[오늘의 한문장] 코스모스

지적 능력은 단순히 축적된 정보를의미하지 않는다. 지적 능력은 주어진 정보에서 연관성을 읽어 내 판단할 수 있는 능력을 뜻한다. 그럼에도 불구하고 우리가 접근할 수 있는 정보의 양 자체가 우리의 지적 능력을 가늠하는 하나의 척도 구실은 한다. - P536

고래들끼리의 놀이가 그들의 전형적인 소일거리이다. 이것은 포유동물 모두에서 볼 수 있는 공통된 특성이다. 학자들은 놀이가 포유동물의 지능 발달에 결정적인 역할을 하는 것으로 이해하고 있다. - P538

바다에서 이렇게 낮은 주파수의 소리는 거의 흡수되지 않는다. 미국 생물학자 로저 페인Roger Payne의 계산에 따르면 20헤르츠의 소리를이용한다면 지구상에서 가장 먼 두 지점에 떨어져 있더라도 두 마리의고래가 상대방의 소리를 알아듣는 데 아무런 어려움이 없다고 한다. 즉 남극해의 로스 빙붕Ross Ice Shelf에 있는 고래가 멀리 알류샨 열도에 있는 상대방과도 대화할 수 있다는 이야기이다. 그러므로 고래는 자신들의 역사의 거의 전 기간 동안 지구적 규모의 통신망을 구축하고 살아왔던 것이다. 광대무변의 심해에서 1만 5000킬로미터나 떨어져 있다고 하더라도 고래들은 사랑의 노래로 서로의 관계를 확인할 수 있다. - P541

단지 뉴런들을 연결해 놓음으로써 그렇게 멋들어진 기능을 발휘케 한다니 참으로 믿기 어려운 자연의 조화이다. - P553

독창적 사고나 비판적 분석이야말로 세상을 이해하는 데 필수적인 도구이다. - P554

하나의 종으로 인간을 특징지을 수 있는 것은 감정이 아니라 사고할 수있는 능력이다. 대뇌 피질이 사람을 동물적 인간에서 해방시켜 인간을
‘인간답게’ 만든 주인공이다. 그러므로 우리는 비비나 도마뱀의 유전적 행동 양식에 더 이상 묶여 있어야 할 필요가 없다. 그 대신 자신이 뇌 속에 집어넣은 것에 대해 스스로 책임을 질 줄 알아야 한다. 각자는 한 사람의 성숙한 인격체로서 누구를 아끼며 무엇을 알아야 하는가에 대해 스스로 책임져야 하지, 파충류 수준의 두뇌가 명령하는 대로 살아야 할 필요는 없다. 사람은 자기 자신을 스스로 변화시킬 수 있기 때문이다. - P555

생존에 꼭 필요한 정보 전부를 유전자에 저장할 수 없을 정도로 그 양이 증가하자 진화는 서서히 두뇌를 새로 만들기 시작했다. 그리고 세월이 또 어느 정도 흘러 지금으로부터 대략 1만 년 전쯤부터는 사람이 살아가는 데 필요한 정보의 양이 새로 만든 두뇌로도 쉽게 보관할 수 없을 정도로 크게 늘어났다. 진화가 그 다음에 택한 방책은 육체 바깥에다 필요한 정보를 저장해 두는 것이었다. 현재까지 알려진 바에 따르면 생존에 필요한 정보를 유전자나 뇌가 아니라 별도의 공용 저장소를 만들어 그곳에 보관할 줄 아는 종은 지구상에서 인류뿐이라고 한다. 이 ‘기억의 대형 물류 창고‘를 우리는 도서관이라고 부른다. - P557

