I. (들어가며) 코로나와 코스모스
조금 타이트한 일정으로 미국을 다녀왔다. 공항에 도착해 PCR 검사를 한 결과 나도 2,200만 몇번째 코로나 확진자가 되었다. 눈에 보이지 않는 바이러스 하나로 세계가 전전긍긍하는 모습을 보면 그렇게 기고만장하던 인간도 보잘것 없는 존재에 불과하다는 생각을 하게 된다. 1주일간의 자가격리 기간 동안 무엇을 할까 생각하다가 집어든 책이 칼 세이건의 <코스모스>이다.
평소 읽고 싶었지만 방대한 분량과 전문분야가 아닌 내용이라 망설였는데 어차피 이렇게 된 이상 도전해 볼만하다는 생각이 들었다. 또 지구별이 우주의 중심이라 생각하던 천동설이 깨지면서 우리의 현주소가 은하계 변방의 '창백한 푸른 점'에 불과하다는 것을 깨닫는 것도 코로나처럼 우리의 위상을 정확하게 돌아보는 계기가 될 수 있겠다는 생각이 들어 이 책을 선택했다.
II. 칼 세이건의 펼쳐 보이는 대우주의 신비
대우주의 모습은 다양한 방법으로 그릴 수 있겠다. 이 책은 1976년 칼 세이건이 동료 과학자들과 13부작으로 기획한 텔레비전 프로그램 '코스모스'를 기반으로 쓰여졌다고 한다. 그래서 이 책도 13장으로 구성되어 있다. 천문학자와 우주 항해 역사에서부터 지구별의 친구 행성들의 모습, 은하, 시공간을 가르는 우주여행, 별들의 생사 등 다양한 스펙트럼의 모습을 포함하고 있다. 이는 천문학 거장 칼 세이건이 방송 참여 동료들과 논의한 결과 우주의 모습을 일반인에게 쉽게 설명하기 위해 고민한 노력의 결과물로 생각된다.
저자의 눈에 비친 우주의 모습은 '질서와 조화를 이룬 체계로서의 코스모스(cosmos)'이다. 독자에게 우주를 설명하는 저자의 기본 마음은 우주에 대한 경이로움이다. 그 동안 많은 과학자들의 노력으로 우주에 대한 인간의 지식이 조금씩 늘어났지만 그럴수록 우주에 담긴 신비함은 오히려 늘어난다는 것이다. 그래서 우주에 대한 연구는 우공이산의 자세로 시간을 들여 하나씩 쌓고 그 바탕 위에 또 하나를 더해가는 방식이 되어야 함을 강조한다.
우리는 왜 우주에 대해 관심을 가지는 것일까? 세이건은 캐플러의 말*을 인용해 보이면서 자신의 답을 하고 있다. 별이 무엇인지를 궁금해 하고 우주에 다른 생명체가 있는지를 탐구하는 것은 바로 우리 자신이 어디에서 왔는지를 알아내 우리의 정체성을 찾아가는 길이기 때문이라는 것이다. 자연과학자가 이렇게 우아하고 아름다운 문장으로 인문학적으로 설명하는 이 책이야말로 고전이 아닐 수 있겠는가?
"새가 왜 노래하는지 궁금해 하는 사람은 아무도 없다. 왜냐면 새들은 노래하도록 만들어진 피조물이다. 노래함이 새들에게 기쁨이기 때문이다. 마찬가지로 왜 인간이 하늘의 비밀을 헤아려 보려고 골머리를 썪이는지 궁금해할 필요가 없다." (106쪽)
III. 우주의 세부적 모습들
칼 세이건은 총 13개의 장에서 다양한 측면의 우주의 신비를 한꺼풀씩 벗기고 있다. 서로 다른 차원의 이야기들이라 종합적으로 쓰기 어려워 하나씩 핵심내용들을 정리해 본다. 좀 길어지기 때문에 <별첨>으로 첨부한다.
IV. (나오면서) 우주를 대하는 우리의 자세
700쪽에 달하는 방대한 내용을 다루면서 칼 세이건이 보여준 한결같은 자세는 바로 겸손함이다. 수많은 과학자들의 노력으로 지금 우리가 알고 있는 수준까지 도달했지만 우리가 알고 있는 부문은 빙산의 일각에 불과하다는 것이다. 우주 안에서도 태양계 일부를 극히 제한적으로밖에 알지 못하기 때문에 성급하게 결론으로 점프하지 말고 모든 가능성을 열어두자는 것이다.
