<코스모스> 인류와 우주의 하모니Ⅰ
코스모스의 장대한 서사
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Dec 8. 2024
우주는 현기증이 느껴질 정도로 황홀하지만 그렇다고 인간이 이해할 수 없는 대상은 결코 아니다. 우리의 먼 조상들은 사소한 일조차 하늘과 연관 지어 생각하며 세상을 이해하고자 무척이나 애를 썼다. 하지만 당시 하늘은 신들이 지배하고 있었고, 그들은 세상을 이해하는 바른 길을 터득하지 못했다. 오늘날 우리는 우주를 이해할 수 있는 강력하고 정교한 방법을 알고 있다. 과학이다. 새로운 실험과 참신한 아이디어가 나올 때마다 신비라는 이름의 미지의 사실이 합리적 현상으로 바뀐다. 과학을 이해하느냐 못하느냐가 우리의 생존 여부를 결정짓는 가장 중요한 요소로 작용할 것이다.
인상 깊었던 내용을 위주로 정리하고, 나머지는 간단한 요약과 함께 감상을 준비했다.
물질에서 출연한 생물이 의식을 지니게 되고
자신의 기원을 거슬러 올라가 인식할 수 있다..
이것이 우주의 대서사시가 아니고 또 무엇이겠는가!
코스모스를 정관 하노라면 깊은 울림을 가슴으로 느낄 수 있다. 그때마다 나는 등골이 오싹해지고, 어렴풋한 이거의 심연으로 떨어지는 묘한 느낌에 사로잡히고는 한다. 인류는 영원 무한의 시공간에 파묻힌 하나의 점, 지구를 보금자리 삼아 살아가고 있다. 모든 인간사는, 우주적 관점에서 볼 때 지극히 하찮고 자질구레한 것에 불과하다. 인류의 미래는 코스모스를 얼마나 잘 이해하느냐에 따라 크게 좌우될 것이다.
우주에는 은하가 대략 1000억 개 있고, 각 은하에는 저마다 평균 1000억 개의 별이 있다. 은하는 기체와 티끌과 별로 이루어져 있다. 별 하나하나가 누군가에게는 태양일 수도 있다. 이토록 많은 별등 중에 과연 태양만이 생명이 사는 행성을 거느리고 있을까? 우리는 이것을 알아내기 위해 이제 막 탐험을 시작했다. 지구와 80억 광년 정도 되는 먼 곳에서 보면 태양은커녕 우리가 속한 은하군조차 찾을 수 없다. 우리 은하를 찾으려면 수십 개의 은하를 거느린 국부 은하군으로 이동해야 한다. 이곳에 지구와 200만 광년 거리에 있는 안드로메다 은하가 있다. 안드로메다 은하는 별과 티끌과 기체가 모여서 거대한 바람개비 모양을 이룬다. 안드로메다 너머로 비슷한 모양의 나선은하가 하나 더 있다. 인류의 보금자리가 있는 우리 은하이다. 지구로 가려면 우리 은하의 나선팔 한쪽 끝 변두리 이름 없는 장소로 이동해야 한다. 안으로 깊숙이 들어가면 아름다운 별들이 모여 집단을 이룬 항성계들을 볼 수 있다. 우리의 별은 홀몸이지만, 대부분 별들은 동반성과 함께 한다. 별들은 주로 상대방 주위를 돌며 하나의 쌍성계를 이룬다. 항성계 중에는 태양 1만 개, 지구 1조 개가 들어갈 만큼 큰 것도 있고, 크기는 작은 마을만 하지만 밀도는 납의 100조 배나 되는 항성계도 있다. 그 외에도 여남은 별들이 엉성하게 모인 성단, 구상성단 등 천차만별의 항성계들이 우리 은하에 있고, 다양한 성격의 별들이 4천억 개 정도 있다. 그 별들은 모두 복잡하면서도 우아한 법칙에 따라 움직인다.
드디어 지구와 1광년 거리 우리 태양계에 도착하면 눈덩이들이 태양을 둘러싸고 있는 것이 보인다. 얼음 덩어리 중 하나가 꼬리를 길게 뻗으며 혜성이 되어 태양계 안쪽으로 날아간다. 행성들은 태양의 중력에 붙잡혀 주위를 돌며 열을 공급받고 있다. 명왕성, 해왕성, 천왕성, 토성, 목성을 지나 화성, 지구, 금성, 수성에 이른다. 지구는 푸른 질소의 하늘이 있고 바다와 부드러운 들판이 공존하는 활력의 세계라고 할 수 있다. 지구는 우주적 관점에서 볼 때에도 가슴 시리도록 아름답고 귀한 세상이며, 유일한 생명의 보금자리로 알려져 있다. 지구는 이류가 오랜 기간 값비싼 대가를 치르며 축적한 지혜로 우주 탐사의 문을 열 수 있었던 곳이다.
