 이해되지 않는 방식으로 나타난다는 사실을 발견했다. 곧바로 그것들은 사실상 원래의 위치에서 상당히 편이되어 있음이 밝혀졌는데, 이는 멀리 있는 성운들이 어마어마한 속도로 우리로부터 멀어지고 있음을 나타내는 것이었다.
1929년, 허블과 밀턴 휴메이슨은 은하의 거리와 그 빛의 적색편이 사이의 관계를 비교한 결과를 발표했다. 그 결과는 정확한 비례 관계를 보여 줬다. 즉 천체가 더 멀리 있을수록 적색편이는 더 커졌고, 따라서 더 빠른 속도로 지구로부터 멀어지고 있음에 틀림없었다. 이 결과를 일반 상대성 이론과 묶어서 설명하는 유일한 방법은 우주 전체가 팽창하고 있고, 따라서 은하들을 서로부터 멀리 떨어뜨려 놓고 있다고 해석하는 것이다.