우리가 살아가는 세상에서는 뉴턴의 물리법칙이 적용된다. 하지만 미세한 양자단위에서는 양자 역학이라는 또 다른 원칙이 적용되듯이, 무한한 공간과 영원한 시간을 다루는 우주에서는 아인슈타인의 상대성 원리와 함께 우리가 아직 모르는 또 다른 법칙이 존재할 것이다. 이런 어려움을 뚫고 나가는 힘은 결국 끊임없는 호기심과 이를 바탕으로 한 실험, 관측, 패러다임의 구축 등의 노력이 아닐까 싶다. 작은 하나하나의 노력이 끊임없이 반복되고 축적된다면 우리는 조금씩 더 숨겨져 있는 우주의 질서에 가까이 다가갈 수 있을 것이라는 생각을 해 본다.
<별첨> 각 장에서 다루고 있는 내용들
제1장 <코스모스의 바닷가에서>
우주에 관한 개관과 함께 우주를 향한 인류의 첫 출발을 조명한다. 인류의 우주를 알아 가는 과정은 역설적으로 인류가, 지구가, 태양이 코스모스의 중심이 아닌 변방을 차지하고 있는 티끌같은 존재라는 것을 발견하는 것이라고 설명한다. 하지만 '창백한 푸른 점' 지구의 의미는 각별하다고 평가한다. 그러면서 이 장에서 은하단, 은하, 항성계, 행성까지 코스모스를 구성하고 있는 존재들을 자세히 소개한다.
"지구는 생명이 약동하는 활력의 세계이다. 지구는 우주적 관점에서 볼 때에도 가슴 시리도록 아름답고 귀한 세상이다. 지구는 이 시점까지 우리가 알고 있는 한, 유일한 생명의 보금자리이다." (46쪽)
우주에 대한 인류의 관심은 수 천년 전으로 거슬러간다. 이집트 알렉산드리아 박물관 소속 연구자들은 '코스모스(cosmos)' 전체를 연구했는데 코스모스는 '질서와 조화를 이룬 체계로서의 우주' 곧 '우주적 질서'를 의미한다. '카오스(chaos)'에 대응하는 개념이다. 만물이 서로 긴밀하게 연결되어 있다는 점을 발견할수록 경외감을 갖게 되고, 과학적 방법으로 하나하나 진리에 접근하기 위한 노력을 지속적으로 해 나가야 함을 강조한다.
제2장 <우주 생명의 푸가>
생물의 진화과정을 살핀다. 모든 생명현상의 뿌리에는 세포의 화학반응을 조절하는 단백질 분자와 유전 설계도를 간직한 핵산이 있는데 본질적으로 같은 단백질 분자와 핵산분자가 동물과 식물에 공통적으로 작용한다는 것이다.(88쪽) 더 나아가 본다면 우리는 식물을 먹고 에너지를 얻는 반면, 식물은 우리가 호흡과정에서 내뱉는 이산화탄소를 이용해 광합성을 하는 환상적인 협력관계에 있음을 볼 때 우주 원리는 신비롭기까지 하다.
생명체의 공통 작동 원리에도 불구하고 다양한 생명체가 존재하는 이유는 진화론이 말하는 돌연변이와 자연선택이 존재하기 때문이다. 40억년이라는 세월동안 지구의 생명체는 그렇게 진화해 왔다. 그럼 우주에도 생명체가 가득할 것인가 하는 의문이 든다. 저자는 목성에서의 번개방전 등의 사례를 들어 생명 가능성을 설명하지만 외계의 환경이 지구와 다르기 때문에 모든 가능성을 열어두는 자세가 필요하다고 이야기한다.
3장 <지상과 천상의 하모니>
천문학의 발전 역사를 돌아본다. 학창시절 지구과학 과목에서 배웠던 이론들을 만날 수 있다. 종교와 미신과 뒤섞인 채 탄생한 천문학이 관찰과 이론에 바탕을 둔 과학으로 변화하는 과정을 살핀다. 프톨레마이오스, 코페르니쿠스, 튀코 브라헤, 케플러, 뉴턴 등 많은 과학자들이 나오지만 이론가였던 케플러의 행성의 운동법칙이 단연 압권이다.