지구가 조그마한 세계라는 인식은 기원전 3세기, 알렉산드리아에서 비롯됐다. 알렉산드리아의 대도서관은 역사상 최초로 지식을 체계적으로 수집하여 집대성하려던 곳으로, 전 세계 천재들이 몰려와 물리학, 문학, 약학, 천문학, 지리학, 철학, 수학, 생물학, 공학 등을 두루 탐구했다. 유클리드, 헤로필로스, 아르키메데스, 히파티아 등 저명한 학자가 있었다. 에라토스테네스는 지구의 표면이 곡면이라는 것을 알아냈다. 이는 다른 세계를 향한 탐사의 시발점이었고, 콜럼버스의 신대륙 발견과 몇백 년 동안 이뤄진 항해로 절정을 이루며 탐사를 할 수 있게 되었다. 이제 인류는 우주를 관찰할 수 있게 됐다. 그 결과 우리가 어느 은하의 외진 한 귀퉁이 한 점 티끌 위에 할 고 있으며 흐르는 시간 속 찰나의 순간밖에 차지하지 못한다는 것을 알게 됐다. 빅뱅으로부터 코스모스의 기원까지... 인류는 대폭발, 빅뱅의 먼 후손이다. 우리는 코스모스로부터 왔다. 그리고 코스모스를 탐구 및 변화하기 위해 태어났다.
인간은 수천 년 동안 어떤 종의 식물과 동물은 잘 키우고 어떤 것은 죽여야 할지 선별했다. 우리에게 익숙한 동식물의 특성은 대부분 인간이 만든 것이다. 1만 년 전 지구상에는 젖소, 사냥개, 씨알이 굵은 옥수수 따위는 없었다. 현대 옥수수는 수만 세대를 거치며 번식이 조절돼 왔으며, 유전 형질마저 변형됐다. 이 과정을 인위 도태 혹은 인위 선택이라고 부른다. 그 반대의 개념이 찰스 다윈이 제시한 자연도태 혹은 자연선택이다. 자연은 살아남을 수 있는 개체 수보다 훨씬 더 많은 후손을 낳게 만든다. 자연에 더 적합한 형질을 가진 종이 살아남고, 이것들이 선택적으로 번영한다. 유전 형질의 급격한 변화를 거저 오는 돌연변이는 순종을 낳고, 이는 진화의 동인이 된다. 생물은 오랜 기간에 걸쳐 하나의 형태에서 다른 형태로 서서히 변화한다. 환경 적응에 유리한 돌연변이 형태들이 서서히 축적되기 위한 긴 시간이 바로 진화의 비밀이다.
환경에 아주 조금이라도 잘 적응할 수 있다면
진화의 균형은 그 개체에게 유리한 쪽으로 기울어진다.
- 찰스 다윈, 종의 기원-
인간은 고대부터 별에 관심이 많았고, 이를 바탕으로 점성술이 발달했다. 프톨레마이오스가 이룩한 업적 중 행성의 운동을 설명하기 위해 우주의 모형을 제시한 것이 가장 뛰어나다고 할 수 있다. 프톨레마이오스는 지구가 우주의 중심이고, 태양과 달과 별이 지구 주위를 돈다고 믿었다. 그 후 케플러가 등장한다. 케플러가 우주를 연구하면서 튀코 브라헤를 만나게 된다. 그는 넉넉한 지원을 바탕으로 질 높은 연구를 할 수 있었다. 관측한 자료를 바탕으로 세 가지 법칙을 만들고, 이 생각은 인류사에서 천체의 운명을 설명하는 데에서 신비주의가 배제되는 계기가 됐다. 케플러는 "천문학은 물리학의 일부다"라고 말했다. 뉴턴은 케플러의 이론을 바탕으로 만유인력법칙을 만들게 된다. 행성 운동에 대한 케플러의 세 가지 법칙은 모두 뉴턴의 중력 법칙에서 유도해 낼 수 있다. 케플러의 법칙은 경험 법칙으로서 튀코 브라헤의 관측 결과에 바탕을 두고 있다. 반면 뉴턴의 중력 법칙은 이론 법칙으로 비교적 간단한(?) 수학 공식으로 기술된다. 이 둘은 모두 중대한 전환을 대표한다. 물리적, 수학적 체계가 천상에서도 적용되며, 인간의 사고방식과 코스모스가 돌아가는 방식이 서로 공명함을 밝혔다. 오늘날 우리의 문명, 세계관, 현대의 우주 탐험은 그들의 예지에 바탕을 두고 있다.
