[Cosmos] #1. 이 세상, 이 우주는 누가 만들었나?

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과학·우주

2011. 2. 16.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

스마일루의 코스모스

 

#1.

 

'이 세상, 이 우주는 누가 만들었나?'

 

 

 

 

 

 @ 'Cosmos' 시작! : 우주, 하면 떠오르는 것은?

 

 많은 분들이 우주에 대해서 어떻게 생각하시는지 잘 모르겠습니다. 제 블로그에 오시는 분들은 역사나 정치같은 것에 관심이 많은 분들이 많으실테니 별로 관심이 없으실것 같기도 하구요. 사실 이 블로그의 주인인 전 과학&공학도인데 참 아이러니하군요.

 

 그럼 우주에 대한 무슨 이야기를 할까... 솔직히 우주에 대한 지식은 책이나 전문 블로그들도 있고 해서 널리고 널린게 사실입니다. 찾아보려면 얼마든지 찾아 볼 수 있죠. 또 저는 전공자도 아닌 '우주에 대한 관심이 많은 비전공자'입니다. 그래서 저는 별의 무게에 따른 별의 최후, 뭐 이런건 이야기하려 해봤자 퍼오기 밖에 안됩니다.

 

 그래서 생각해 봤는데, 우주의 신비로운 부분에 대해 복잡한 논리 없이 간단히 설명해보고자 합니다. 말그대로 '코스모스'이죠. 이 세상, 이 우주의 신비로움 그 자체, 이런 신비로운 세상에 우리가 살고 있다는 그 자체, 에 대해서 말하고 싶은 겁니다.

 

 

 

이 우주는 정말로 신비롭고 경이롭지요. ^^

(국제우주정거장(ISS)에서 여자 우주 비행사 트레이시 콜드웰 다이슨(사진속)과 지구, 2010.11)

 

 

 

 그래서 또 생각해보면, 아무래도 '우주'라고 했을때 보통의 사람들이 가장 관심을 많이 보이는 부분은 몇가지로 정해져 있는 것 같습니다. 우주의 탄생이나 우주 탄생 이전의 우주에 대한 이야기, 즉 '우주의 기원', 또는 이 우주에는 우리 혼자 있는 것인가? 라는 '외계생명체의 존재여부', 블랙홀이나 우주의 끝 같은 '신비한 천체'들, 소행성 충돌이나 태양폭풍등으로 인한 '지구 멸망가능성', 뭐 이 정도가 될 것 같습니다. 그래서 이런 이야기들을 많이 할까 생각하고 있습니다. 아는 분들을 위한 것이 아닌, '전혀 모르는 분들'을 위한 글이랄까요? 그래서 저는 간단하게, 단 핵심적인 이야기들만, 짧게, 시간 날때(!), 해볼까 합니다. 치고 빠지기, '단기속성과외'랄까요?ㅋ 내용도 짧고 간결 할 것입니다. (오늘은 첫시간이라 좀 깁니다.ㅋ)

 

 그에 맞춰 누구나 이해할 문장으로 된 간단한 질문으로 이야기들을 매번 시작할 생각입니다.  

 

 이번 첫 시간에는, 첫 시간이니 만큼 거창한 질문, 

 

 '이 세상, 이 우주는 누가 만들었나?' 입니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 @ 나와 당신, 이 지구를 만든자

 

 당신이 바라보는 이 모니터, 디스플레이는 누가 만들었나요? 사람이, 또는 공장의 기계가 만들었지요. 기계는 누가 만들었습니까? 기계의 아버지의 아버지의 아버지로 가면 결국 사람이 들고 있는 도구가 기계를 만들었을 겁니다. 결국 모든건 사람이 만들었고 사람이 시작했지요. 돌도끼를 만들었던 사람이 컴퓨터 모니터를 상상이나 했겠습니까만, 오랜 시간에 따른 인간의 행동과 결과물들이 누적된 것, 그게 이 세상, 바로 인류문명입니다.

 

 하지만 당연히 사람은 무에서 유를 창조해 내지 못합니다. 자연에서 농산물을 얻고 그것을 먹고 살며, 인간은 물론 모든 동물들은 거기서 얻은 영양분으로 번식을 합니다. 또한 돌과 광석을 캐서 도구를 만들었고, 그것으로 기계를 만들었습니다. 그럼 농산물은 누가 만들었고, 광석은 누가 만들었나요? 사람은 또 누가 만들었나요?

