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천만 관객을 돌파했던 영화 인터스텔라.

<인터스텔라>는 아름다운 영상미와 스토리 특유의 재미뿐 아니라, 실제 우주 과학에 기반해서 제작됐다는 사실이 알려지며, 어렵게만 느껴졌던 우주 과학에 대한 사람들의 흥미를 이끌어내는 데도 성공했습니다.

과학이 녹아 든 소설, 영화, 드라마 같은 대중문화는 점점 더 많아지고 있죠.

대중문화에서 나타난 과학을 관찰하면 많은 인사이트를 얻을 수 있지만, 대부분의 사람들은 이를 깨닫지는 못하고 있는 실정입니다.

서울대에는 이공계열 학생들과 인문사회계열 학생들이 함께 듣는 교양 수업이 있는데, 이 수업에서는 대중문화를 통해 과학과 우리 사회의 관계를 분석한다고 하네요.

이 강의를 담당하는 과학 철학자이자 소통하는 과학자 홍성욱 교수는 이렇게 말합니다.

어떤 과학에 기반한 영화가 나왔을 때 SNS에서 사람들 반응을 보면서, 이런 댓글을 한 번쯤 보셨을 겁니다.

‘00학 전공자로서 말씀 드립니다. 이 영화에서 이 부분은 사실과 다릅니다.’

주로 과학을 전공하는 학생들이 이런 댓글을 많이 달고는 합니다.

과학을 토대로 한 영화를 보며 그 속의 디테일에 대해 틀린 점을 찾는 걸 좋아하고, 또 과학적 사실이 얼마나 들어맞는지에 따라 작품을 평가하는 것이죠.

물론 과학에 무관심하고 대충 검증하는 대중문화 생산자들도 문제가 있지만, 모든 것을 과학적 설명의 완결성을 통해서만 평가하려는 태도에도 문제가 있기는 마찬가지입니다.

이는 문화를 마치 과학의 일부로 생각한다는 뜻이기 때문입니다.

인공적으로 생명을 만들어내는 일은 과학적으로 불가능하기 때문에, 고전인 <프랑켄슈타인> 같은 작품은 과학적으로 완전히 틀렸고, 읽을 가치조차 없다고 말하는 것과 같습니다. 이는 한마디로 오만한 태도죠.

대중문화 속 과학에 대해 맞다 틀리다를 논하기보다는, 과학과 인문학이 만나는 접점을 찾아 과학의 일부가 녹아든 대중문화가 도대체 세상에 대해 무슨 얘기를 하는지, 또 작가는 이를 통해 어떤 메시지를 주려고 했는지, 이것이 오늘날의 세상에 어떤 영향을 미치는지 파악하는 것이 훨씬 더 중요한 일입니다.

다양한 소설 작품과 영화를 보면서 우리가 한 번쯤 고민해보아야 할, 우리 삶과 직결된 과학적 쟁점들에 대해 고민하고 토론해보시기 바랍니다.

생명 윤리, 프라이버시, 인간과 사이보그의 경계에 대한 문제 등, 과학의 패러다임이 급변하는 시대를 살아가는 우리에겐 이론과 수식에서 벗어나, 과학을 문화와 사회적 맥락 속에서 생각하는 능력이 필요합니다.

과학 기술이 발전해갈수록 그것이 대중문화에서 어떻게 표현되는지 알아야 먼저 기회를 찾아내고 잡을 수 있으니까요.

프랑켄슈타인에서 AI까지, 과학과 대중문화의 매혹적 만남. 홍성욱 저 <Cross Science> <Change Ground>를 참고

전체 우주가 한 점에서 폭발로부터 시작했다고 배우기는 했지만, 이거 정말 믿어도 되나?

아주 작은 점에서 거대한 우주와 수천억 개의 은하들, 그 안에 수수천억 개의 별들, 그 언저리에서 돌고 있는 태양계와 지구, 그 안에서 살아가는 수많은 생명체 그리고 사람들…

그런데 이 모든 게 뻥! 대폭발로부터 시작했다니, 사실 ‘빅뱅’이라는 이름 자체도 원래는 ‘팽창우주론’을 조롱하는 별명이었다.

세기의 천재 과학자 프레드 호일 (영국 천문학자 1915~2001)은 팽창우주론에 대해 아주 큰 뻥~이라나 뭐라나 하며 경멸했는데, 아이러니하게도 정식 명칭으로 굳어져버렸다.

1927년 벨기에의 천재 수학자 조르주 르메트르 (Fr. Georges Lemaitre 벨기에 천문학자 1894~1966)는 아인슈타인의 일반 상대성이론을 한참 들여다보다가 놀라운 사실을 발견했다.

“만약 아인슈타인이 맞는다면, 이 우주는 절대 정지해 있을 수 없으며 끊임없이 팽창해야 하기 때문에, 반대로 과거로 계속 돌아가면 한 점에서 시작했을 것이다.”

단지 수학적인 계산 결과로 알아낸 것이었지만, 그냥 펑! 하고 우주가 탄생했다고 들리는 바람에 당시엔 누구도 그걸 믿지 않았다. 그야말로 뻥! 이라고 생각했다.

심지어 르메트르의 또 다른 직업은 바로 성직자였는데, 교황청에 소속된 신부가 내놓은 과학적 연구 결과는 모두에게서 의심 받았다.