그러므로 글쓰기를 통해서 우리 모두는 마법사가 된 것이다. - P558

외계 행성에 사는 지적 생물의 생김새가 지구인을 닮았을 가능성은 거의 0이라고 나는 믿는다. 지구의 경우를 보건대 유전적 다양성은 일련의 우발적 사건들에 따라서 결정된다. 그뿐만 아니라 특정 유전자들의 선택 과정도 따지고 보면 우연성을 동반하는 환경적 요인들에 따라 좌우된다. 그렇다면 외계 행성에서 일어나는 일련의 우발적 사건들과 그곳 환경을 지배하는 우연적 요인들이 어떻게 지구에서와 동일하다고 할 수 있겠는가? 이것이 바로 내가 외계인과 지구인의 외형에서 유사성을 발견할 수 없다고 주장하는 이론적 근거이다. - P567

[오늘의 한문장] 코스모스

지금부터 100억 또는 200억 년 전에 빅뱅Big Bang이라고 불리는 대폭발의 순간이 있었고 우주는 그 대폭발에서 비롯됐다. 왜 그런 폭발이 있었는지는 신비 중의 신비다. 그러나 폭발이 있었음은 거의 틀림없는 사실이다. 현존 우주에 있는 모든 물질과 에너지가 대폭발의 순간에는 상상할 수 없을 정도로 높은 밀도로 모여 있었을 것이다. 그 상태는 부피를 전혀 갖지 않는 수학적 의미의 점이었다. 바로 그 점이 ‘우주의 알‘ 이었다. - P482

초기의 우주는 강력한 복사와 고온 고밀도의 물질로 가득 차 있었다. 소립자로 충만하던 고온 고밀도의 원시 화구가 점차적으로 냉각되자 거기에서 수소와 헬륨 원자들이 먼저 만들어졌다. 그러므로 우주가 주로 수소와 헬륨으로 구성된 시기가 한때 있었을 것이다. 당시에 관찰자가 있었다고 하더라도 그는 아무것도 보지 못했을 것이다. 우주가 완전히 균질하다면 어디를 둘러보나 다 똑같아서 결국 아무것도 보이지 않는 상황과 마찬가지였을 것이기 때문이다. 그러다가 밀도가 주위보다 약간 높은 지역이 군데군데 생기면서 가느다란 실과 덩굴손 모양의 가스 주머니들이 생기기 시작했다. 이것들이 자라 가스 구름으로 태어났다. 이 가스 구름이 거대한 회전 원반체로 변신하여 반짝이는 점들을 수천억 개씩 품으면서 자신의 밝기를 더해 갔다. 우주에서 볼 수 있는 가장 거대한 구조물들은 이렇게 만들어진 것이다. 오늘날 우리는 이것들을 은하라는 이름으로 부르며, 우리 자신도 이러한 구조물의 한구석을 차지하고 있다. - P484

우주 공간을 눈여겨보면 하나의 거푸집에서 찍어 낸 것처럼 모양이 아주 비슷한 은하들이 우주 도처에 널려 있는 것을 알 수 있다. 그럴 수밖에 없는 것이 은하들이 만들어지는 과정에서 가장 중요한 요인으로 작용하는 중력의 법칙과 각운동량 보존 법칙이 우주 어디에서든지 그대로 성립하기 때문이다. - P486

대폭발에서 은하단, 은하, 항성, 행성으로 이어지고, 결국 행성에서 생명이 출현하게 되고 생명은 곧 지능을 가진 생물로 진화하게 된다. 물질에서 출현한 생물이 의식을 지니게 되면서 자신의 기원을 대폭발의 순간까지 거슬러 올라가 인식할 수 있다니, 이것이 우주의 대서사시가 아니고 또 무엇이겠는가! - P487

여러분이 은하를 모양이 잘 변하지 않는 튼튼한 강체라고 생각한다면 그것이야말로 큰 오해다. 은하는 약 1000억 개의 별들로 만들어진 유동성의 구조물이다. 어느 한 순간 사람은 대략 100조개의 세포로 구성돼 있다. 그러나 그 사람을 구성하는 세포가 늘 같은 세포는 아니다. 100조 개의 일부는 죽어 없어지고 동시에 새 세포가 다시 만들어짐으로써 항상 일정한 상태를 유지하고 있는 것이 인간의 육체이다. 은하도 마찬가지이다. - P492

