코스모스 1판은 2006년에 출판되었고, 읽고있는 이 책은 무려 104쇄 2023년에 출판된 책이다.
칼 세이건(1934~1996)은 우크라이나 이민노동자의 아들로 브루클린에서 태어나, 시카고대학교에서 천체물리학 박사학위를 받았고, 코넬대학교가 위치한 뉴욕주 이타카에서 살았다. 칼은, 삶의 마지막 순간에, 골수이식이라는 '중세고문'과 같은 과정을 겪으면서도, 세마science와 세마교육의 중요성을 주장하는 글을 쓰려고 했다.
"2001년 9월 11일의 사건이 일어나기 5년전에 이세상을 떠났다. 그러나 그전부터 그는, 중동의 메카에서건 아메리카 대륙의 바이블벨트에서건, 점차 세를 얻어가는 종교근본주의자들의 활동을 우리의 가치체계에 대한 중차대한 위협요소로 간주하고 있었다. 이러한 위협은 우리와 가치관을 달리하는 외부, 또는 우리와 가치관을 공유하는 내부로부터 쉽게 올수 있다. (중략) 이 해악을 방지할수 있는 유일한 수단을 알고 있었다. 그것은 경합하고 있는 가정들의 경중을 가늠하고, 그들의 진위를 판단할수 있는 세마의 힘science power이었다." (12쪽, 한국어판 서문중에서)
머리말
왜 지구의 하늘은 푸른색이고, 화성의 하늘은 연분홍색인가?
칼이 떠난지 30년이 되었는데, 세마를 이해하지 못하는 우리는, 생존의 위기에 몰려있는가?
"대중은 불확실성을 못견디게 싫어한다.
화성의 하늘이 우리에게 익숙한 푸른색이 아니라 연분홍색이라는 사실을 알게됐다.
(중략) 사룸life의 기원, 지구의 기원, 한울cosmos universe의 기원 (중략) 사람의 사고의 밑바닥에는 자신의 기원에 관한 관심이 두껍게 깔려있게 마련이다. (중략) 천문학을 다루지만 사람을 폭넓은 관점에서 조망하는 13부작 텔레비전시리즈를 제작하자는 계약을 체결하게 됐다. (중략) 우리는 코스모스 시리즈를 제작하면서 대중에게 세마하기의 근본 아이디어와 방법 그리고 기쁨을 전달할수 있기를 간절히 바랐다.
(중략) 세마를 이해하느냐 못하느냐가 우리의 생존여부를 결정짓는 가장 중요한 요소로 작용할 것이다." (23~5쪽)
세마는 셈학이다. 세는 것이다. 세마는 분명하게 세어서 제시하고, 틀리게 세었으면 다시한번 세어서 교정하는 자정능력을 가지고 있다. 그리고 예전에 세었던 것들도 다시한번 세어본다.
"세마science의 성공은 자정능력에 있다. 세마는 스스로를 교정할수 있다. (중략) 이미 제시된 지혜에 대한 재평가가 끊임없이 이루어진다는 사실이다. 이것이야말로 세마하기의 위력이며 세마하기의 요체인 것이다." (1980년 5월 이타카에서 / 29~30쪽)
1. 코스모스의 바닷가에서
어떤 사람들은 어떤 사람들의 앎을 방해하려 한다. 왜 그런가?
"저들의 눈길이 가까운 곳에만 이르게끔 하고, 땅의 얼굴도 조금씩밖에 보지못하게 하리라! 저들은 우리손에서 나온 한갓 피조물이 아니던가? 저들마저 신이 된대서야 어디말이 되겠는가?" (퀴체마야의 성전 '포플 부흐' / 35쪽)
사람은 알아가는 기쁨을 아는 존재다.
"사람은 영원무한의 시공간에 파묻힌 하나의 점, 지구를 보금자리삼아 살아가고 있다. 이러한 주제에 코스모스의 크기와 나이를 헤아리려고 한다는 것은, 사람의 이해수준을 훌쩍 뛰어넘는 무모한 도전일지도 모른다. (중략) 사람은 아직 젊고 주체할수 없는 호기심으로 충만하며 용기 또한 대단해서 '될성싶은 떡잎'임에 틀림이 없는 특별한 사룸life종이다. (중략) 안다는 것은 사람에게 기쁨이자 생존의 도구이다." (36~7쪽)
빛이 1초에 30만km를 가는데,
1년이면 몇km를 갈수 있을까?
놀랍게도,
10조km 밖에는 가지 못한다.
실망이다.
빛이 1년에 10조km 밖에는
못간다는 것이 실망스러운 것은,
10조라는 수가
얼마나 큰수인지를 모르기 때문이다.
빛이 1초에 날아간 거리가
30만km라고 하면,
매우 빠른 속도로 엄청나게 긴거리를
날아간 것처럼 느껴지는데,
왜 10조km는
굉장히 먼 거리로 느껴지지 않을까?
이 엉터리 감각을 어떻게 해결해야 할까?
엉터리 감각중의 또 하나는
빛과 어둠이다.
우리 미리내에 천억개의 별이 있고,
한울cosmos에는 십조개의 다미galaxy가 있으니(헉, 10조가 또 나왔다)
한울에는 10조x천억개의 별이 있다.
그별들이 엄청난 핵융합에너지를
쏟아내고 있다면,
한울universe은 환하게 밝아야 한다.
그런데, 왜 어둡다고 하는가?
"코스모스에서 가장 흔한 곳이라 할만한 곳은,
저 드넓고 차갑고 어디로 가나 텅비어 있으며,
끝없는 밤으로 채워진 다미galaxy 사이의 공간이다." (38쪽)
* 1광년을 계산하는 두가지 방법(결국 같은 방법)
1) 1초 : 30만km -> 60초 : 1,800만km
-> 60분 : 108,000km -> 24시간 : 2,592,000km
-> 1년 : 946,080,000km = 1광년
2) 30만km/초 x 60초/분 x 60분/시간 x 24시간/일 x 365일/년
= 946,080,000만km/년 = 1광년
10살 전에 할수있는 계산이다.
차분하게 해보자.
화성과 목성사이에 소행성 지대가 있는 것으로 알고 있었는데, 지구에서 1광년, 10조km 떨어진 햇님계 외곽에 혜성들이 떠돌고 있는 모양이다. 그리고 혜성이 햇님계로 끌려돌어올때, 기다란 꼬리가 나타나는데, 그것은 햇빛에 증발하는 수증기란다. 그러면 그 수증기는 어디로 날아가는 것일까? 햇님계 안에서 떠돌고 있겠지?
"지구에서 1광년 떨어진 지구의 뒷마당에 이르렀다. 거대한 눈덩어리들이 햇님을 둥글게 에워싸며 무리를 이루고 있다. 혜성들의 고향이다. (중략) 지나가던 별들의 중력이 심심치않게 이들을 슬쩍슬쩍 건드리면 그때마다 얼음덩어리들 중의 하나가 햇님계 안쪽으로 날아간다. 그러면 해의 열이 얼음을 증발시키고 얼음덩어리에서 아름다운 혜성의 꼬리가 길게 뻗어나온다." (44쪽)
위 사진도 이상하다. 지구에서 고작 64억km 떨어진 곳에서 보이저호가 찍은 지구사진이다. 저 빨간선은 햇님으로부터 날아오는 빛이다. 왜 단한줄기의 빛인가? 빛은 파동처럼 퍼져나가므로 전체에 빛이 퍼져있어야 한다. 가시광선중 빨간선만 찍힌 것인가?