‘진짜로 당신은 종교적 신념 없이 오직 과학만으로 이 결론에 도달했는가?’

비록 르메트르는 결백했지만, 대중의 시선은 차가웠고 그것을 외면했다.

1951년 교황은 르메트르의 ‘빅뱅우주론’을 성경이 과학적으로 입증된 결과라고 특별히 공개 발표했다.

우주가 한 점에서 폭발하는 모습은, ‘빛이 있으라’라는 창세기의 구절처럼 들렸기 때문이었을까? 아니면 자기네들 종교에 꼭 들어맞는 현상이라고 치부했을까?

르메트르는 종교와는 관계가 없다고 끝까지 부정했지만, 이미 대부분의 과학자들도 등을 돌렸고 발표했던 프랑스어 논문은 조용히 매장되어버렸다.

르메트르가 빅뱅이론을 발표한지 2년 후인 1929년 천문학계의 방탄소년단 BTS인 에드윈 허블 (미국 천문학자 1894~1966)이 등판했다.

그는 우주에 있는 대부분의 은하에서 ‘적색편이’가 나타난다는 것을 알아냈다.

▶ 적색편이 : 멀어지는 물체가 방출하는 빛의 파장이 늘어나 보이는 현상

빛의 파장은 이해가 쉽지 않으니, 소리로 예를 들어보자.

소방차가 사이렌을 울리면서 내게로 다가왔다가 다시 멀어져 간다. 확실히 소방차가 멀어질 때의 소리는 길게 늘어진다. 파장이 늘어났기 때문이다.

빛의 경우에는 파장이 늘어나면 빨개진다고 보면 정확하다.

즉, 적색편이를 보이는 우주의 은하들은 모두 우리로부터 멀어지고 있다는 뜻이다. 바로 우주가 팽창하고 있다는 말이다.

인지도와 명성으로 보면 시골 사제 수준의 르메트르와는 차원이 달랐던 허블의 주장은 굉장히 허벌나게 큰 이슈가 되었다.

“우주는 현재 팽창하고 있다.”

거꾸로 생각하면 과거에 은하들은 훨씬 가까웠을 것이며, 아주 오래 전 초기 우주로 돌아가면, 결국 한 점에 있었을지도 모른다는 생각에 도달한다.

‘빅뱅이론’을 이제 이해할 수 있겠는가?

사람들은 혼란에 빠지기 시작했다.

1946년 미국의 천문학자 조지 가모프 (1904~1968)가 나타났다.

빅뱅이론을 따라 우주가 시작했던 그 당시 상황을 아주 정확하게 계산해냈다.

고시원의 작은방에서 전기 난로를 켜면 따뜻하지만, 같은 난로를 들고 큰 집으로 이사가면 추워지는 것처럼, 대폭발 직후 뜨거웠던 초기 우주 역시 팽창하며 점차 식었을 것이라고 추측한 그는,

‘만약 빅뱅이론이 맞는다면, 아직 그 열기가 미세하게 남아있을 것’이라고 생각했다.

하지만 그런 흔적을 찾기는 쉽지 않았다.

그러던 어느 날 미국 뉴저지 벨 연구소의 펜지어스와 윌슨 두 콤비 과학자는 오늘도 묵묵히 안테나의 노이즈를 줄이기 위해 비둘기 똥을 치우고 있었다. 그런데 똥을 아무리 깨끗하게 치워도 도저히 없앨 수 없었던 모든 방향에서 오는 미세한 노이즈, 그건 바로 조지 가모프가 찾고 있던 흔적이었다.

빅뱅의 결정적인 근거가 예상치 못한 곳에서 발견된 것이었다. 이게 바로 ‘우주배경복사’다.

우주 전역에 배경으로 남아있는 복사에너지를 말한다. 하지만 여전히 수수께끼는 남아있었다. 어떻게 우주 곳곳 전혀 다른 곳에서 날아오는 흔적들이 균일하게 같을까?

쉽게 말하면, 한 점으로 구겨져 있던 종이를 폈다 해도 꼬깃꼬깃해야지 너무 깨끗하게 우주가 펴져있는 건 이상하다는 뜻이었다.

이걸 해결하기 위해 ‘인플레이션 이론’이 등장한다. 인플레이션은 우주가 매우 짧은 시간 동안 엄청나게 급팽창했다는 이론이다. 빅뱅 직후 말도 안 되는 속도로 우주가 팽창했기 때문에, 팽팽하게 잡아당긴 비닐랩처럼 우주가 균일하게 펴졌고, 그래서 우리는 모든 방향에서 동일한 노이즈를 현재 발견할 수 있는 것이다.

그럼 정말로 우주는 균일할까?

만약 그렇다면 우주에서는 어떤 것도 만들어질 수가 없다. 완벽하게 일정한 간격으로 늘어선 입자들은 모든 방향에서 균형이 잡혀있기 때문에, 뭉쳐져 원자핵을 만들거나 별을 이루지 못한다.

과학자들은 또 혼란에 빠졌다.

빅뱅의 증거로 사방에 균일하게 퍼진 ‘우주배경복사’를 발견했는데, 이게 균일하면 곤란한 상황이 되어버렸기 때문이다.