20세기 초 중앙시베리아에서 일어난 퉁구스카 사건은 혜성 조각의 충돌로 추정된다. 이는 드문 현상이지만, 자연에서 발생 가능한 일이다. 혜성은 주로 얼음으로 구성되어 있으며, 태양 근처를 지날 때 부서져 유성우의 원인이 된다. 혜성의 꼬리는 태양열로 증발된 물질이 태양풍에 의해 밀려나 형성된다. 역사적으로 혜성은 공포와 경외의 대상이었다. 뉴턴과 핼리의 연구로 혜성의 주기성이 밝혀졌고, 핼리 혜성이 그 대표적 예다. 혜성과 행성의 충돌은 드물지만 가능하며, 그 흔적은 달 표면에서 잘 관찰된다. 금성은 크기와 질량이 지구와 유사하지만, 환경은 매우 다르다. 분광학적 분석으로 금성의 대기 조성이 밝혀졌는데, 이는 극단적인 온실효과를 일으키는 이산화탄소가 주를 이룬다. 금성의 표면 온도는 480도, 대기압은 90 기압에 달하며, 황산 구름으로 덮여 있어 '지옥'과 같은 환경이다. 지구와 금성의 비교는 중요한 교훈을 준다. 지구도 화석연료 사용으로 이산화탄소가 증가하고 있어, 금성과 같은 극단적 온실효과의 위험이 있다. 지구는 현재 생명체에 적합한 유일한 장소지만, 이 균형은 불안정할 수 있다. 인류의 활동이 이 균형을 깨뜨리고 있음에도, 그 심각성을 간과하고 있다.
화성은 24시간의 하루, 흰 구름, 얼음 극관, 강한 바람, 계절에 따라 변하는 붉은 표면 등 지구와 유사한 특징을 가지고 있어 오랫동안 외계 생명체의 존재 가능성이 상상되어 왔다. 20세기에 들어서야 인류는 화성을 직접 탐사할 수 있게 되었다. 퍼시벨 로웰은 1905년 화성에 지적 생명체가 만든 운하가 있다고 주장했지만, 실제 탐사 결과 이는 착시현상으로 밝혀졌다. 소련의 마르스 3호 탐사선이 실패한 후, 미국의 바이킹 탐사선이 최초로 화성 착륙에 성공하여 표면 사진을 전송했다. 과학자들은 화성 생명체 탐사를 위해 다양한 실험을 계획했다. 극한 환경인 남극에서의 미생물 생존 연구를 바탕으로, 바이킹 탐사선에 생명 탐지 장치를 탑재했다. 그러나 현재까지 유기물질이나 미생물은 발견되지 않았다. 화성 생명체의 존재 여부는 아직 확실하지 않아 다양한 추가 탐사 방법이 고안되고 있다. 만약 화성에 생명체가 없다는 것이 확실해진다면, 극관의 물을 녹여 적도로 이동시키는 등의 방법으로 화성을 제2의 지구로 변형시킬 가능성도 제기되고 있다. 이러한 노력이 실현된다면, 아이러니하게도 우리가 로웰이 상상했던 '화성인'의 역할을 하게 될 것이다.
우주 탐사의 역사는 인류의 호기심과 기술 발전을 보여주는 중요한 이정표다. 초기 로켓 개발부터 시작해 우주 경쟁 시대를 거쳐 현대의 우주 탐사에 이르기까지, 인류는 끊임없이 우주의 비밀을 밝히려 노력해 왔다. 소련의 스푸트니크 발사와 유리 가가린의 우주 비행으로 시작된 우주 경쟁은 미국의 아폴로 프로그램으로 절정에 달했다. 1969년 아폴로 11호의 달 착륙은 인류 역사상 가장 위대한 과학적 성취 중 하나로 평가된다. 우주 왕복선의 개발은 우주 탐사에 새로운 지평을 열었으며, 국제 우주 정거장은 지속적인 우주 연구의 플랫폼이 되었다. 이러한 발전은 GPS, 위성 통신 등 우리의 일상생활에 직접적인 영향을 미치는 기술의 발전으로 이어졌다. 보이저 호의 태양계 탐사는 특히 주목할 만하다. 두 탐사선은 목성, 토성 등 외행성들을 근접 관찰하며 놀라운 발견들을 이뤄냈고, 현재는 태양계를 벗어나 성간 공간을 탐사 중이다. 우주 탐사는 기술적 도전뿐만 아니라 철학적, 윤리적 질문도 제기한다. 우주에서 바라본 지구의 모습은 환경 보호의 중요성을 일깨워주었으며, 외계 생명체 탐사는 우리의 우주적 위치에 대한 근본적인 질문을 던진다. 앞으로의 우주 탐사는 화성 유인 탐사, 소행성 채굴 등 더욱 야심 찬 목표를 향해 나아갈 것이다. 이러한 노력들은 인류에게 새로운 자원과 지식을 제공할 뿐만 아니라, 우리의 우주적 이해를 더욱 넓혀줄 것이다.