우주 팽창과 대폭발 이론이 전반적으로 옳다고 한다면, 우리는 좀더 심각한 문제에 직면하게 된다. 대폭발의 순간은 어떤 상태였는가? 대폭발 이전의 상황은? 그 당시 우주의 크기는? 어떻게 물질이라고는 아무것도 없이 텅 비어 있던 우주에서 갑자기 물질이 생겨났는가? 이러한 물음은 우리를 곤혹스럽게 만든다. 사람들은 보통 특이점에서 벌어진 상황에 대한 설명을 신의 몫으로 떠넘긴다. 이것은 여러 문화권에 공통된 현상이다. 하지만 신이 무無에서 우주를 창조했다는 답은 임시변통에 지나지 않는다. 우리가 근원을 묻는 이 질문에 정면으로 대결하려면 당연히 "그렇다면 그 창조주는 어디에서 왔는가?"라는 질문을 해결해야 한다. - P513

[오늘의 한문장] 주기율표

수소를 제외한 나머지 원자들은 모두 별의 내부에서 만...

수소를 제외한 나머지 원자들은 모두 별의 내부에서 만들어졌다. 그러고 보니 별이 우주의 부엌인 셈이다. 이 부엌 안에서 수소를 재료로 하여 온갖 종류의 무거운 원소라는 요리들이 만들어졌다는 이야기이다. 별은 주로 수소로 된 성간 기체와 소량의 성간 티끌이 뭉쳐서 만들어진 것이다. 그런데 그 수소는 대폭발에서 만들어졌다고 한다. 수소 원자는 코스모스가 비롯된 저 거대한 폭발 속에서 태어났던 것이다. 애플파이를 맨 처음부터 만들려면, 이렇게 우주의 탄생에서부터 시작해야 한다. - P432

대개 원자의 외곽부는 전자의 구름으로 둘러싸여 있다. 전자는 그 이름에서 알 수 있듯이 전하를 띠는데, 우리는 전자의 전하를 음陰전하로 부르기로 약속했다. 이전자가 원자의 화학적 성질을 결정한다. 예를 들면 황금의 번쩍이는광채, 철의 차가운 느낌, 탄소로 이루어진 금강석의 단단한 결정 구조등을 전자들이 좌우한다. 원자의 저 깊숙한 내부, 전자구름 속 깊숙한곳에는 핵이 숨어 있다. 핵은 양전하를 띠는 양성자들과 전기적으로중성인 중성자들로 구성된다. 원자는 매우 작다. - P433

전기력이 작용하지 않는다면 우주의 그 어떤 구조물도 그대로 남아 있을 수가 없다. 그렇게 된다면 전자, 양성자, 중성자 등으로 만들어진 구름들 그리고 중력으로 엉겨 붙은 소립자의 덩어리들만이 있는 무형의 우주가 우리의 세상일 것이다. - P435

모든 원자가 양성자, 중성자, 전자의 세 가지 소립자들로 구성됐다는 사실이 밝혀진 것은 비교적 최근의 일이다. 중성자가 발견된 것도1932년이었다. 양성자, 중성자, 전자의 구성비에 따라서 원자의 종류가 결정되고, 그 원자들이 적당히 모여서 분자들을 생성하고, 이 분자들이 조합을 이뤄 지구상의 모든 물질을 만든다. 그러므로 현대 물리학과 현대 화학은 매우 복잡한 이 세상을 단 세 가지 소립자로 환원시켜 놓은 셈이다. - P440