친구가 먹던 아이스크림을 한입만 달라고 졸랐는데, 막상 한입 먹으라고 친구가 내민 쪽에 고춧가루가 붙어있는 상황이다.

누군가 외쳤다. 적당히 균일하긴 한데, 확대해보면 아주 미세한 오차가 있는 건 아닐까?

매끄러운 꿀 피부도 현미경으로 자세히 들여다보면 매우 복잡하게 보이는 것처럼…

이걸 검증하기 위해 NASA는 새로운 우주선을 우주로 쏘아 보냈다.

1965년 지상에서 관측했던 균일한 우주배경복사, 하지만 우주에서 본 건 달랐다. 1992년 NASA의 COBE가 보내온 사진과 2012년 NASA의 WMAP, 2013년 ESA의 플랑크가 불균일한 우주배경복사 관측에 성공했다.

그리고 우주가 평균적으로는 균일하지만, 작은 범위에서는 불균일하다는 놀라운 결론에 도달한다.

우주 전체는 팽창할 만큼 균일하지만, 곳곳에서는 무언가 나타날 수 있을 만큼 뒤죽박죽 요지경이라는 말이다. 딱 그 적정선을 지키며 지금의 우주 그리고 우리 주위의 모든 것들이 만들어진 것이다.

또는, 수많은 우주 중에서 적정선을 지켜낸 우주만 살아남았다고 볼 수도 있겠다.

2018년 8월 오스트리아 비엔나에 전 세계의 천문학자들이 모였다. 그리고 2달 후 10월 26일 국제천문연맹(IAU)에 소속된 모든 회원들은 투표를 했다.

바로 ‘허블의 법칙’으로 불리던 ‘우주팽창의 법칙’을 ‘허블-르메트르의 법칙’으로 그 이름을 바꾸자는데 동의하는 투표였다. 그래서 우리는 다시 르메트르를 기억해야 한다.

아인슈타인의 상대성이론으로 빅뱅이론을 처음 유도한 르메트르.

그 후 벨기에에서 꿈에 그리던 아인슈타인을 만났지만 형편없다는 비난을 들었던 르메트르.

허블 보다 이미 2년이나 먼저 우주의 팽창을 추측했고, 지금은 허블상수로 불리고 있는 ‘은하의 후퇴속도와 은하까지의 거리와 관련된 숫자’도 비교적 정확하게 계산했던 르메트르.

투표 결과는, 무려 78%가 이름을 바꾸는데 동의했고, 결국 ‘허블의 법칙’은 ‘허블-르메트르의 법칙’으로 이름이 바뀌게 되었다.

이제 전 세계 모든 교과서에는 르메트르의 이름이 실리게 되었고, 우리는 최초의 ‘빅뱅이론’을 제시한 사람으로 그를 기억할 수 있게 되었다.

덜 알려진 과학자의 연구를 인용한다고 해서, 이미 널리 알려진 유명한 사람들의 업적이 깎아 내려진다고는 볼 수 없다. 그럼에도 많은 사람들은 과학 연구를 홀로 외롭게 역경을 딛고 나아가는 천재들의 영웅담처럼 받아들이는 경우가 많다. 이런 태도가 보이지 않는 곳에서 연구하는 숨은 과학자들을 더욱 슬프게 하는 건 아닐까?

많은 이들의 땀과 노력으로 끝없이 작은 도약을 이뤄내는 것, 이게 바로 우리가 사랑하는 과학일 것이다.

그리고 ‘빅뱅이론’도 그렇게 탄생했다는 걸 잊지 말자.

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2018/12/21 - [신비의 요지경] - 엘론머스크의 시간과 우주, 자연시스템 증강현실 게임

<Unrealscience>를 참고

장자는 나비가 되어 날아다니는 꿈을 꾸고 나서 유명한 말을 남겼다.

“내가 지금 나비 꿈을 꾼 것인가? 아니면, 본래 나비인데 사람 꿈을 꾸고 있는 것인가…?

우주 전체가 ‘하나의 거대한 시뮬레이션’이라는 이론도 있다.

미국 포천지 선정 세계 최고 기업인

포브스 선정 가장 영향력 있는 인사 21위

4차산업혁명의 선두 주자

스탠포드 대학 출신으로 재산 16조, 우주 및 자동차 회사 테슬라 CEO ‘엘론 머스크’.

그는 얼마 전 사회를 발칵 뒤집어놓을 충격적인 발언을 했다.

“우리는 게임 속 세상에 살고 있다. 우리가 있는 곳이 진짜 현실일 확률은 10억분의 1의 확률에 불과하다.”

일반 사람들은 ‘무슨 터무니없는 이야기냐?’라고 생각할 이 말에, 엘론은 이런 설명을 덧붙였다.

“40년 전에 우리에게 게임이란 핑퐁이 전부였어요. 사각형 두개와 점 하나만 달랑 있는 게임에 지나지 않았죠.

지금은 어떻습니까? 불과 40년 지난 지금, 우리는 3D 가상현실까지 구축했어요. 시간이 지나면 지날수록 기술은 말도 안되게 발전하고 있습니다.

100년 뒤의 기술은 어떨까요? 아니면 1만 년 뒤의 기술은?

지금과 비교가 안될 정도로 정교해질 테고, 우리는 가상현실 속에서 살게 될지도 모릅니다. 우리 스스로도 자신이 현실에 있는지 가상현실에 있는지 구분할 수 없는 경지에 도달하게 되는 것이죠.