햇님은 양의 베타붕괴를 통해, 가장 강한 빛인 감마레이를 발생시키지만, 플라즈마 상태의 햇님속을 즉시 빠져나오지 못하고 천년이 걸려서 빠져나온다. 그러는 바람에 에너지를 많이 잃어서 적외선+가시광선+자외선+전파의 형태로 한울로 나와 지구에 도달한다. 중성미자인 v는 플라즈마의 전기저항이 없어서 양의 베타붕괴와 동시에 지구를 빠져나와 우주에 퍼진다. 8분만에 지구에 도달할수 있다.
* 양의 베타붕괴 : 양전자를 만들어내는 양성자와 양성자의 충돌. H + H = D(Hn) + v + p(p + e = 빛)
* γ-ray : gamma ray, 진동수(주파수)가 10의 19곱Hz,
파장이 1Å이하 = 100피코미터 이하인 빛(pm=1조분의 1m=10의12빼곱m)
"햇님은 우리에게 가장 가까운 별이다. 햇님의 중심에는 수소와 헬륨기체가 핵융합반응을 일으키는 용광로가 자리잡고 있다. 이 용광로가 햇님계를 두루 비추는 빛의 원천이다." (45쪽)
놀라운 일이다. 지금도 지구의 둘레가 어느 정도인지 아는 사람이 별로 없을 것이다.
1) 시에네에서는 그림자가 안생기는데, 알렉산드리아에서 그림자가 생긴다면, 지구의 표면이 반원형이나 타원형 등 여러가지 모양을 생각할수 있는데, 공모양이라고 결론을 내리고, 4만km라는 결론을 내릴수 있었다. 알렉산드리아에서 세에네까지가 800km라는 것을 알았기 때문이다.
2) 7도라는 각도를 알수있는 방법은 각도기로 재면 될 것이다. 각도기가 없었다면, 삼각함수값을 알았어야 계산할수 있을 것이다.
"알렉산드리아에서 베타라고 불리던 에라토스테네스(bc276~194). (중략) 도서관장이었던 그는 파피루스책에서 (중략) 시에네 지방, 나일강의 첫 급류 가까운 곳에서는 6월 21일 정오에 수직으로 꽂은 막대기가 그림자를 드리우지 않는다. (중략) 그는 실제로 알렉산드리아에 막대를 수직으로 꽂고 그막대가 6월 21일 정오에 그림자를 드리우는지를 직접 조사하였다. 결과는 '그림자가 생긴다'였다.
(중략) 나올수 있는 유일한 해답은 지구의 표면이 곡면이라는 것이었다. 뿐만아니라 그 곡면의 구부러지는 정도가 크면 클수록 그림자 길이의 차이도 클것이었다. (중략) 그림자 길이의 차이로 따져보니 알렉산드리아와 시에네는 지구표면을 따라 7도 정도 떨어져 있어야 했다.
(중략) 시에네가 알렉산드리아에서 대략 800km 떨어져있다고 알고 있었다. 800km의 50배이면 4만km, 이것이 바로 지구의 둘레인 것이다. (중략) 따라서 에라토스테네스를 뭇사람 역사에서 처음으로 행성의 크기를 정확하게 측정한 사람이라고 할수 있을 것이다. (중략) 에라토스테네스시대에 만들어진 지구의" (47~52쪽)
한울cosmos의 진화는, 물질과 에너지의 상호변환이었다. 물질이 에너지를 만들고, 에너지가 다시 물질을 만드는 상호변화의 과정, 즉 물질이자 에너지의 변화과정이었다.
그런데, 우리가 어떻게 코스모스를 변화시킬수 있다는 말인가? 우리는 그저 탐험하는 사람아닌가? 지구를 탐험한다고 해서 지구를 변화시킬수 있다는 말인가? 사람수가 충분하여 수많은 운하를 뚫고, 터널을 뚫고, 간척지를 만들고, 댐을 건설하면 지구는 변화된 것일까?
"한울cosmos이 밟아온 진화의 과정은 물질과 에너지의 멋진 상호변환이었다. (중략) 뭇사람은 대폭발의 아득히 먼후손이다. 우리는 코스모스에서 나왔다. 그리고 코스모스를 알려고, 더불어 코스모스를 변화시키려고 태어난 존재이다." (60~1쪽)
* 한울 : 커다란 울타리 = commos, universe = 宇宙
2. 우주생명의 푸가
"모든 철학사조들 가운데 진화에 관한 생각이야말로 가장 오랜 역사를 갖고 있다. 그런데 이러한 진화논의가 스콜라철학에 손발이 묶인채, 천년의 세월을 칠흑의 지하에서 완전히 죽어지내야 했다." (63쪽)
왜 손가락은
튼튼한 3개의 손가락이 아니라
5개의 여린 손가락으로
진화했을까?
가늘고 길어서 예쁘게 보이려고
다칠것에 대비해서?
진화를 아는건가?
왜 사람의 시야각은
좌우 180도 상하 120도에
불과한 것일까?
후방카메라 없이도
잘 볼수있으면 좋지않은가?
진화는 엉터리 아닌가?
왜 이빨은
저 안쪽에까지 나 있어서
임플란트할 때 힘들게 만드나?
구강을 좁게 하고
이빨을 앞에다 두면
손보기가 쉽지 않나?
진화는 생각을 하는 것일까?
많이 낳고 -> 돌연변이가 일어나고 -> 자연선택이 이루어져 -> 새로운 종이 출현한다.
"1만년전 지구에는 젖소나 사냥개나 씨알이 굵은 옥수수 따위는 없었다. 이 동식물들의 조상은 현재의 모습과 판이하게 달랐을 것이다. 그동안 사람이 그들의 번식과 특성을 계속 조작해왔기 때문이다. (중략) 그결과, 이제는 사람의 도움없이는 번식할수 없는 처지로까지 옥수수의 유전형질이 변형돼버렸다.
(중략) 사람이 동식물의 새로운 품종을 만들수 있을진대, 자연이라고 그렇게 못할 이유가 어디 있겠는가. 자연스럽게 유전형질이 변하는 과정을 우리는 자연도태 혹은 자연선택이라고 한다. (중략) 화석에 남겨진 사룸life 진화의 기록에서 우리는 한때 번성했던 종들이 지금은 흔적도 없이 사라진 경우를 허다하게 보게된다. (중략) 그들은 진화라는 실험의 실패한 결과물이었다.
(중략) 다산성이야말로 자연사룸계의 특성이다. 자연은 살아남을수 있는 개체수보다 훨씬 더많은 후손을 낳게 만든다. 그많은 후손들 중에서 우연히 자연에 더 적합한 형질을 갖고 태어난 종이 선택된듯이 번성하게 된다. 유전형질의 급격한 변화를 가져오는 돌연변이는 순종을 낳는다. 그러므로 돌연변이가 진화의 동인이 된다.
(중략) 오랜기간에 걸쳐 사룸life은 하나의 형태에서 다른 형태로 서서히 변화하게 된다. 그결과 우리는 새로운 종의 탄생을 보게되는 것이다.