 

 농산물과 사람과 같은 생명체는, 다들 아시다시피 세포로 이뤄져 있고, 그런 세포라는 '생명의 단위'는, '진화'가 만들어 냈습니다. 태초에 다양한 분자와 원자를 가지고 있었던 지구에 생성되었던 수많은 분자들이(식물도, 동물도 없이 모든 것들이 바다속에 녹아있었다고 생각해보십시오. 수많은 분자들이 있었을 겁니다), 따뜻한 바다속에서 끊임없이 반응하며 기다란 분자도 생기고, 어떤 '틀'처럼 다른 분자들을 찍어내는 분자들도 생겨나고 하면서 DNA와 세포막 등의 세포의 구성요소들이 만들어졌고(이것 역시 진화), 딱 하나, 단 하나의 작은 단세포가 생겨나게 됩니다. 이후 그 단세포가 번식하고, 또 다른 환경에서 다르게 진화를 하고, 다세포 생물이 되고, 식물이 되고, 균류가 되고, 물위로 나와 동물이 되고, 훗날의 인간이 됩니다. (지구상의 모든 생물이 단 하나의 세포에서 시작했기에 모두 동일한 구성요소로 이뤄진 DNA를 가지고 있는 것이죠. 최근 NASA가 발견한 비소생명체 같은 예외가 있지만, 그것도 그 연장선에 있습니다. 검색어 : 진화, 자연선택설, 비소생명체)

 

 

 

유전적 기형과 돌연변이라도 그것이 이전보다 주변 환경에 적합하다면 죽지 않고 살아남아

그 기형을 가진채로 번식을 하게 되고, 그것이 반복되면 새로운 생물종이 되는 것이지요.

 

 

 

 광석들은 특별할 것이 없지요? 애초에 지구를 이루던 원소들이 지층과 지구의 지각 변동에 따라 눌리고 열을 받으며 다양한 광물들을 만들어 냈습니다. 진화라든지 어떤 광물들이 모인 광맥들이 생기는일... 결국은 지구가 존재하는 이상 '시간이 지나면 필연적으로 생길 수 밖에 없었던' 일 이라고 할 수 있겠지요.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 @ 지구를 만든자

 

 그럼, 수많은 분자들을 가지고 있었고, 시간이 지나면 그 분자들로 부터 생명과 인간을 필연적으로 탄생시키고, 미래의 인간이 쓸 자원을 간직하고 있었던 이 지구는 도대체 누가 만든 걸까요?

 

 바로 태양과 같은 '별'들입니다. 스스로 빛나는 별들은 다양한 원자들을 만들어 내는 용광로입니다. 별들은 보통 수소나 헬륨으로 이뤄져 있습니다. 허나 이들은 '별'이라는 거대한 용광로 속에서 서로 합쳐지며(핵융합) 새로운 원소를 만들어 냅니다. 원자번호가 1번인 수소 두개가 합쳐지면 2번 헬륨을 만들고, 11번 나트륨 두개가 합쳐지면 22번 티타늄을 만드는 식입니다. 이런 별들은 수소와 헬륨을 애초에 많이 가지고 있을 수록 더 무거운 원소들을 만들어내며, 최대로는 원자번호 26번인 철까지 만들어 내게 됩니다. 그리고 별들은 수명을 다해 죽게 되죠. 용광로에 녹일것을 다 녹인 별들은 폭발하거나 자연스럽게 해체되면서 그 수명을 다합니다. 별이 죽을때 때로는 폭발하곤 하는데, 그 때의 강력한 에너지는 원자번호 92번인 우라늄까지도 만들어내곤 합니다. 그 때 그들이 가지고 있었고 만들어낸 각종 원소들이 우주 공간으로 퍼져나가고, 그것들이 훗날 모이고 모여 지구와 같은 수소와 헬륨이 아닌, 산소나 규소, 우라늄등으로 이뤄진 행성을 만들어내게 됩니다. 지구는 수많은 별들이 죽어서 만들어낸 것이죠. (검색어 : 항성, 핵융합, 별의 최후, 초신성 폭발)

 

 

별은 크기에 따라 다양한 최후를 가지며, 별의 생애동안, 또는 죽으면서 다양한 원소를 융합해 내게 됩니다.