우리는 지금 현실과 미래의 구분이 불가능한 수준에 올라왔습니다. 미래엔 이런 ‘게임’이 PC든 셋톱박스든 어디에서나 가능해질 거에요. 우리가 살고 있는 우주는 어쩌면 미래에서 벌어지고 있는 ‘게임’에 불과한 가상현실일 수도 있는 것이죠. 그렇게 된다면 우리가 있는 곳이 진짜 현실일 확률이 수십억 분의 1이 되는 겁니다.”

다소 충격적인 이 내용은 전 세계 과학지를 수놓을 정도로 화제를 불러일으켰다.

대다수의 일반인들은 시큰둥한 태도였지만, 과학자들은 달랐다.

다음은 2016년 ‘우주의 실체’에 관한 토론에서 세계 최고 권위자들이 발언한 내용을 요약한 것이다.

MIT 천체물리학자 Max Tegmark,

“상상 가능한 모든 우주 (시뮬레이션 다중우주)는 존재할 수 있다.

우주를 깊이 연구할수록, 우주가 정교한 수학법칙에 기반하고 있다는 것을 알게 된다. 컴퓨터 코드가 씌여진대로 우주가 움직이고 있는 것 같다.”

미국 대통령 과학 기술자문 최고 과학자, 세계적 이론 물리학자 James Gates,

“우주를 깊이 연구하다 보면, 에러를 스스로 고치는 코드가 있다는 걸 깨닫게 된다. 그런 원리로 입자와 우주는 작동한다. 이 우주 전체와 우리 인간은 누군가가 만든 초슈퍼 컴퓨터 상의 게임 캐릭터에 불과할 가능성이 있다.”

지구 속이 비어있다는 최초의 '지구공동설'을 주장한 사람은, 중세 철학자인 '브루노 Bruno' (1548~1600)였다.

그 후 1692년 핼리혜성을 발견한 '핼리 Edmund Halley' (1656~1742년), 오일러 방정식의 스위스 수학자이자 물리학자 '오일러 Leonhard Euler' (1707~1783), 그리고 1906년 미국의 <The Phantom of the Poles>의 저자 '윌리엄 리드 William Reed'에 의해서도 주장되었다.

'마셜 가드너 Marshall Gardner'는 1920년에 신빙성 있는 자료와 함께 저서 <지구 내부로의 여행>에서, 지구는 그 속이 차있는 구체가 아닌 텅 빈 구체이며, 지구 내부에는 또 다른 태양이 존재하고, 고도의 문명세계가 있다고 주장했다.

가드너가 주장했던 지구공동설은, 지구는 대폭발 이후 불덩이가 소용돌이 회전운동으로 탄생한 것이고, 회전할 때의 원심력에 의해 무거운 물질은 바깥쪽으로 나와 두껍고 딱딱한 지각을 형성했고, 속은 텅 빈 형태로 굳어졌다고 했다. 마치 도자기가 회전틀에서 속이 비어 만들어지는 것과 같은 원리이다.

지구의 자전 속도는 시속 1,600Km, 초당 27Km가 넘는 엄청난 속도로 회전하므로, 지구 속이 암반이나 지층으로 가득 차 있다면, 지구는 원심력을 이기지 못하고 산산조각이 났어야 한다고 말했다.

또한, 반 알렌 Van Allen이 발견한 지구의 방사능 복사 띠는 지구공동설을 뒷받침한다.

반면에, 허구의 SF 분야에서는 쥘 베른의 소설 <지구 속 여행>에 의해 대중화되었고, 헐리우드 영화 <잃어버린 세계를 찾아서>로 제작되기도 했다.

1950년 5월 칠레 대지진, 1964년 5월 앵커리지 대지진 등, 당시 대지진의 충격으로 지구가 거대한 종이 울리듯 오랫동안 진동하는 현상이 관측된 것도 지구 속이 비었다는 증거로 보고 있다. 또한, 실제 지구의 무게는 지표면 전체의 무게에도 미치지 못하며 오히려 더 가볍다고 한다.

많은 학자들이 실제로 지구뿐만 아니라 달, 화성, 금성 등 모든 행성의 속이 텅 비어있다고 말한다.

아폴로 12호와 14호의 착륙선으로 달 표면 충돌 실험을 했을 때, 달이 거대한 종처럼 아주 장시간 울렸고, 달에 미리 설치했던 지진계는 지표로만 진동이 전파되고 내부로는 전파되지 않아, 달의 속은 비어있다는 사실을 밝혀냈다.

최근 허블 천체망원경으로 촬영된 화성의 극지 부분에는 구멍이 나 있는 것처럼 보인다.

미국에서 외계인 접촉자라는 프랭크 스트레인지스 박사는, 이러한 정보를 NASA와 미국 정부 수뇌부는 오래전부터 알고 있었으나 은폐하고 있다고 밝혔다.

지구 내부의 중심에는 하늘 가운데 내부 태양이 있다고 한다. 이것은 원시 지구의 불덩어리 일부와 빛을 내는 물질 일부가 남아 텅 빈 지구 내부의 '중심 태양 The Smoky God'이 된 것이라고 한다.

현대 과학으로 풀지 못하는 오로라는 지구 내부 태양의 반사 현상이며, 각 행성에서 관측되는 극광 현상도 같은 결과라고 주장한다.