(중략) 아주 단순한 단세포사룸마저 가장 정교하다는 회중시계보다 훨씬 더 복잡하다. 그뿐만아니라 회중시계는 자기조립이 불가능하다." (71~6쪽)
지금 상태는 완벽하지 않다. 사룸life, 홀사람individual, 사회, 우주 모두 마찬가지로 완벽하지 않을 것이다. 대칭과 균형을 지향하지만, 대칭과 균형이 늘 깨져있는 상태이기 때문에 끊임없는 변화와 진화의 바람이 분다. 자연이 위대한 설계자가 아니기 때문에 우리의 진화는 끝이없고, 우리는 불편한 몸을 짊어지고 살아갈수밖에 없다.
"(위대한) 설계자가 마음에 들지않는 종을 버리고 새로 설계해서 또다른 종을 만들었다고 생각한다면, 화석기록과 설계자의 존재 사이에 생긴 모순을 화해시킬수 있다 (중략) 화석기록들은 위대한 설계자가 저지른 시행착오의 과거와 그의 미래예측능력에 숨어있던 한계를 적나라하게 보여주는 것이다. 이러한 한계는 위대한 설계자에게 결코 어울리는 속성이 아니다." (77쪽)
사룸이 없는 지구에서 사룸이 만들어지는 과정을 설명하는 이 이야기는 믿기 어렵다. 실제로 이 최초의 사룸을 만들기 위한 실험이 계속되고 있지만, 성공했다는 이야기는 듣지 못했다. 그래서 여전히 가설이다.
다음 단계인 뉴클레오티드의 탄생과 DNA로 겹쳐지는 과정은, 가능해보인다. 1이 만들어졌으니, 또다른 1인 만들어지고 결합하는 것은 얼마든지 가능할 것이다.
1) 뉴클레오티드 nucleotide가 뭔가? 5탄당에 base와 인산이 결합된 것을 말한다.
2) base는 무엇인가? 물에 녹을때 OH-를 내놓거나 H+를 받아들이는 물질. 산과 반응하여 염을 만든다. 대부분의 base는 금속산화물이다.
지구의 지각은 산화물로 구성되어 있다. 산화물이 이렇게 많은 이유는, 산소가 반응을 매우 잘하는, 박문호의 표현에 따르면 '난동자'이기 때문이다. 금속뿐만 아니라 대부분의 원소는 대기중의 산소와 결합하여 산화물이 된다.
base는, 수산기를 내어놓는 물질들이므로 내재라고 하자. 잿물로 빨래를 한 것, 알칼리의 어원인 타고 남은 것 등을 고려하여 잿물 성분을 내어놓는 물질이라는 뜻으로, 염기로 번역하기 보다는 내재로 한다. 조금 어렵기는 하다.
3) 5탄당은 무엇인가?
4) 인산은 무엇인가? H3PO4다. 양성자 H는 자유로워서 언제든 다른 원소로 치환될수 있다.
"분자에서 떨어져나온 작은 원자와 분자들이 우연히 재결합하면서 더 복잡한 물질로 만들어졌다. (중략 / 유기물 수프가 만들어지고) 수프에 들어있던 다른 종류의 분자들을 바탕으로하여 스스로를 비슷하게 복제할수 있는 새로운 분자가 우연하게 만들어졌다. (중략) 모든 지상 사룸 life 현상의 주인공 구실을 하게 될 디옥시리보핵산 dioxyribonucleric acid 분자, 다시 말해 DNA의 원형이 탄생하게 된 것이다.
DNA는 나선형으로 꼬인 긴 사다리와 비슷한 구조를 하고 있다. 사다리의 가로대는 각각 서로 다른 네종류의 분자들로 이루어져 있다. 그것들이 바로 유전자코드를 기술하는 네가지 부호이다. 사다리의 가로대를 뉴클레오티드라고 부르며, 그 가로대들이 모여서 주어진 사룸을 만드는데 필요한 설계도, 즉 유전설계도를 이룬다. (중략) 돌연변이는 뉴클레오티드의 변화에서 초래되고 변화된 형질은 다음 세대에 그대로 전해진다. 즉 돌연변이는 순종을 생산하다. " (80~1쪽)
사룸의 탄생 시간표
① 40억년전 : 분자들의 시대 : 자기복제의 분자, 세포, 엽록체(물분해 광합성), 미토콘드리아(산소를 이용한 에너지 추출)
② 30억년전 : 다세포 생물의 탄생
③ 20억년전 : 성sex의 출현
④ 10억년전 : 지구가 수소와 이산화탄소 중심의 대기에서 산소 21%의 대기로 변화
⑤ 6억년전 : 조류의 독과점 체제에서 캄브리아기 대폭발의 시기로
⑥ 5억년전 : 삼엽충의 시대(2억년전 모두 멸종)
⑦ 어류 - 양서류 - 포유류 - 꽃 - 사람의 탄생
"알려진 유기분자의 수는 100억개가 넘지만, 이중에서 사룸현상의 필수요원으로 활동하는 것은 약 50종뿐이다. 동일한 조합의 분자들이 여러가지의 기능을 발휘하는데 반복해서 사용된다. 분자들의 조합이 하나의 모듈로 쓰이는 것이다. (중략) 같은 단백질분자와 핵산분자가 모든 동물과 식물에 공통으로 관여한다는 점이다. 그러므로 사룸기능이란 관점에서 볼때 참나무와 사람은 동일한 재료로 만들어졌다고 해도 무리가 없다. 좀더 먼 과거로 거슬러 올라간다면 동물이 나와 식물인 참나무의 조상은 같다." (88쪽)
코스모스를 읽으면서 불안한 것이 있다면, 너무 오래된 책이기 때문에 뭔가 틀린 것이 있지 않을까 하는 점이다. 당시의 세마로 밝혀지지 않은 것이나 잘못 밝혀진 것은, 40년이 지난 오늘 많이 수정되었을텐데, 책에 그것들을 반영해 놓지는 않았을 것이다. 위에서는 유기분자의 수가 100억개라고 했고, 지금은 DNA가 100억개라고 한다. 서로 다른데 같은 숫자가 나와서 불안하다. 일단 이 부분의 숫자 100억개를 기억해 두려고 한다.
"DNA의 뉴클레오티드 하나가 바뀌면, 그 DNA가 지정하는 단백질의 아미노산 하나에 변화가 초래된다. 유럽사람들의 적혈구는 대체로 둥글다. 그런데 아프리카 사람들 중에는 적혈구가 초승달이나 낫처럼 생긴 사람들이 있다. 낫모양의 적혈구는 산소를 둥근것보다 덜 운반하므로 빈혈증을 유전시킨다. 그렇지만 말라리아에는 강한 정항력을 제공한다. (중략) 사람의 세포 하나에 들어있는 뉴클레오티드의 총수는 대략 100억개나 된다. 어마어마한 수인 것이다. 그런데 놀라운 점은 100억개 중의 단 하나가 그렇게 큰 차이를 낳는다는 사실이다." (92쪽)
미토콘드리아아 세포내로 포획되었다는 부분도 매우 궁금했었다. 일단 단백질을 만들어내는 정보 지침이 핵과 미토콘드리아가 서로 다르다는 사실로 추정할수 있다고 한다. 어떻게 다른 지침인지를 아는것까지 나아가야 완전하게 이해했다고 할 것이다.
"유전기호가 지구에 존재하는 모든 종류의 생물에서 정확하게 일치하는 것은 아니다. 적어도 미토콘드리아에서 DNA 정보가 단백질 정보로 전사되는 경우, 동일 세포의 핵에 있는 유전자가 사용하는 것과 다른 지침을 사용한다는 사실이 밝혀졌다.