그의 이론이 튀코 브라헤의 엄청난 관측결과에 바탕을 두고 있고, 뉴턴의 중력의 법칙에 의해 완성되었다고 볼 때 과학 발전은 여러 사람의 노력이 합쳐질 때 가능하다는 사실을 일깨워 준다. 또한 지금으로는 당연하게 여기는 것들이 발견되어 사람들에게 받아들여지기까지 엄청난 고난과 시련이 있음을 설명한다.
4장 <천국과 지옥>
지구에 일어날 수 있는 재해 요인을 살펴본다. 지구는 소행성과의 충돌, 공전 궤도의 미세한 변화 같은 우주로부터의 위협에 노출되어 있다. 또한 인류의 자기 파멸적인 행동으로 고통받고 있다. 저자는 1908년 혜성의 지구 충돌로 일어났던 퉁구스카 사건을 예로 들며 지구의 오랜 역사를 되돌아보면서 크고 작은 시련들이 있었음을 설명한다.
지구보다 더 많은 운석공을 가진 달, 두터운 이산화탄소 대기로 지옥 같은 지표열과 압력에 시달리는 금성을 설명하면서 행성별 특성이 존재함을 보여준다. 지구는 작고 연약한 존재로 내부적인 변화와 느린 과정이 더 큰 영향력을 행사하는데 결국 지구의 미래는 인류의 손에 달려 있다고 강조한다.
"금성 표면의 고온 상태는 온실 효과에서 야기된 것으로 분석된다. 현재 금성이 처한 상황을 보고 있노라면, 우리는 엄청난 규모의 재앙이 지구의 위치에서도 일어날 수 있다는 경고의 메시지를 읽게 된다. 현대 산업문명의 주요 에너지원은 화석연료다. 지구 대기의 이산화탄소 함량이 높아지면 언젠가 지구의 기온도 급격히 치솟을 가능성이 있다." (213쪽)
5장 <붉은 행성을 위한 블루스>
우리의 가까운 이웃별인 화성에 대한 이야기를 담고 있다. 우주 이야기의 가장 큰 관심사의 하나가 바로 외계인이다. 화성에도 생명체가 살고 있을까? 그렇다면 우리보다 똑똑할까? 화성에 대한 미신과 공상, 이를 알아내기 위한 사람들의 열정과 노력, 화성 탐사 계획에 대해 소개한다.
칼 세이건은 조반니 스키아파렐리, 퍼시벌 로웰이 불러일으켰던 화성 운하 논쟁을 설명하면서 여기에는 사람들이 가졌던 화성 탐사의 꿈, 우주 탐험에 대한 동경과 상상이 담겨 있다고 설명한다. 결국 인류는 1976년 7월 화성 표면에 바이킹호를 착륙시켜 화성 지표면의 영상과 연구 자료를 얻게 된다. 하지만 화성에 대한 신비는 더 깊어지고 가야 할 길이 멀다는 사실만 확인하였다. 앞으로의 화성 생명 탐사 과제도 소개한다.
"나는 화성의 지평선을 인류에게 처음으로 보여 준 영상을 그만 넋을 놓고 바라봤다. 이건 외계의 세상이 아니라는 생각이 들었다. 나는 콜로라도나 애리조나나 네바다 주 등에도 그런 지역들이 있다는 사실을 익히 알고 있었다. 지구상의 어느 풍경과 다를 바가 없는 자연 그대로의 바위 덩이와 모래 언덕들이 무심하게 놓여 있었고 지평선 멀리에는 높은 산이 자리잡고 있었다." (247~248쪽)
6장 <여행자가 들려준 이야기>
우주의 바다를 항해하는 행성탐험에 대해 이야기한다. 종전까지의 특정 행성 탐사에서 벗어나 태양계를 여행하고 결코 돌아오지 않을 여행을 시작한 방랑자, 보이저 호의 이야기가 소개된다. 인류는 보이저 호가 보내준 수많은 사진들을 통해 목성, 토성 그리고 그 위성들 속에 감춰진 이야기를 알게 된다. 이름처럼 목성(주피터)이 크기가 가장 크고 많은 위성을 거느리는 아름다운 행성이라면, 토성(새턴)은 태양계 안의 가장 크고 생명체의 가능성을 지닌 위성인 타이탄을 거느리고 있는 중요한 행성이라고 소개한다.