지구를 포함한 모든 행성의 양극에는 형성 당시 자전운동의 결과로 생긴 공동(空洞)으로 통하는 구멍이 있다고 한다. 따라서 지구 중력은 지구 중심의 핵에 있는 것이 아니라, 지구의 외곽 또는 표피 내부의 한 가운데 있다고 주장한다.

1968년 11월 23일 인공위성 ESSA 7호가 찍은 북극 사진에는 구멍이 뻥 뚫려있는 북극의 모습이 찍혔다. 하지만 지하 세계로 통하는 입구가 쉽게 발견되지 않는 것은, 특수한 에너지의 방호막에 의해 가리어져 있기 때문이라고 한다. 이 에너지 장막은 매년 수차례 열리며, 극에 있는 구멍뿐 아니라, 바다에도 약 8개가 더 있다고 한다.

그 외 구체적인 증거로는,

▷새나 동물들이 겨울철에 오히려 더 추운 북쪽을 향해 이동하는 것

▷북극의 어떤 한계 위도를 지나면 날씨가 점차 따뜻해지는 사실

▷북쪽에서 나오는 난류와 따뜻한 바람

▷열대 식물의 종자나 싱싱한 봉우리가 달린 나뭇가지가 북쪽에서 밀려나와 바다에 떠다니는 현상

▷북극 바다에 뜬 담수 빙산

▷북극에 꽃가루 등이 포함된 붉은색 눈이 내리는 현상

▷북극으로 갈수록 코끼리, 거북, 악어 등의 열대 동물이나 파충류가 살았던 흔적이 발견되는 사실

▷북극 하늘에 해면이나 육지가 비치는 현상

▷북위 82도 이북에서는 나침반의 지침이 정상 상태를 잃고 계속 회전하는 현상

등 수많은 증거들이 주장의 근거가 되고 있다.

결론적으로 남극과 북극에는 커다란 구멍이 있고 지표와 지구 속을 연결한다는 것이다.

1997년 1월 6일 국내 각 일간지에는 AP연합통신 기사로, 미국과 러시아가 지난 40여 년간 군사 목적으로 130만 회에 걸쳐 수집한 북극 바다에 관한 극비 정보가 처음으로 공식 공개되었다.

그 내용으로는,

'북극해의 물이 그린란드와 노르웨이 북단 사이의 바다 밑으로 가라앉는 통로인 이른 바 '물굴뚝'이 있다고 설명했다. 이 물굴뚝은 폭이 수 Km 밖에 안 되고 지속 시간도 짧아 열려 있는 순간을 포착하기는 어려우나, 일정한 주기로 개폐운동을 한다고 밝혔다.

이 기사에는 북극 바다 밑에 지구 표면과 지구 속이 통하는 입구인 물굴뚝이 실제로 개방되어 있으며, 북극해의 조수가 이 구멍을 통해 일정한 주기를 갖고 지구 안팎으로 흐른다는 사실을 전 세계에 공식 확인해준 것이다. 바로, 지구공동설이 사실로 드러난 것.

그리고 지표 밑 수백 Km의 지구 중심부에서 1994년 10월부터 미 우주항공국으로 복잡한 수학적 암호로 된 전파를 보내오고 있다는 뉴스가 NASA 소식통을 인용하여 외신과 국내 언론에 보도된 바 있다.

지하세계의 고지능 생명체가 대화를 시도하는 것이 틀림없다고 하며, 과학자들이 이 암호를 푸는 데는 큰 어려움이 없다고 한다.

다만, 지구 과학으로는 지하세계로 전파를 보낼 수 있는 기술이 없는 반면, 지저문명은 지구보다 훨씬 기술이 발달한 수준에 있고, 전파를 보낸 주체는 우리를 잘 알고 있지만, 우리는 그들을 잘 모른다는 사실이 과학자들을 당혹하게 만들고 있다.

지구공동설과 지저 문명에 대한 경험자들의 주장이나 이야기는, 앞으로 포스트에서 설레발을 하나씩 베끼고 엮어볼 예정임.

출처 : <더스토리> <Daily News Stories> <Amazing Story>

지구의 대부분 생명체들은 모두 태양 에너지에 의존하고 있으며, 인류에게 태양은 매우 소중한 존재다. 태양은 지구에서 가장 가까운 항성이고, 자연이 만들어낸 제일 완벽한 구체라고 할 수 있다.

태양은 태어난 순간부터 지금까지 끊임없이 빛과 열을 방출하고 있다. 지구 100만 배 크기의 이 거대한 항성은 모든 행성들이 공전하는 태양계의 중심이고, 태양계 전체 질량의 무려 99.8%를 차지한다.

우주는 진공인데 태양은 왜 잘 탈 수 있을까?

우리 상식으로는 어떤 것이 연소하기 위해서는 산소가 필요하다. 그러나 우주 공간은 진공이다. 그런데 어째서 태양은 그렇게 지속적으로 탈 수 있는 것일까?

결론부터 말하면, 태양은 불타고 있는 것이 아니다. 활활 타고 있는 것처럼 보이지만, 연소 때문에 빛나고 있는 것은 아니다. 연소는 물질이 산소와 작용해서 열과 빛을 발산하는 현상이다.