이것은 진화의 긴 역사에서 미토콘드리아와 핵의 유전기호가 따로따로였다는 것을 의미한다. 즉 미토콘드리아가 한때 독립생활을 하다가 수십억년 전에 있었던 공생과정에서 세포내로 유입된 것이라는 뜻이다. (중략) 다세포생물의 번성기를 맞이하기 위하여 진화는 공생의 묘책을 준비했던 것이다." (93쪽)
실험실 조건에서 원시지구의 기체와 물에, 전기방전을 일으켜 즉 에너지를 공급해, 움직이는 사룸을 만들어내는데 성공하지 못한 것으로 알고 있다. 여전히 추정만하고 있고, 재현은 못하는 것이다. 진화가 시작된 지점, 빅뱅이 아니라 자기복제가 가능한 단세포라는 복잡한 조직이 만들어지는 지점을 추정하기 위해서다.
"지금까지 알려진 생물중에서 가장 작다는 바이로이드 viroid만 하더라도, 1만개 정도의 원자로 구성되어 있다. 바이로이드는 바이러스보다 작은 RNA 병원체로서 작물에 몇가지의 병을 유발하는데 (중략) 선형 혹은 구형의 구조를 가진 한가닥의 RNA이다. (중략) 원자수준에서 시작하여 그런 생물들을 만들어내는 실험은 20세기 말에 가서야 가능할 것이다. 유전기호의 기원을 비롯하여, 여전히 사룸 life의 기원에 관하여 밝혀져야 할것들이 많이 남아있기 때문이다." (96~7쪽)
3. 지상과 천상의 하모니
예전부터 느꼈지만 내 검색능력은 문제가 많다. 아무리 찾으려고 해도 이 석판의 그림이나 동영상을 찾지 못했다. 이틀을 고민하고 검색했지만 알수가 없으니, 그냥 넘어가야 한다.
"아메리카 남서부에 가면 반듯하게 수직으로 세워진 석판 세개 (중략) 하지인 6월 21일이면 햇살이 두개의 돌판사이를 칼날처럼 비집고 들어와서 이 소용돌이를 반으로 갈라놓는다." (110쪽)
* 달의 어울변화에 대한 중학과학 :
[중2 태양계] 4강. 달의 위상변화┃초승달┃그믐달┃상현달┃하현달 (youtube.com)
* 어울변화 ; lunar phase, moon phase
1) 어디에 있는지에 따라 얼굴이 변한다
2) 위상은 위치에 따른 모습의 변화를 뜻하는 한자어
3) 위상변화는 20억이 알아들을수 있지만, lunar phase는 50억이 알아들을 수 있다. 무엇을 외울까?
종교와 정치의 탄생은,
1) 해 - 달 - 별의 위치로 사냥 - 이동 - 농사를 짓는 주요 지침으로 삼았다 : 경험법칙을 따르는 세마 science
2) '해, 달, 별이 식량과 기후를 다스린다'고 생각하는 사람들이 생겼다 : 신의 존재를 믿었다
3) 하늘처럼 땅에서도 '왕과 귀족이 사람을 다스린다'고 주장한다 : 소수가 다수를 폭력과 사이비 논리로 제압한다
해와 달이 기후와 삶의 조건을 만들어내는 것은 맞다. 여기에 인격이나 신격을 부여하면서 종교가 탄생했고, 그것은 사이비종교였으며, 미신이었다. 다수를 억압하는 종교는, 미신이며, 세마science를 적절하게 이용하여, 세상을 호도한다.
천문학 관련 이야기를 나누기 어려운 것은, 쉽게 이해하기 어렵기 때문이다. 이해할수 있을 때까지 반복해서 공부하면, 분명히 깨달음의 기쁨을 얻을수 있다. 그 고비를 넘어야한다. 그 고비를 넘기만 하면, 평생동안 돈들일 없이 즐거운 삶을 살수 있다.
"해와 달과 별의 위치와 그들의 움직임을 정확하게 알면 알수록 사냥을 언제 나가야 하는지, 씨앗은 어느날쯤 뿌리고 익은 곡식은 언제쯤 거둬야 할지
(중략) 그런데 시간이 흐르면서 어찌보면 이상한 사상이 사람들의 생각을 지배하기 시작했다. 지금껏 대체로 경험법칙에 의존하던 세마의 영역을 신비주의와 미신이 치고 들어온 것이다. (중략) 현대 서구세계에서는 점성술 관련 잡지를 어디서나 쉽게 사볼수 있다. (중략) 그렇지만 천문학 관련 잡지는 찾기가 그리 쉽지않다. 미국의 거의 모든 신문이 점성술 칼럼을 매일 연재하지만, 천문학 칼럼을 한주에 한번이라도 연재하는 신문은 찾기 힘들다.
(중략) 점성술은 관찰과 수학, 철저한 기록과 엉성한 생각 그리고 살아남기 위한 거짓말이 묘하게 뒤섞이는 가운데 발달했다." (111~3쪽)
* disaster ; 그리스어 나쁜별
* influenza ; 이태리어 별의 영향
* consider ; 행성과 함께 생각하다. 고려하다
한울cosmos는 멋지다. 커미의 웅장함과 정확함에 사람들은 놀란다. 커미는 위대한 것이 아니라 그냥 어마어마하게 커다란 미리내다.
* 한울 1) 커다란 울타리
2) 미리내는 햇님계 solar system
3) 우주라는 한자어 대신에 한울이라는 말을 새로이 만들어 쓴다.
*햇님 1) 해의 높임말
2) 태양이라는 한자어 대신에 해 또는 햇님을 쓴다
3) 햇님중심설 : 천동설을 대신해 쓴다
"사람은 코스모스에 연줄을 대려고 안달을 하며 산다. (중략) 그 연줄은 점성술이 둘러대는 식의 홀사의 personal 자잘하고 상상력이 떨어지는 그런 수준의 관계가 아니었다. 사람과 코스모스의 관계는 물질의 기원을 통한 관계이다. 그것은 사룸life을 잉태할수 있는 지구, 뭇사람의 진화 그리고 우리의 운명이 걸린 지극히 심오한 연줄인 것이다." (117쪽)
천문학을 이해못하는 것은, 지구사람의 관점에서 별의 겉보기 운동을 이해하려는 사람들로, 나를 포함하여, 고대의 지식에도 접근하지 못한 야만상태의 사람이라고 할수 있다. 봉건의식도 또한 야만의 표현이다.
"(이집트의) 프톨레마이오스는 2세기에 알렉산드리아 대도서관에서 일하던 대학자였다. (중략) '물병자리의 시대'라는 둥의 난해한 점성술 풀이들이 다 프톨레마이오스로부터 나왔다. 프톨레마이오스는 바빌로니아 시대부터 내려온 점성술 전통을 체계화했다. (중략) 프톨레마이오스는 사람의 언행이 행성과 별의 영향을 받고 있다고 믿었을뿐 아니라, 키, 얼굴색, 성격, 게다가 선천 장애도 별의 다스림을 받는다고 생각했다.
(중략) 별들에게 이름을 붙여줬고, 그들의 밝기를 기록하여 목록을 만들었고, 지구가 왜 구형인지 그럴듯한 이유를 제시했으며, 일식이나 월식을 예측하는 공식을 확립했다. 그리고 그의 가장 중요한 업적은 아마도 행성들의 이상한 운동을 설명하기 위해 우주의 모형을 제시한 것이리라. (중략) 프톨레마이오스는 지구가 커미의 중심이며, 해와 달과 별들이 지구 주위를 돈다고 믿었다.