보이저 우주선은 하위헌스가 발견한 과학적 사실들과 상상력에 바탕을 두고 추진되었다고 한다. 크리스티안 하위헌스는 지구 중심주의, 인류 중심주의에 매몰되어 있던 17세기에 과감하게 세계의 다양성을 주장하고 망원경을 제작했으며, 토성의 고리를 발견하는 등 천문학의 발전에 크게 기여한 인물이다. 자세한 내용들이 소개되어 있다. 보이저호는 천왕성, 해왕성을 지나 태양계 너머의 무한공간으로 미끄러져 나아갈 예정인데 저자는 이것이 인류의 우주를 향한 대항해(epic voyage)의 시작이라고 명명하고 있다.
7장 <밤하늘의 등뼈>
별에 관한 이야기이다. 보츠와나 공화국의 칼라하리 사막에 사는 !쿵족 사람들이 은하수의 기원을 '밤하늘의 등뼈'라고 한데서 제목을 따왔다고 한다. 그들이 사는 위도에서는 은하수가 사람의 머리 위에 바로 떠 있다. 그들에게 하늘은 거대한 짐승이고 자신들은 그 짐승 뱃속에서 살기 때문에 머리 위 은하수는 바로 그 짐승의 등뼈가 되기 때문이다. 우리의 견우직녀 이야기처럼 은하수는 세상 사람들에게 자신만의 신화와 상상을 심어준 존재가 아닐까 싶다.
칼 세이건은 이 장에서 사람들 가슴속에 품어 온 우주관의 역사를 다룬다. 2,500년 전 에게해 연안에서 신화적 사고를 배격하고 실험과 관찰에 바탕을 둔 과학적 사고의 싹을 틔웠던 이오니아 과학자들의 업적과 한계를 살펴본다. 여기에는 만물의 근원을 물이라고 했던 탈레스, 최초의 해시계를 만들었던 아낙시만드로스를 비롯해 히포크라테스, 엠페도클레스, 데모크리토스, 아낙사고라스, 피타고라스 등이 포함된다. 우주는 따라야 하는 규칙이 있는 '코스모스'라는 생각이 여기서 태동했다.
8장 <시간과 공간을 가르는 여행>
우주 여행과 관련된 이슈를 다룬다. 우주 여행에서는 무한한 우주 공간과 영원한 시간의 문제를 고려해야 한다. 우리의 일상생활에서 적용되는 법칙들이 일부 바뀌어야 한다. 아인슈타인의 상대성 이론이 적용되는 부문이라 금방 이해하기에 어려움이 존재한다.
우주여행은 시간과 공간을 가로지르는 여행이다. 만약 광속에 가까운 속도로 여행을 하면 나이를 거의 먹지 않는다. 정말 광속 여행은 가능할 것인가? 과거로의 여행은 또 어떤가? 칼 세이건은 다이달로스 계획, 오리온 계획 같은 우주여행을 가능하게 해 줄 기술과 우주선에 대해 소개한다. 엄청나게 많은 문제들을 상상해 볼 수 있는 어렵지만 재미있는 장이다.
9장 <별들의 삶과 죽음>
별들의 생사와 함께 그 과정에서 태어나는 물질을 다룬다. 인간을 비롯한 모든 물질들은 다양한 원소로 구성되어 있는데 이는 별들의 생사과정에서 생겨난다. 수십억 년의 삶을 사는 별의 죽음은 수십 년의 인생을 사는 우리의 기원이 되었다는 것이다. 칼 세이건은 이 장에서 별의 탄생부터 초신성 폭발을 통한 죽음까지의 일생과 생명의 기원을 연결하는 고리를 추적한다.
이런 관점에서 본다면 별의 탄생은 기체와 티끌로 이루어진 성간구름이 오랜 시간을 거치면서 핵융합 반응을 시작해 최초로 나타난 광자가 가시광선의 광자로 표면을 빠져 나오기 시작하는 시점이다. 반면 별의 죽음은 탄생에서 오랜 시간이 흘러 적색거성, 백색왜성 등의 경로를 거쳐 초신성이 되어 폭발될 때 오는 것인데 이 때 새로운 별이 생겨난다는 것이다. 물론 이 과정에서 많은 원소들이 나오기도 한다. 기간의 차이는 있지만 우리와 유사한 생로병사의 과정을 겪고 있다. 또한 우리 몸을 이루는 원소들은 모두 별에서 왔다. 그래서 우린 별의 자녀들이라고 저자는 이야기한다.