이처럼 어떤 것이 연소하는 데에는 산소가 필수적인 요소다. 그러므로 공기가 없으면 연소도 없다. 그런데 태양의 대부분은 수소이고 산소는 거의 없다고 봐도 된다. 극히 적은 양의 산소가 존재하지만 연소에 도움을 줄만한 수준은 아니다.

태양은 연소와는 완전히 다른 원리로 열과 빛을 낸다. 일반적인 가설로 보면, 태양은 핵융합 반응으로 우리가 보는 것처럼 강력한 빛과 열을 내고 있는 것이다.

물질의 구성단위를 원자라고 하며 그 중심부를 원자핵이라고 한다. 원자핵은 과거에는 불변의 단위라고 생각했지만, 여러 연구로 원자핵도 분열과 합성에 의해 다른 원자핵으로 변할 수 있음을 알게 되었다.

수소가 한곳에 모여 절대온도 1,000만 도를 넘는 고온, 고압에 이르면, 4개의 수소 원자핵이 반응하여 한 개의 헬륨 원자핵이 생성된다. 이것이 수소 핵융합 반응이다.

수소 원자핵 4개와 헬륨 원자핵 1개의 중량을 비교하면, 헬륨 쪽이 더 가볍다. 헬륨 원자핵이 생성될 때 조금 가벼워지는 것이다. 이 질량 손실분이 에너지로 전환되며, 이 에너지는 빛과 열로서 방출된다.

태양은 매초 900억 개의 핵폭탄과 같은 에너지를 생산한다. 매우 크고 강력한 원자로라고 할 수 있다. 매초 6억 톤의 수소를 소비하며 약 900억 메가톤의 에너지를 매초 방출한다. (히로시마 핵폭탄은 0.035톤) 앞으로도 최소 50억년 동안은 같은 양의 에너지를 태양은 끊임없이 생산할 것이다.

태양의 대부분은 수소가스이고 이것이 대량으로 집적되어 더 무거워지고 중력에 의해 수축된다. 그리고 이 수축으로 인해 핵 중심부의 압력이 상승하고 온도도 올라가게 된다. 그래서 태양의 중심부에서 수소 핵융합이 일어나게 되는 것이다.

태양빛의 이유인 동시에 수소폭발인 수소 핵융합 반응의 에너지는 연소와는 비교가 되지 않는다. 태양이 46억년 이상 빛나고 있는 것은 핵융합 반응의 에너지가 그만큼 강력하기 때문이다. 만약 태양이 연소에 의해 빛과 열을 방출한다면, 인류가 탄생하기도 전에 이미 모두 타버리고 사라져 버렸을 것이다.

태양뿐만 아니라 다른 주계열성 별들도 이런 수소 핵융합 반응에 의해서 팽창하는 힘과, 별의 질량에 의해 수축하려는 힘이 절묘하게 균형을 이루며 크기와 열량이 안정되어 있는 것이다.

그러나 시간이 지나 적색거성이 되면, 태양이나 별의 질량에 의해 수축하는 힘이 감소하기 때문에 핵융합 반응으로 팽창하는 힘이 더 커지게 된다. 이때는 힘의 균형이 깨지면서 별 전체가 팽창하여 별도 종말을 맞이하게 된다.

우리가 매일 보는 태양이지만 많은 부분이 아직도 미스터리로 남아있기도 하다. 다음은 태양과 관련된 흥미롭고 놀라운 사실들을 종합 정리해보자.

1) 230Km/S의 속도로 여행 중인 태양

지구와 마찬가지로 태양도 끊임없이 이동하고 있다. 초당 230Km의 빠른 속도로 (시속 828,000Km) 은하계를 돌고 있다. 이 사실은 허블 우주 망원경보다 500배나 더 정확하게 천체 간의 거리를 측정할 수 있는 전파 망원경을 사용하여 발견했다.

여기서 흥미로운 점은, 태양계 생성 후 태양은 단지 25번 정도만 은하수를 공전했다는 사실이다. 태양이 은하수를 한 번 공전하려면 15만 광년이나 되는 거리를 이동해야 하는데, 이것은 1회 공전에 2억 2,500만 년이라는 엄청난 시간이 걸리다는 뜻이다.

2) 11년마다 반전되는 태양 자기장

NASA 과학자들은 11년마다 태양이 스스로 자기장을 뒤집어 놓는다고 말한다. 태양의 북극과 남극이 주기적으로 뒤바뀐다는 이야기다.

이 현상은 태양이 최대 활동기에 접어들 때 일어나는데, 이때쯤 태양의 자기장은 점점 약해지고 결국 '0'에 도달하면서 결국 자기장이 뒤집어진다. 이것이 발생하면 태양권(Heliosphere)의 자력의 영향이 명왕성을 넘어 수십억 Km까지 뻗어나가게 된다.

그리고 이 시기의 태양은 자체의 태양 플레어와 태양 흑점이 급증하기도 한다. 아직도 태양의 자기장 반전은 연구가 필요하다는데, 이 현상을 설명하는 몇몇 이론이 있기는 하지만, 정확하게 인정받은 것은 없는 실정이다.

3) 태양은 실제로는 흰색이다?