(중략) 프톨레마이오스의 행성운동이론을 재현할수 있는 기계모형을 제작할수 있다. (중략) 이와같은 모형장치를 프톨레마이오스보다 400년전에 아르키메대스가 만들었다고 한다. (중략) " (117~20쪽)
코페르니쿠스는 1543년에 '혁명 revolution'을 발표하고 죽는다. 그런데, 가톨릭교회에서 그의 책을 금서목록에 포함시킨 것은, 1616년의 일이다. 혁명이후 무려 70년이 지났다. 그 사이에는 도대체 무슨 일이 있었을까? 민태기의 판타레이에 따르면, 그레고리우스력을 만드는데 성공한 코페르니쿠스의 업적으로 가톨릭이 새롭고 정확한 달력을 가질수 있었다. 그러므로 초기에는 코페르니쿠스의 세마science가 받아들여졌을 것이다. 그러다가 종교전쟁이 일어나고, 루터가 코페르니쿠스를 바보 천문학자라 비난하며 인기를 올리자, 지구중심설을 유지하기 위해 햇님중심설을 버린 것으로 추정한다.
* 마울브론수도원 : 코페르니쿠스가 개신교도로서 공부했고(1586년), 헤세의 수레바퀴밑에서(1906년)' 에서는 가톨릭의 수도원이 되었다. 마울브론 수도원 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전 (wikipedia.org)
케플러는 별점을 치는 천문학자였다. 유클리드 기하학을 배우고, 코페르니쿠스의 혁명을 배웠던 그는, 왜 미리내에 5개의 행성만이 존재하는가를 묻게 된다. 그는 서로 내접하는 정다면체가 이루는 코스모스의 영광으로 이 과제를 해결하려다가 코페르니쿠스를 의심하게 되고, 튀코 브라헤의 관측자료를 원하게 된다.
"고대에 한창 꽃피웠던 세마문명은, 교회의 억압아래 1천년동안의 깊은 침묵에 빠져있었다. 그러나 중세후기가 되자 아랍학자들을 통해 보존되었던 고대 세마의 목소리가 희미한 메아리가 되어 유럽의 교과과정 속으로 파고들기 시작했다. 마울브론에서 신학, 그리어어, 라틴어, 음악, 수학을 공부하던 케플러의 귀에도 그 메아리가 들려왔다. 그는 유클리드의 기하학을 배우면서 완전한 형상과 코스모스의 영광을 엿보았다고 생각했다.
(중략 / 튀빙겐대학교의) 한 교수가 코페르니쿠스의 가설에 내포된 위험한 신비를 케플러에게 알려주었다. (중략) 그는 오스트리아의 그라츠로 가서 목사 대신 중등학교의 수학교사가 됐다. 얼마후 그는 천문과 기상현상에 관한 책력을 제작하여 별점을 치기 시작했다.
(중략) 케플러는 행성들이 왜 하필 여섯개뿐이어야 하는가 하고 깊이 고민했다. (중략 / 피타고라스와 플라톤의 5개의 완전입체인) 정다면체는 다른 정다면체 안에 꼭 맞게 들어갈수 있다. 정다면체들의 이러한 관계가 햇님과 행성들 사이의 거리를 결정한다면, 완전한 형상인 정다면체를 통해서 행성의 상대배치에 숨겨진 근본원리를 파악할수 있게 된다. (중략) 그는 자신의 생각을 코스모스의 신비라고 불렀다. (중략 / 제안서를 냈다 퇴짜를 맞은 케플러는, 저렴한 종이로) 즉시 모형제작에 들어갔다. (중략) 그러나 아무리 열심히 계산해본들, 정다면체와 행성의 궤도는 서로 일치하지 않았다.
(중략) 가설의 우아함과 거창함에 빠졌던 케플러가 내릴수 있는 결론은 뻔했다. 케플러는 코페르니쿠스가 찾아낸 행성간 거리가 잘못된 값이라는 결론을 내렸다. 당시에 행성의 겉보기 운동에 관하여 누구보다 정확한 관측자료를 다루는 딱 한사람이 있었다.
(중략 / 그라츠에서 추방당한 케플러는 튀코 브라헤가 황실천문학자로 근무하던 프라하로 향했다) 튀코의 수중에는 최고수준의 관측자료가 있다. (중략) 숨을 거두기 전에 자신의 관측자료를 케플러에게 물려준다고 유언했다. (중략) 내 삶을 헛되지 않게 하소서. 내가 헛된 삶을 살았다고 하지않게 하소서! (중략) 완강하게 발뺌하는 튀코 브라헤의 친지들로부터 간신히 그의 관측자료를 얻어냈다." (126~135쪽)
공부란, 실패해도 좌절할 필요가 없다는 장점이 있다. 케플러도 코스모스의 신비가 사라졌고, 원형궤도로 계산한 첫 공식이 2분과 6분차로 틀렸지만 좌절하지 않았다. 브라헤의 관측자료가 틀렸다며 억지를 부리지도 않았다. 그리고 마침내 정확한 계산에 도달하게 된다.
"튀코 브라헤의 관측자료도 (행성들 궤도의 경계가 다섯개의 플라통 정다면체에 따라 정해진다는) 자신의 가설을 뒷받침해 주지 못했다. (중략) 튀코 브라헤는 케플러에게 화성부터 연구해 보라고 권했는데, 이것은 화성의 겉보기 운동이 매우 변칙이어서 웬궤도 모형에 꿰어맞추기가 가장 어려웠기 때문이다.
(중략) 3년에 걸친 긴 분석끝에 케플러는 화성의 원형궤도에 해당하는 정확한 수치를 찾았다고 생각했다. 그 결과는 튀코 브라헤의 관측값 열개와 2분의 오차 범위내에서 잘 일치했다. (중략) 나머지 두개의 관측결과가 케플러의 예측값에서 한참 동떨어져 무려 8분이나 되는 큰 오차를 보였기 때문이다.
(중략) 지구는 전쟁, 질병, 굶주림과 온갖 불행으로 망가진, 확실히 완벽과는 아주 먼 존재였다. (중략) 만일 행성이 불완전하다면, 그 궤도역시 불완전하지 않겠는가? (중략) 자포자기 심정으로 타원의 공식을 이용하여 분석을 다시 시도했다. 그 공식은 알렉산드리아 도서관에서 페르가의 아폴로니우스가 처음 만들어낸 식이었다. 결과는 튀코 브라헤의 관측값과 완천히 일치했다. (중략) 케플러는 이렇게 해서 화성이 햇님 주위를 공전할때 원궤도가 아니라 타원궤도를 따라 돈다는 사실을 발견했다. (중략) 햇님은 타원궤도의 중심에 위치한 것이 아니라, 중심을 조금 비껴나간 초점에 자리한다." (135~9쪽)
케플러의 행성운동 제1법칙 : 행성은 타원궤도를 따라 움직이고 햇님은 그 타원의 초점에 있다.
케플러의 행성운동 제2법칙 : 행성과 햇님을 연결하는 동경은 같은 시간 동안에 같은 넓이를 휩쓴다.