우리의 DNA를 이루는 질소, 치아를 구성하는 칼슘, 혈액의 주요 성분인 철, 애플파이에 들어있는 탄소 등의 원자 알갱이 하나하나가 모조리 별의 내부에서 합성됐다. 그러므로 우리는 별의 자녀들이다. (458쪽)
10장 <영원의 벼랑 끝>
우주의 시작과 종말에 얽힌 비밀을 탐색한다. 빅뱅이론이 시작을 설명하는 대표적 이론이지만 수 많은 창조 신화가 존재하듯, 과학적으로 설명하는 다양한 방법도 존재한다. 정답을 찾기가 어려워 영원히 증명되지 않는 이론으로 남지 않을까 싶다.
우주는 대폭발 이후 끊임없이 팽창해 왔다. 그럼 앞으로도 우주는 계속 팽창할까, 아니면 일정 시점부터 수축으로 돌아설까 그것도 아니면 팽창과 수축을 반복할까? 전문가들이 궁금증을 가지고 고민하겠지만 한 순간에 서서 다양한 요인들이 작용하는 우주의 억겁의 역사와 미래를 정확하게 예측하는 문제는 더 어려워 보인다.
11장 <미래로 띄운 편지>
외계 생물과의 정보 교신 가능성을 다룬다. 우리는 오랫동안 유전자와 뇌와 도서관에 어마어마한 기억을 축적해 왔다. 유전자와 두뇌의 정보 처리 원리 등을 설명하면서 다양한 소통방법을 돌아본다.
별들을 향해 날아가고 있는 두 척의 보이저 호에는 구리에 금박을 입힌 레코드판 1장씩 실려 있다. 인간의 유전자, 사람의 두뇌, 우리의 도서관 등에 관한 정보가 약간씩 담겨 있는데 혹시 만날지 모르는 문명 외계인에게 우리의 존재를 알리기 위함이라고 한다. 어떤 인연을 만들지 모르겠지만 인류에 대한 긍정적 이미지가 전달되기를 기대해 본다.
12장 <은하 대백과사전>
외계인과 외계인이 타고 왔다는 UFO의 존재가능성을 살핀다. 공상과학 만화에 자주 나온 이야기들이다. 그들은 정말 와서 어떤 흔적을 남기고 갔을까? 저자는 다른 문화권과 소통하는 공통적 언어는 바로 과학과 수학이라고 생각한다. 서로 다른 공간에 살지만 동일한 자연법칙이 적용되며, 이를 잘 설명해주는 수단이 수학과 과학이기 때문이다. 소통의 방법으로는 빛의 속도로 공간을 움직이는 전파가 적당하다고 설명한다.
외계 지적 생명의 존재 가능성을 추산하는 방법으로 드레이크 방정식이 있다. 교신가능한 고등문명의 갯수는 여러 가지 인수들의 곱으로 나타낼 수 있는데 은하수 은하에 있는 행성의 숫자를 감안해 계산해 보면 가능한 고등 문명의 갯수는 약 10억개가 된다. 문제는 문명의 존속기간이 짧다는 점인데 이를 감안하면 특정 시점에서 존속할 수 있는 우리 은하의 문명권은 10여개로 급속히 줄어든다. 아무튼 외계문명의 흔적을 찾는 것은 흥미로운 일이며 찾지 못하더라도 손해볼 것 없는 장사가 될 것이다.
13장 <누가 우리 지구를 대변해 줄까?>
지구의 미래를 위한 바람직한 길이 무엇인지를 고민하는 장이다. 지금도 끊임없는 분쟁중인 인류의 내적의 불안문제를 어떻게 다룰 수 있을까 하는 고민을 담고 있다. 지구를 수백 번도 더 파괴할 수 있는 무기를 비롯해 핵전쟁의 위협, 과학 기술의 오용이 가져다줄 수 있는 피해를 막고 번영의 길을 가는 방법은 과연 무엇일지 독자들에게 쉽지 않는 질문을 던진다.
딱 하나만 바꿀 수 있다면 이것이 좋을 것 같다. 인류가 전쟁준비에 쓰는 비용과 노력을 우주개발에 사용하자. 그럼 언젠가 지구별이 문제가 생길 때 우리 후손이 새로운 삶의 터전을 찾아갈 수 있지 않을까?