 

 

 이 말은 결국, 지구를 통해 태어난 농산물, 광물들, 인간들, 컴퓨터 모니터 역시, 언젠가 태양과 같은 별들이 그 별의 용광로 속에서 수소와 헬륨등으로 만들어내어 가지고 있던 원자들로 만들어 졌다는 말입니다. 컴퓨터 모니터 테두리의 플라스틱 조각속 탄소 원자는, 당신 손등에 있는 피부의 단백질속 질소 원자는, 최소한 한번 우주 어딘가에서 수천, 수만의 온도와 압력, 그리고 별의 폭발 또는 죽음을 경험한 것 입니다. 정말 놀라운 일이죠.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 @ 태양을 만든자

 

 그럼 그 지구를 만든 용광로, 별은 누가 만든 걸까요? 앞서 말한 것 처럼 별들은 수소와 헬륨으로 이뤄져 있으니, 당연히 수소와 헬륨이 만든 것이죠. 하지만 여기에는 조력자가 하나 있습니다. 바로 중력이죠.

 

 모든 질량이 있는 물체는 서로 잡아당깁니다. 뉴턴은 '만유인력'이라 말했죠. 침대매트리스 위에 볼링공을 놓으면, 옆에 있던 작은 공은 볼링공에게 끌려갑니다(실제 중력은 이런식으로 3차원 공간의 굴곡으로 설명하죠. 검색어 : 일반상대성이론, 중력과 시공간). 그와 마찬가지 원리로 서로는 서로를 잡아 당깁니다. 하지만 우리는 일상생활에서 그런것을 잘 느끼지 못합니다. 내가 저 멀리 백두산으로 끌려가는 일은 없습니다. 중력은 약하기 때문이죠. 하지만 지구는 백두산과 비교할 수는 없을 정도로 어마어마하게 큽니다. 그래서 우리는 우주로 날아가지 않고 땅바닥에 잘 붙어 있습니다.

 

 우주 공간에 있던 수소와 헬륨은 지구에 비하면, 백두산에 비하면, 심지어 나와 비교해도 너무나 가볍습니다. 하지만 질량이 있고, 분명히 중력을 가지고 있습니다. 이들 역시 서로 잡아 당깁니다. 우주 공간에는 수소와 헬륨이 대부분이고, 이 수소와 헬륨은 우주라는 방해물 없는 공간속에서 아주 천천히 서로를 잡아 당깁니다. 그렇게 엄청난 세월동안 수소가 모이고 모여서, 정말 말도 안되게 오랜시간동안, 정말 말도 안되는 양이 모여서 거대한 수소 구름이 됩니다. 결국 이들은 서로가 서로를 잡아 당기기 때문에 뭉치기 시작하죠. 그리고 바깥쪽으로 부터 계속 눌리는 수소 구름의 중심부가 뜨거워 지면서 핵융합이 시작됩니다. 용광로가 가동되기 시작하는 것 입니다. 별이 되는 것이죠. 별은 그렇게 생겨납니다. (검색어 : 별의 탄생)

 

 

 

중심부에서는 수소와 헬륨이 뭉쳐 별을 만들고,

주변부에서는 수소와 헬륨으로 이뤄진 목성같은 행성이나, 여타 다른 원소로 된 지구나 화성 같은 행성들이 생기게 되지요.

 

 

 

 그렇다면 엄청난 양의 수소와 헬륨만 모아놓으면 별이 된다는 뜻입니다. 더더더욱 엄청난 양의 수소와 헬륨을 모아놓고 엄청난 시간을 기다리면, 이들은 많은 별들을 만들어내고, 그 별들은 다양한 원소를 만들어내고, 폭발하고, 그 잔해들이 뭉쳐 새로운 별이나 지구 같은 행성을 만들고, 생명체를 만들어 낸다는 이야기입니다. 엄청난 양의 수소와 시간만 있으면 된다는 것 이죠. (검색어 : 우주의 진화)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 @ 수소를 만든자, 그리고 이 세상을 만든자

 

 그럼 다시 우리는 생각해보지 않을 수 없습니다. 농산물과 광물과 인간과 컴퓨터 모니터를 만들어낸 지구, 를 만들어낸 별들, 을 만들어낸 수소와 헬륨은 도대체 누가 만든 것일까요?