이름에서 알 수 있듯이 중성자性子는 전하를 띠지 않는다. 양성자와 전자는 똑같은 크기의 양전하와 음전하를 갖는다. 부호가 다른 전하들 사이에 작용하는 인력이 원자를 원자로 남아 있게 하는 요인이다. 원자는 전체적으로 중성이므로 핵에 있는 양성자의 개수와 전자구름을 이루는 전자의 개수가 정확하게 일치한다. 한 원자의 화학적 성질은 전자의 개수에 따라 좌우되는데, 원자 번호가 바로 양성자나 전자의 개수이므로 원자 번호에서 그 원자의 화학적 특성을 쉽게 점칠수 있다. 그러므로 화학은 숫자 놀음이다. - P441

이것은 기체 구의 중앙에 있던 별들이 자신의 일생을 초신성 폭발로 마감할 때 생긴 흔적이다. 초신성이 폭발하면 그때 발생한 충격파가 주위에 있던 성간 물질에 전해진다. 그러면 그 성간운의 밀도가 증가한다. 그 결과로 새로운 별의 탄생으로 이어질중력 수축이 성간운에 유발된다. 그러므로 별들에게도 인간처럼 부모가 있고 그들의 세계에도 세대가 있는 셈이다. 먼저 태어난 별의 죽음이 새로운 별의 탄생을 가져오니까 하는 말이다. - P447

우리는 그들과의 만남 속에서 우리를 구성하는 물질, 우리의 내면과 겉모습 그리고 인간 본성의 형성 기제 모두가 생명과 코스모스의 깊은 연계에 좌우된다는 점을 확신하게 될 것이다. - P479

[오늘의 한문장] 코스모스

별자리의 모양은 공간적으로만 변하는 것이 아니라 시간적으로도 바뀐다. 즉 별자리를 이루는 별들과 관측자의 상대 위치가 바뀌어도 주어진 별자리의 모양이 변하지만, 관측자가 한 장소에서 충분히 오랫동안 기다리기만 해도 별자리가 변하는 것을 볼 수 있다. - P392

별도 새로 태어나서 진화하다가 죽어 사라진다. 그러므로 충분히 오랫동안 기다린다면 새로운 별들이 하늘에 나타나고 늙은 별이 시야에서 사라지는 것을 목격하게 될 것이다. 하늘에 그려진 별자리들의 모양은, 그래서 아주 천천히 변하다가 결국엔 영영 사라지고 만다. - P393

대부분의 별들은 이렇게 쌍성계 또는 다중성계의 구성원으로 존재한다. 홀로 떨어져 있는 태양이 오히려 이상한 별이다. - P396

공간과 시간은 서로 얽혀 있다. 시간적으로 과거를 보지 않으면 공간적으로 멀리 볼 수가 없다. 지금 이 순간에 우리가 공간적으로 멀리 떨어져 있는 어떤 천체를 들여다보고 있다면, 시간적으로 그 천체의 과거 모습을 보고 있는 것이다. 빛이 빠르게 움직이는 것은 틀림없다. 그러나 별 사이는 텅 비어 있고 서로 아주 멀리 떨어져 있다. 75광년이라는 거리도 천문학적 척도에서 볼 때에는 매우 가까운 이웃까지의 거리에 불과하다. 태양에서 우리 은하의 중심까지가 3만 광년이고 우리 은하에서 가장 가까운 나선 은하인 안드로메다자리의 M 31까지는 200만 광년이나 된다. 오늘 우리가 M 31에서 보는 빛이 지구를 향해 출발했을 당시 지구에는 인간이 단 한 명도 없었다. 우리 조상들이 빠르게 진화하고 있기는 했겠지만 말이다. 지구에서 가장 멀리 떨어진 퀘이사 quasar까지의 거리는 80억 내지 100억 광년이다. 오늘날 우리가 보는 그들의 모습은 사실 우주 먼지가 뭉쳐 지구가 되기 전, 심지어 우리 은하가 만들어지기도 전의 상황이다. - P397