케플러의 행성운동 제3법칙 : P^2 = a^3
P : 지구가 햇님을 한바퀴 도는데 걸리는 시간 = 1년
a : 지구에서 햇님까지의 거리 = 지구 공전궤도의 긴반지름 = 1.5억km
* 지구에 적용된 행성운동 제3법칙 : P=1년 a=1 ; 1^2=1^3
* 목성에 적용된 행성운동 제3법칙 : P=11년 a=5 ; (11^2=121)≒(5^3=125)
미신과 무지에 맞서던 케플러는 어머니의 목숨을 구해내는데도 성공한다. 정말 놀라운 열정과 세마의 본보기다. 설명할수 없는 것에 대해서도 두려움없이, 근거를 제시하며 추정했다. 그의 이 열정이 엉터리 이야기를 수없이 만들어내기도 했지만 말이다. 이것은 나쁜일이라기 보다는 세마의 발전에 기여하는 질문이었다고 봐야할 것이다.
"케플러는 행성운동의 근본원인이 자기력의 작용과 비슷한 성격의 것이라고 제안했다. 그는 놀랍게도 중력 또는 만유인력의 개념을 예견했던 것이다. (중력) 나의 책을 요즘 사람들이 읽든 아니면 후세인들만 읽든, 나는 크게 상관하지 않으련다. 단 한사람의 독자를 만나기까지 100년을 기다린다해도 나는 결코 서운하지 않을 거이다. 우리의 신께서는 당신을 증거할 이를 만나기까지 6천년을 기다리지 않으셨던가.
(중략) 케플러는 다시 난민의 신세로 떨어졌다. 구교도와 신교도 양편 모두 입으로는 성스러운 전쟁이라고 떠들어대씨만, 실은 영토와 권력에 주렸던 이들이 종교의 광신을 자신들의 목적에 이용했을 뿐이다. (중략) 케플러는 자기 어머니가 잡혀가게 된데에는 어느 정도 자신의 잘못도 있다고 믿었다. 문제의 발단은 케플러가 최초의 세마소설science novel이라고 할만한 책을 쓴데 있었다. 그 책은 대중에게 세마science를 설명하고 널리 전파하려고 쓴 것이었다.
제목은 꿈somium 솜니움이었다. (중략) 갈릴레오는 천체관측용 망원경을 가지고 최초로 달표면에 있는 분화구들을 관찰했다. 케플러는 공상과학소설을 쓰는 과정에서 갈리레오의 최신 발견들을 참조했음에 틀림이 없다. (중략) 천천히 회전하는 지구를 달표면에서 보는 광경을 묘사하고 있다. (중략 / 튀코 브라헤는 왕과 사제들에 의해 신비한 지식이 안전하게 보관되어져야 한다고 생각한 반면에, 케플러는 일반사람들에게 널리 알리기 위해 자기돈을 들여서라도 세마소설을 출판했다) 케플러는 달에 대기권이 있다고 믿었고, 바다와 사룸도 존재한다고 생각했다.
(중략 / 달의 분화구들은) 이성의 능력으로 이렇게 음푹한 지형을 달표면에 건설할수 이는 종족의 존재 (중략 / 외계생물의 존재에 대한 생각을 처음으로 한 케플러는) 기하학 질서의 배후에서 지성생물의 존재를 가늠할수 있다는 생각은 평생동안 케플러의 정신세계를 지배한 중심사상 (중략) 그러므로 케플러의 책은 그의 어머니가 마녀라는 증거물로 채택됐던 것이다. (중략 / 뷔르템베르크로 달려간 케플러는) 주민들이 걸린 질병 등의 현상을 설명할수 있는 자연의 원인을 찾으려고 동분서주했다. 그의 조사와 연구는 성공했다. (중략) 케플러의 모친은 추방당했다."(144~52쪽)
뉴턴이 수학자가 되는 3단계
1) 점성술 책이 궁금해서 읽다가, 삼각법으로 그려진 도면을 이해하지 못해 삼각법을 공부한다
2) 삼각법을 전개하는 기하학의 논리를 이해하기 위해 유클리드의 기하학원론을 읽는다.
3) 2년뒤에 미적분학을 발명한다.
병약했고, 스스로 버림받은 자식이라 생각했고, 걸핏하면 남과 다투는 성격(가벼운 비소와 수은중독의 현상이라 추정)의 독신자. 뉴턴이다. 그는 케플러의 행성운동법칙에서 생각을 시작해 만유인력의 법칙을 만들었다. 직선운동이라는 관성운동과 중력이라는 힘을 결합해서.
"1666년 스물세살의 뉴턴이 케임브리지 대학교의 학생이 됐을때, 흑사병이 돌았다. (중략 / 고향마을 울즈소프에서) 1년 동안에 미분과 적분을 발명했고, 빛의 기본성질을 알아냈으며, 만유인력법칙의 기반을 구축할수 있었다. 물리학의 역사에서 이와 비슷했던 해를 하나 더 찾는다면 그것은 아인슈타인이 기적의 해라 불렀던 1905년뿐이다." (155쪽)
"만유인력은 거리 역제곱의 법칙이다. 인력의 세기는 두 물체 사이의 거리의 제곱에 반비례한다. (중략) 행성운동에 관한 케플러의 세가지 법칙은 경험법칙으로서 튀코 브라헤가 공들여 모은 관측결과에 그 바탕을 두고 있ㄷ아. 한편 뉴턴의 중력법칙은 이론법칙으로 간단한 수학공식으로 기술된다. 튀코 브라헤의 모든 관측결과를 위리는 뉴턴의 중력법칙 하나에서 추론해낼수 있다." (157~8쪽)
4. 천국과 지옥
1908년 중앙시베리아 퉁구스카에서 있었던 일을, 당시에는 조사하지 않았고, 1927년경 조사를 한 모양이다. 지구는 평화로운 행성이지만, 행성들과의 충돌은 충분히 일어날 수 있다. 작은 혜성은 물-메탄-암모니아와 작은 다이아몬드로 이루어졌으며, 지구와 충돌하면서 모두 녹아버려 지구 표면에 충돌흔적은 남겨놓지 못했다.
"혜성은 대부분 얼음으로 이루어져 있다. 천문학에서 흔히 사용하는 얼음이라는 표현은 순수하게 물로된 얼음만을 가리키는 것이 아니다. 물, 메탄, 암모니아 등의 혼합물이 결빙된 것을 얼음이라고 지칭한다. 이런한 어음물질에 미세한 암석티끌들이 한데 엉겨붙어서 혜성의 핵을 이룬다. 웬만한 크기의 혜성조각이 지구대기와 충돌한다면 혜성은 거대하고 눈부신 불덩이로 변하고 강력한 충격파를 발생시킬 것이다. 그리고 나무란 나무는 모조리 태워버릴 것이며, 숲은 납작하게 쓰러뜨릴 것이다. 또한 이 격변에서 발생하는 굉음을 세계 구석구석에서 들을수 있을 것이다.
그렇지만 땅에는 변변한 크기의 충돌구덩이 하나 파이지 않을수 있다. 혜성을 이루던 얼음이 지구 대기권을 통과하면서 다 녹아 증발하기 때문에 혜성의 조각이라고 볼수 있는 덩어리는 지표에 도달하지 못한다.