태양이 노란색, 빨간색 또는 오렌지색으로 잘못 알고 있는 사람들이 많다. 사실 태양은 모든 색상의 혼합체이며, 우주 공간에서 태양을 보면 분명 흰색으로 보인다. 지구에서는 노란색 계통 색으로 보이는 이유는 '레일리 산란 Rayleigh Scattering' 현상 때문이다.

사람의 눈은 가시 스펙트럼 내에서만 색을 인식할 수 있지만, 태양 광선은 전자기 스펙트럼 전체에 걸쳐있다. 우주에는 가시광선 스펙트럼에 속하는 빛을 분산시키는 대기가 없기 때문에 본래의 색인 흰색을 볼 수 있다.

지구에서는 매우 맑은 날 흰 종이를 밖에서 보면 증명해 볼 수 있다. 흰색 종이는 태양빛 아래에서도 흰색으로 보이고, 노란색이나 기타 다른 색으로 보이지는 않는다. 따라서 태양은 근본적으로 흰색이다.

4) 태양은 언젠가 지구를 삼킨다

지구 종말 순간은 몇 가지 시나리오가 있다. 그 시나리오 중의 하나다.

태양의 나이는 46억년으로, 대략 70~80억 년 정도를 더 살 수 있을 것으로 예상된다. 그래서 과학자들은 태양은 아직 젊은 별이라고 판단하고 있다.

태양은 수명이 거의 되어가면 천천히 팽창하며 적색거성이 된다. 이 과정에서 태양은 수성, 금성과 지구를 삼킬 수 있을 만큼 충분히 거대해질 것이다. 이렇게 팽창하면 빛도 3,000배나 더 밝게 빛난다.

지구를 삼키지는 않더라도, 이때쯤 우리가 사는 세상은 이미 사라져버릴 것이다. 태양의 마지막은 결국 백색왜성이 되어 붕괴된다.

5) 태양 중심의 열은 100만 년에 걸쳐 표면에 도달한다

태양으로부터의 열이나 빛은 지구에 도달하는데 불과 8분 20초 밖에 걸리지 않는다. 하지만 태양 중심에서 그 표면까지의 도달은 약 1백만 년이 걸린다고 한다.

태양 코어와 표면 사이의 거리는 70만Km인데, 코어에서 생성된 열 또는 광양자가 빛의 속도로 이동한다면 단 2.3초면 충분하다. 하지만 도달 시간이 길어지는 이유는 태양 내부의 고밀도 물질과의 상호작용 때문이다.

광자는 '무작위 걸음 Random Walk'의 과정을 거치면서 태양 안을 휘젓고 이동하는데, 고밀도 물질 때문에 멀리 그리고 빨리 이동할 수 없기 때문이다. 이들은 원자와 충돌하고 흡수된 뒤, 다시 임의의 방향으로 방출되는 과정을 겪는다. (실제 상황은 확인 불가이고, 단지 수학적 가설임.)

6) 우주 토네이도가 태양을 강화한다

우주 토네이도는 태양 표면에서 발생되는 강력한 태양폭풍이다. 지구에서 발생하는 토네이도와 비슷한 모양이지만 수천 배나 더 크고 위력적이다. 섭씨 수백만 도의 온도를 유지하면서 시간당 약 9,600Km의 속도로 회전하며, 강력한 자성도 띠고 있다.

하나의 토네이도 크기는 1,600Km의 길이와 160Km의 높이까지 뻗어나간다. 그리고 시기와 장소를 가리지 않고 약 11,000개의 토네이도가 태양 표면에서 끊임없이 발생되고 있다. 이것들은 태양 아래에 있는 에너지를 표면으로 운반하는 역할도 하는데, 에너지는 전자기파(Magnetic Wave)의 형태로 전달된다고 한다.

과학자들은 만약 이 자기화된 플라스마의 에너지 전달 과정을 정확히 이해할 수 있다면, 인류는 더 자유롭고 깨끗한 에너지 생산 기술을 얻을 수 있을 것으로 보고 있다.

출처 : <랭킹모아> <무한검색채널> <라이브어라이브>

스티븐 호킹 Stephen W. Hawking

(1942.1.8 ~ 2018.3.14)

영국의 이론물리학자. 옥스퍼드대학교 출신으로 21세에 루게릭병에 걸려 이후 50여 년을 병고에 시달리면서도, 우주와 양자, 중력에 관한 연구에서 '특이점 정리' '호킹 복사' 등 뛰어난 연구 성과와 주요 업적을 남겼다. 갈릴레이, 뉴턴, 아인슈타인의 계보를 잇는 현대 물리학의 대표적 학자로 꼽힌다. <시간의 역사> 등의 저서를 통해 과학의 대중화에도 크게 기여하였다. 

주요 저서로는 <시간의 역사 : 빅뱅에서 블랙홀까지>(1988), <블랙홀과 아기우주>(1993), <호두 껍질 속의 우주>(2001), <위대한 설계>(2010)

올해 3월 사망한 호킹 박사가 죽음 직전까지 집필했던 유고집이 최근 출판되었다.

전체 10개 챕터로 구성된 책 <Brief Answers to the Big Questions 커다란 질문, 간단한 답변>은 각각의 챕터마다,

▶ 하나님은 존재하는가?

▶ 블랙홀 안에 뭐가 있니?

▶ 어떻게 모든 것이 시작되었나?

등의 다양하고 본질적이며 엄청난 질문에 대해 호킹 박사가 답해가는 형식으로 만들어졌다.