도대체 무슨 짓을 해야 광속에 버금가는 속도로 움직일 수 있을까? 빛이, 그리고 광속이 무엇이기에? 우리가 빛보다도 더 빨리 움직일 수 있는 날이 우리에게 오기나 할 것일까? - P398

아인슈타인 이전에는 아무도 이런 도전을 경험해 본 적이 없었다. 그럴 만한 이유가 있었다. 그것은 그 누구도 빛의 속도로 움직일 생각을 하지 못했기 때문이다. 하지만 이것은 자연 세계의 근본을 건드리는 질문이며 매우 심각한 도전이었다. 아인슈타인은 이러한 질문들을 통해서 세계를 그 뿌리에서부터 다시 보기 시작함으로써 자연에 대한 근본적인 이해에 도달할 수 있었다. 물리학의 대혁명이 이탈리아의 한 시골 길에서 시작된 것이다. - P401

아인슈타인은 이 규칙들을 특수상대성 이론으로 정리했다. 어떤 물체에서 반사되거나 방출된 빛은 그 물체가 움직이든 움직이지 않든 상관없이 동일한 속도로 진행한다. "그대는 그대의 속도를 빛의 속도에 더하지 말지어다."가 반드시 준수돼야 하는 규칙인 셈이다. 또한 어떠한 물체도 빛보다 빠르게 움직일 수 없다. 그러므로 또 하나의 규칙은 "그대는 빛의 속도로나 빛의 속도보다 빨리 움직여서는 아니 되느니라."가 된다. - P403

즉 우주를 보는 데에 있어서 모든 장소가 공평하다는 것이다. 대자연의 법칙은 그 누가 설명하든지 간에 동일해야 한다. 이규칙이 사실이라면 아무도 빛보다 빠르게 여행할 수 없게 된다. 그리고 우리가 살고 있는 이 지구의 위치가 우주에서 어떤 특별한 의미를 갖는 곳이라면 이 또한 이상한 일이 아니고 무엇이겠는가. - P404

광속에 가까운 속력으로 여행을 하면 당신은 나이를 거의 먹지 않지만, 당신의 친구나 친척 들은 여전히 늙어 간다. 당신이 상대론적인 여행에서 돌아왔을 때, 친구들은 몇 십 년씩 늙어 있겠지만, 당신은 전혀 늙지 않았을 것이다. 그러므로 빛의 속도로 여행한다는 것은 일종의 불로장수의 영약을 먹는 것과 마찬가지라고 할 수 있다. 앞에서 이야기했듯이 특수 상대성 이론에 따르면 빛의 속도에 가깝게 움직일 때 시간의 흐름이 지연된다. 그 까닭에 우주여행을 하는 사람은 늙지 않으면서 다른 별로 갈 수 있게 될 것이다. 하지만 공학적인 의미에서 빛의 속도에 가깝게 움직인다는 것이 실제로 실현 가능한 일일까? 우주선을 타고 태양계가 아닌 항성계로의 이주가 과연 가능할까? - P408

지금까지 보아 왔듯이 시간과 공간은 서로 밀접하게 얽혀 있다. 별,
행성과 같은 세계 또한 우리 인간들처럼 태어나서 성장하고, 결국 죽어서 사라진다. 인간 수명이 수십 년 정도인 데 비하여, 태양의 수명은 인간의 수억 배나 된다. 별들의 일생에 비한다면 사람의 일생은 하루살이에 불과하다. 단 하루의 무상한 삶을 영위하는 하루살이들의 눈에는, 우리 인간들이 아무것도 하지 않으면서 그저 지겹게 시간이 가기만을 기다리는 한심한 존재로 보일 것이다. 한편 별들의 눈에 비친 인간의 삶은 어떤 것일까? 아주 이상할 정도로 차갑고 지극히 단단한 규산염과 철로 만들어진 작은 공 모양의 땅덩어리에서 10억 분의 1도 채 안 되는 짧은 시긴 동안만 반짝하고 사라지는 매우 하찮은 존재로 여겨질 것이다. - P429