(중략) 작은 다이아몬드 조각들이 퉁구스카 대폭발 현장에 무수히 흩어져 있으을 최근에 구소련의 과학자 소보토비치가 확인했다. 이런 종류의 다이아몬드 알갱이들은 운석에도 존재한다." (170~1쪽)
"유성 하나하나는 겨자씨보다 작은 미세한 고체 알갱이다. (중략) 이렇게 작은 고체 알갱이는 지구 대기에 들어오자마자 대기와의 마찰로 인하여 고온으로 가열돼 빛을 방출하지만, 지상에서 약 100km 상공에 이르기 전에 완전히 소멸되고 만다. 유성들은 혜성이 남기고 간 부스러기들이다(알렉산더 훔볼트가 최초로 설명).
햇님 근처를 통과하는 일이 반복되면, 혜성은 햇님의 중력과 열의 영향으로 여러 덩어리로 쪼개지고 증발하여 점차 분해된다. 이렇게 떨어져 나온 부스러기들이 그 혜성의 원래 궤도에 흩어진다. 따라서 혜성과 지구의 궤도가 서로 만나게 되는 지점에, 유성의 무리가 있게 마련이다. (중략) 매년 6월 30일을 전후로 하여 황소자리 베타별 방향에서 유성우를 보게 된다. 바로 이 시기에 지구가 엥케혜성의 궤도를 지나기 때문이다. 그러므로 1908년 6월 30일 퉁구스카의 대폭발은 엥케혜성에서 떨어져 나온 혜성 한족각이 지구와 충돌했기 때문에 생긴 사건으로 추정할수 있다." (171~2쪽)
핼리 혜성에 대해서는 좀더 자세히 알아둘 필요가 있는 모양이다. 이렇게나 많은 역사기록이 있을 정도로 잘 관측되는 혜성인 모양이다.
"기원전 1057년, 주의 무왕이 은의 주왕을 공격할 때의 상황을 기술하는 기록에 핼리혜성이 언급 (중략) 핼리의 1066년 출현은 노르만인들이 기록 (중략) 이 혜성의 출현은 바이외 태피스트리에도 자세히 기록 (중략) 1446년의 혜성은 유럽의 기독교도들을 충격의 도가니로 (중략) 얼마전에 터키군이 콘스탄티노플을 함락 (중략) 1910년 대한제국 멸망" (174~5쪽)
강한 주장과 일상의 생각은 분리해서 받아들여야 한다. 흄은 아마도 즐거운 상상을 했을것이다. 이 상상을 토대로 흄이 망상에 사로잡힌 철학자라고 생각해서는 안될 것이다. 어찌되었든 사람들의 생각과 주장중에서 옳은것은 무엇이고, 느낌은 무엇이며, 무엇을 받아들여야 할것인지는 늘 고민해야할 문제다.
"이성주의자라 할만한 데이비드 흄같은 학자도 혜성에 관하여 아주 묘한 아이디어를 갖고 있었다. 행성은 별들의 짝짓기를 통해서 태어나는데, 혜성이 행성계의 생성을 가능케하는 일종의 생식세포일수 있다고 생각했던 것이다." (175쪽)
햇님계 초기의 작은 행성들은 서로 충돌하면서 합체하여 덩치를 키웠다. 46억년 중 초기 1억년동안 수많은 충돌로 현재와 같은 행성들이 자리잡았고, 이제는 씨앗 크기의 작은 유성들과 만나는 것말고는 지구도 더 이상 충돌하는 행성들이 없어졌다. 그리고 이들 행성들의 운동법칙을 브라헤의 관측기록을 바탕으로 케플러가 발견하였다. 지구와 금성을 포함한 각 행성들은 각각의 초점을 중심으로 타원운동을 한다. 그 찌그러짐 정도도 서로 다르다.
"햇님계의 형성초기에는 자라나던 행성들이 꽤 많았을 것이다. 그것들 중에서 긴 타원형 궤도를 그리며 서로 엇갈리는 궤도를 돌던 행성들은 충돌하여 붕괴할수밖에 없었다. 반면에 원형 궤도를 돌던 원시행성들은 살아남아 점점 크게 자랄수 있었다. 현재의 행성들은 충돌이라는 자연선택의 과정에서 살아남은 것들이다." (181쪽)
https://www.youtube.com/watch?v=Jo-R6nsKguI
혜성은, 명왕성 저너머에서 천천히 공전하고 있다가, 다른 별의 영향을 받아 햇님으로 다가오는데, 화성 근처에 오면 얼음이 녹아 증기를 발생시키고, 이 증기가 태양풍에 의해 뒤로 밀리면 긴꼬리가 만들어진다. 지름 1km의 혜성핵이 아주 기다란 꼬리를 만들수도 있다.
핼리혜성은 핵의 지름이 20km에 달하는 제법 커다란 크기다. 머나먼 명왕성 너머에서부터 시속 360km의 속도로 서서히 햇님주위를 길죽한 타원 모양으로 공전한다. 핼리혜성의 꼬리는, 햇볕에 녹은 혜성의 증기가 해바람에 밀려 긴꼬리를 만든다. 뉴턴의 친구였던 에드먼드 핼리가 뉴턴 법칙으로 계산한 주기는 76년이다.
"행성계 너머 어두컴컴한 저편에는 수조개에 이르는 혜성의 핵들이 둥글게 원궤도를 이루고 모여서 하나의 거대한 구름oort cloud을 이루고 있다. (각 혜성의 궤도운동속도는 약 시속 360km, 지구의 공전속도는 초속 30km / 중략) 혜성핵의 대부분은 지름이 1km가 넘는 거대한 눈덩어리
(중략 / 햇님에서 가장 가까운 별사이의 거리의 절반정도에 위치한) 대부분의 혜성들은 명왕성의 궤도가 그리는 경계선을 뚫고 그안으로 넘어들어오는 일이 거의 없다. (중략 / 다른 별의 중력의 영향을 받으면) 길쭉한 타원형의 궤도를 타고 햇님을 향해 돌진하게 된다. (중략) 목성과 화성궤도 중간쯤에 이르면 혜성의 핵은 햇님의 열을 받아 증발하기 시작한다. (중략) 해바람 때문에 먼지조각과 얼음이 혜성핵의 뒤편으로 밀려나간다. 이렇게 해서 혜성의 꼬리가 만들어지는 것이다.
(중략) 핼리혜성과 같이 지름이 대략 20km 수준에 이르는, 커다란 혜성과 충돌할 확률은 기껏해야 10억년에 한번꼴이다." (181~3쪽)
금성의 자전속도는 공전속도보다 느리다. 왜 그럴까? 게다가 금성의 자전방향은 다른 행성들과는 반대다. 각 운동량 보존법칙에 따라 자전속도와 방향은 처음부터 이렇게 정해졌을 것이다. 공전방향도 같은데, 어떻게 자전방향이 다를수 있을까? 자전속도가 느린 이유가 자전방향과 관련이 있을 것이다. 금성이 밝게 보이는 이유는 25km에 달하는 구름층이 햇빛을 반사하기 때문이다. 금성은 달처럼 위치에 따라 모양이 변한다.
높이 45km에 이르기까지 맑고 투명한 이산화탄소의 대기가 있다.
지구형 행성은 암석이고, 목성형 행성에는 부스러기로 이루어진 띠가 있다. 토성에만 고리가 있는 것이 아니고, 목토천해 모두 고리를 가지고 있다.