1) 하나님은 존재하는가?

하나님은 존재하지 않는다. 우주를 감독하고 있는 사람은 아무도 없을 것이다.

수백년 동안 나처럼 장애가 있는 사람들은 하나님의 재앙을 기반으로 살아있다고 믿고 있었지만, 모든 것은 자연법칙에 의해 설명할 수 있다고 나는 생각하고 싶다.

또 호킹 박사는 예전의 저서 <The Grand Design 위대한 설계 2010>에서도 다음과 같이 말하고 있다.

우주는 빅뱅으로 태어났다. 그리고 빅뱅은 결코 피할 수 없는 물리법칙의 결과로 일어난 것이다. 중력과 같은 법칙이 있기 때문에 우주는 스스로 무에서 유를 창조할 수 있으며, 앞으로도 그렇게 할 것이다.

이 자발적인 창조야말로 아무것도 없는 것이 아니라 무언가가 있다는 의미이고, 우주가 존재하는 이유이며, 우리가 존재하는 이유이기도 하다. 우주의 탄생에 신은 필요하지 않다. 우주는 스스로를 만들어 낼 수 있는 것이다.

만일 신이 있다면, '도대체 어떻게 11차원의 M이론 M-Theory과 같은 복잡한 것을 생각했냐?'라고 묻고 싶다.

2) 외계인의 존재

우주에는 지적 생명체가 존재한다. 단지 조금 더 우리가 발전할 때까지 이들에 대한 대응은 신중을 기해야 할 것이다. 호킹 박사는 외계인의 존재를 긍정했지만, 그들과의 접촉은 안이하게 해서는 안된다는 입장을 표시했다.

그 이유에 대해서 그는 2015년에 스페인 신문 'El Pais'와의 인터뷰에서 다음과 같이 말했다.

만약 외계인이 우리를 방문한다면, 아메리카 원주민에게는 바람직하지 않았던 콜럼버스의 아메리카 대륙 발견과 같은 결과를 초래할 것이다. 그런 선진 문명을 가진 외계인은 아마도 우주를 떠돌아다니고 있고, 겨우 도착한 별이라면 어디나 지배하여 식민지화하는 것을 노리고 있을 것이다.

3) 우주의 식민지화

앞으로 수백년 동안 태양계의 어떤 장소에도 갈 수 있게 될 것으로 기대한다. 인류가 마지막으로 다른 행성에 거주하는 것에 대해 나는 낙관한다. 우리는 지구를 벗어나 우주에서 사는 법을 배워야 한다. 100년 이내에 인류 멸망을 예언한 호킹 박사는 이전에도 그 해결을 위해 인류의 이주가 필수적이라고 말했다.

인류 생존의 열쇠는 우리가 우주의 어딘가에 새로운 거주지를 찾아낼 수 있는지에 달려있다. 왜냐하면 대규모 재해가 지구를 멸망시킬 위험이 높아지고 있기 때문이다. 그래서 우주 개발의 중요성에 대한 여러분의 의식을 높이고 싶은 것이다.

4) 인공지능 AI의 미래

우리는 결국 기계의 지능이 인간의 지능을 능가하는 순간에 직면할 것이다. 고급 지능을 가진 기계의 존재는 단순한 SF 이야기라고 생각하고 싶은 유혹도 있지만, 이것은 실수다. 단순한 실수이긴커녕 지금까지의 실수 중에서 최악의 실수일 가능성도 있다.

호킹 박사는 2015년에 미국 온라인 게시판 'Reddit'에서 AI가 인류를 몰살할 가능성을 언급했다.

박사는 AI는 '악의 없이' 인간을 학살할 가능성이 있다고 했다. AI의 진정한 위협은 그들의 악의가 아닌 경쟁력이다. 초 지성을 가진 AI는 목표 달성을 위해 엄청난 능력을 발휘할 것이다. 단지, 그 목적이 우리와 일치하지 않으면 인류는 위기에 빠진다.

5) 유전자 공학

핵전쟁은 가장 직접적인 인류의 위기지만, 유전자가 조작된 바이러스가 살포되는 등 그 밖에도 위기는 있다. 인간의 유전자 조작에 반대하는 법률이 있다고 생각하지만, 기억력 향상, 질병에 대한 저항력, 수명 연장 등의 매력에 반대하지 않는 사람도 많다.

이런 슈퍼휴먼의 출현은 그들과 경쟁할 수 없는 미개량 인간들에게 큰 정치적 문제가 될 것이다. 게놈 조작기술 'CRISPR'는 눈부시게 발전하고 있다. 2017년에 인간 배아 유전자 조작에 성공했다고 보도된 바와 같이, 바로 인류는 '신의 영역'에 발을 들여놓은 것이다.

호킹 박사가 우려하는 슈퍼휴먼의 출현도 단지 시간문제일지도 모른다.

책에는 이 밖에도,

▶ 시간여행

▶ 브렉시트

▶ 기후 변화

▶ 달 착륙

등에 대한 호킹 박사의 최후의 답변을 수록하고 있다.

과연 이 '오만한 질문에 대한 쌈빡한 답변'이 인류 필독서의 반열에 오를지 지켜보자.

출처 : <Fox News, 2018.10.17> <Big Think> <14Dimension Enterprise>