 

 그것을 바로 이 우주가 만들었습니다. 모든것이 진화하기 충분한 시간을 남겨둔 137억년전, 이 우주는 거대한 폭발(빅뱅)로 탄생하였고, 그 폭발에 걸맞게 동시에 엄청난 에너지를 발산했습니다. 이 거대한 우주를 탄생시킨 우주의 폭발, 그 직후에는 너무 뜨거운 나머지 어떤 원자나 입자라는것은 존재하지 않았고, 몽땅 '녹아버린' 에너지 뿐이었죠. 이것이 차차 식으면서 질량을 가진 입자들, 원자들을 만들어 내게 됩니다(아인슈타인의 유명한 공식, E=mc^2이 에너지(E)는 질량(m)과 같다는 뜻이지요. 검색어 : 질량에너지 등가공식). 이 때 수소, 헬륨, 리튬, 베릴륨, 즉 원자번호 4번까지만 원소들이 생기고 더는 생기지 않았습니다. 쉽게 만들어질 수 있는 수소가 가장 많았죠. 이 때 수소가 생긴 것이고, 시간이 지나자 이 수소들은 뭉쳐 최초의 별을 만들어 냈습니다. (검색어 : 빅뱅, 빅뱅 핵합성) 결국 어떻게 보면 우주는 수소를 만들어 냈을 뿐 입니다. 그 이후 오늘날의 '컴퓨터 모니터'까지는 시간만 있으면 되는 일이었던 것이죠.

 

 

 

"Math, science, history, unravelling the mysteries, that all started with a big bang!"

 

 

 

 그럼 우리는 또 생각해보지 않을 수 없지요. 이 우주는 누가 만든 것인가? 무엇이 137억년전의 거대한 폭발을 일으켰는가?

 

 사실 이제 제가 뭔가 말할 수 있는 한계에 도달한 셈입니다만, 현대의 과학은 이것들에도 어느정도 답의 후보들을 가지고 있습니다. 이 우주, 초기에 수소로 가득 찼었던 이 우주는, 질량은 약 9kg이상, 크기는 0.00000000000000000000000001cm(10^-26cm) 정도의 원시 우주로부터 탄생한 것으로 추정됩니다. 양자역학적인 확률에 따라, 그 9kg의 원시우주에서 '인플라톤'이라는 것이 발생해 엄청난 거대질량의 팽창하는 우주를 만들어 낼 수 있었다는 것이죠. 앞서 말한 것 처럼 아인슈타인이 우리에게 알려준 공식 덕분에, 저 인플라톤을 발생시킨 저 원시우주에 해당되는 9kg이 질량이, 질량이 아닌 에너지 형태로 존재했을 가능성도 있다는걸 우린 또한 알고 있지요. 그 9kg의 질량에 해당하는 에너지는, 마치 부싯돌처럼, 또 다른 거대한 두 평행 우주가 충돌해 공급되었을 가능성도 있다고 생각하고 있습니다. (검색어 : 원시우주, 인플라톤, 막우주, 막충돌)

 

 그럼 그 9kg의 원시우주는 가만히 있지 왜 폭발했느냐, 라는 의문이 생깁니다. 앞서 말한 부싯돌 비유처럼, 두 우주의 충돌로 에너지의 공급과 그의 폭발이 자연스럽게 이뤄졌을 수도 있고, 흔히 '양자역학'이라 말하는, 확률에 지배받는 이 우주 이상의 우주 속의 물리법칙 하에서, 멀쩡히 있던 9kg의 물체가 갑자기 거대한 폭발을 일으켰을 가능성도 있다 말하곤 합니다. 위대한 물리학자, 스티븐 호킹이 강력히 주장하는 내용이기도 하죠. (검색어 : 인플라톤, 힉스장 붕괴, 막충돌, 브레인월드 가설)

 

 결국 어쩌면 이 세상은 우연히 걸린 확률때문에 탄생했을 수도 있다는 것 입니다. 허나 그 확률이 설령 굉장히 작더라도, 시간만 있다면 언젠가는 반드시 걸리게 될 일이었죠.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 @ 그럼 또 그 세상은 누가 만들었나?

 

 이제 마지막으로 우리는 이 질문으로 수렴하게 됩니다.

 

 그 9Kg의 우주는 어디에 있었던거지? 어떤 공간에 있었던거지? 서로가 충돌하여 우리 우주를 탄생하게 만든 그 또 다른 평행 우주들은 어느 공간속에 있는 거지? 그 우주는 또 어떻게 만들어 진거지?

 

 

 

저 막들, 평행우주들이 떠있는 공간은 어디인가? 저 공간을 만든자는 누구인가? 라는 것.

 

 

 

 이에 대해서도 현대 과학은 'M이론', '브레인 월드'라는 이름으로 '원시 우주'가 탄생했던 공간과 배경을 말하려 하고 있습니다만 아직은 완벽하지 못하고 입증되지도 못한 상태죠. 결국 우주를 포함하는 우주, 시작 이전의 시작... 이런것 들을 생각하면, 비로소 이 모든것들을 만들고 계획한 것은, 혹시 '신'이 아닌가, 라는 생각을 하게 되는게 사실입니다.

 

 하지만 지금 어떻습니까? 인류는 수백년전까지만 해도 태양계가 전부인줄 알았고, 100여년 전 까지도 우리 은하가 전부인 줄 알았지만, 70여년 전부터 우주의 시작에 대해 논의하기 시작했고, 30여년 전부터는 우리 우주 밖의 막우주와 고차원공간에 대해 이야기 하기 시작했습니다. 과학은 발전하고 있고, 과학이 과학의 한계에 도달하기는 커녕 열심히 발돋움하고 있는 이상, 이 우주를 신이라는 이름을 빌려 설명하기에는 아직 이르다는 것이죠. 과학을 더 지켜볼 여지가 충분한 것 입니다.

 

 또한 어떻습니까, 컴퓨터 모니터와 생명에서부터 빅뱅과 막우주에 이르기 까지 모든 것은 과학과 수학으로 설명되고 있습니다. 물론 복잡한 현상들은 명쾌하게, 예측 가능하게 설명되지 못하는 경우도 있지만, 변수가 다양해서 그렇지 역시 과학적인 원인과 결과에 의해 움직인다는 사실 역시 분명합니다. 이를 본다면, 이 세상과 이 우주를 만든 이인 신이 존재한다고 해도, 그는 과학이라는 도구를 통해 이 세상을 만들지 않았을까요? 먼 훗날 인류가 과학적으로 알아낼 수 있는 우주의 모든 비밀들을 다 알아냈을때, 신이 나타나 "여기까지 오느라 수고했다." 라고 말하지는 않을까요? 신, 그 바로 직전까지는 모든것이 과학으로 설명되지 않겠느냐는 말입니다.

 

 

 

분명 신이 존재할 수는 있겠지만, 이 세상을 설명하는데에는 신이 필요하지 않은 것 같습니다.

 

 

 

 결국 신이 설령 있다 해도 신은 과학법칙을 만든 것 일테고, 그러지 않았더라도 이 세상은 신과는 상관 없이 과학법칙에 맞게 돌아가고 있으며, 그 과학법칙이 바로 이 세상과 이 우주를 만든 자임은 지금의 상황에서 의심의 여지가 없습니다. 우주는 엄청난 수소원자들을 만들어 냈을 뿐인데 별을 만들어 냈고, 다양한 원소와 지구같은 행성을 만들어 낸 것이며, 지구에도 수많은 원자와 분자들이 있었을 뿐인데 생명이 탄생한것 처럼 말입니다. 즉 신이 있다 해도 이 세상은, 의도되지 않은 결과, 또는 의도하고 예측했지만, 개입하지 않고 자발적으로 일어나게 내버려둔 결과, 일 것이라는 거죠. 과학법칙이라는 이 세상 전부를 지배하는 법칙에 따라서 말입니다.

 

 결국 이 세상을 만든 것은 과학이며, 혹시 신이 있다면 자신이 만든 멋들어진 과학법칙들이 만들어내는 쇼에 흡족해 하고 있을지도 모르는 일입니다.

 

 그럼 이제 이 사실을 인지하게 된 우리는, 과학을 파헤치는 것을 통해 이 세상을 이해할 수 있다는 사실을 알 수 있습니다.

 

 그게 앞으로 쓰여질 이 Cosmos글의 의도입니다. 

 

 혹시 또 아나요? 사실 내심 기대하고 있지만, 제가 의도하지 않은 결과로 여러분들중 누군가 제 글을 보고 과학에 대해 호기심을 가지게 되어 과학자의 길로 접어서게 될 지도? 시간이 필요할 뿐이지 않겠습니까? ^^

 

 

 

 

 

 

- fin - 

 

 

 

※이해가 되지 않는 부분은 질문해주세요!

 

 

 

내용 보완 (2011.2.17)

 

 

 

  추천?

 
@Smilerog