"금성은 지구시간으로 243일만에 한번씩 자전한다. 그러나 자전의 방향이 다른 태양계 행성들과는 반대다. (중략) 금성표면의 온도는 대략 480도 (중략) 표면의 대기압은 90기압 (중략) 금성의 대기는 96%가 이산화탄소다. (중략) 유황색의 안개는 금성의 표면위로 45km 지점에까지 펼쳐져있고, 거기서부터 더 아래에는 밀도는 높지만 엄청나게 맑은 대기가 존재한다. 그러나 대기압이 너무 높아서 표면을 볼수는 없다. 햇빛이 대기분자들에 철저하게 산란되기 때문에 형상을 알아볼수 없다. 이곳에는 티끌도 구름도 없다. 밀도만 분명하게 높다." (204~8쪽)
*빛의 파장에 따른 분류 : 감마선 1 - 엑스선 100 - 자외선 1 - 적외선 100 - 전파
( 감마선과 엑스선의 단위는 10의 10빼곱인 Å/ 자외선과 적외선, 전파의 단위는 ㎛ )
화석연료의 사용 증가로 지구의 온도가 1~2도 올라가는 변화와 함께, 지구의 개발로 지구가 냉각될수 있는 가능성에 대한 서술도 있다. 이 부분이 이해하기 어렵다.
일단 초원이 사막이 되면, 빛을 가둘수가 없어서 그대로 반사시켜 버릴 것이다. 빛의 반사도가 올라가면 지구에 갇힌 열이 줄어들어 냉각될 것이다. 이렇게 이해하는 것이 맞나?
숲이 초원이 되면, 역시 빛을 가둘수가 없어서 그대로 반사시켜 벌릴 것이다. 맞나?
초원이 사막보다 어둡다는 말은 무엇일까? 빛이 사용되기 때문에 어둡다는 말일까?
빛이 초원과 숲에 사용된다는 것은, 빛에너지가 지구에 남는다는 말일까? 일단 그렇게 이해해두자.
칼 세이건의 진술이 틀릴 가능성은?
"수십만년동안 사람은 숲을 태우고 나무를 베고 가축을 초원에 방목함으로써 초원과 밀림을 계속해서 꾸준히 파괴해 왔다. (중략) 숲은 초원보다 어둡고, 초원은 사막보다 어둡다. 그러므로 지표에 흡수되는 햇빛의 양이 줄어들고 있다는 이야기다. 즉 토지의 사용양식이 변함에 따라 지구의 표면온도가 낮아질수 있다. (중략 / 만년설 지대를 증가시켜) 급격하게 치솟는 반사도 때문에 지구는 종국에 '백색재앙'의 위기에 빠질지도 모른다." (213~4쪽)
5. 붉은 행성을 위한 블루스
돌이켜보면 나조차도 화성에 대해 관심이 없다. 지구가 멸망하든 말든, 화성으로 이주 준비를 해야하든 말든, 화성에 관심이 없다. 가을에서 겨울밤까지 붉게 빛나는 화성을 발견하는 즐거움도, 여름밤에 시리우스와 헷갈려서 계속 틀린 다음부터는 시들해졌다. 그러니 무슨 일이 일어나는지 화성의 자전주기가 거의 24시간이라는 것이 머리속에 남아있을까? 잊혀지는 것이 약간 두렵다.
엉뚱한 길로 가서는 안되는데, 기억이 나지 않는다.
"두진영 모두 도가 지나치도록 자기주장을 해왔다. 양진영의 감정이 극도로 고조되다 보니, 어느 정도의 불확실성은 수용해야 하는 세마의 기본미덕마저 저버리기 시작했다. (중략) 그래서 사람들은 어느쪽이라도 좋으니 그냥 한가지의 답만을 달라고 요구한다.
(중략) 화성은 지구에서 그 표면을 관측할수 있는 가장 가까운 행성이다. 얼음으로 뒤덮인 극지방이나, 하늘에 떠다니는 흰구름, 맹렬한 흙먼지의 광풍, 계절에 따라 변하는 붉은 지표면의 패턴, 심지어 하루가 24시간인 것까지 지구를 닮았다. 그렇다면 누구나 화성사룸을 상상하고픈 유혹에서 벗어나기 어려울 것이다.
(중략 / 상상은 자유지만) 누가 뭐라고해도 우리는 엉뚱한 길로 가서는 안될 것이다." (218~9쪽)
조반니와 로웰의 화성에 대한 사랑은, 엄청난 착각을 불러일으킨다.
그전에 별빛의 깜빡거림은, 희미한 진리가 떠올려지는 멋진 현상이다. 누구나 관찰할수 있는. 그것이 맑은날 우리눈에 보이지 않는, 대기의 흐름에 의해 별빛이 흔들려 만들어진다는 것을 우리는 알고 있을까? 몰랐다. 이것을 알고 시를 써도 된다. 세마의 사실을 모르고 시를 쓰면, 더 멋진 표현이 가능하지 않겠느냐고 묻는다면. 근거없는 망상으로 말의 유희에 빠질수도 있지 않을까? 우연히 진실에 더 가까워질수도 있겠지만.
"(1877년 조반니는) 한개 혹은 두개의 직선들이 복잡한 네트워크를 이루며 이 행성의 밝은 지역 여기저기르 가로지르는 것을 보고 이것을 '카날리'라로 불렀다. 이탈리아어로 'canali'는 경로나 가늘고 길게 파인 홈을 의미하지만, 영어권에서는 이 단어가 '지성을 가진 존재가 설계한 구조물'이라는 의미를 내포하는 '운하canal'로 번역됐다. (1892년) 로웰은 조반니의 작업을 자기가 대신하기로 결심 (중략) 시상은 대기의 안정도에 민감하다. (중략) 맑은날 밤에 별빛의 깜빡거림도 대기교란에 기인한다.
(중략) 로웰은 자신이 보고 있는 그물같은 것이 극관에서 녹아내린 물을 적도지방에 사는 목마른 도시민들에게 수송해주는 거대한 용수로시스템이라고 믿었다." (222~4쪽)
조반니와 로웰의 꿈과 관찰은 노학자 월리스에 의해 논파되었지만, 꿈꾸는 대중들은 포기하지 않았다. 꿈이라기 보다는 망상인데, 나는 혹시 어떤 망상에 사로잡혀있지 않을까? 두려워진다.
"(진화론을 제시한 알프레드 월리스는) 1907년 로웰의 저술들 중 하나의 서평을 써달라는 부탁을 받았다. (중략) 구름 한점없이 쨍쨍한 하늘에 그대로 노출시킨채로 한쪽 반구에서 적도지대를 넘어 반대쪽 반구로 옮기겠다는 시도는, 지성의 존재가 아니라 광인집단에서나 볼수 있는 무모한 계획이다.
(중략 / 84세) 월리스의 비판에도 대중은 화성에 관한 로웰의 생각에 무게를 실어줬다. (중략) 1914년에 파나마운하가 완공됐다. (중략) 지구인들이 유럽과 미국에서 그런 과업을 달성할수 있다면, 화성인이라고 해서 못하란 법이 있을까?
(중략) 어쩌면 그들이 화성에 사룸life이 존재한다고 믿고 싶어했기 때문에 오판했을 가능성도 배제할수 없다." (224~6쪽)
이후로 30쪽에 달하는 이야기는 화성 탐사에 관한 것이다. 화성에 바이킹 착륙선을 내려보내기 위해 소련과 미국의 학자들이 어떤 검토를 했는지, 착륙선이 내려서 무엇을 했는지, 사룸은 아직 발견하지 못했다는 것 등등을 흥미진진하게 서술하고 있다. 거의 사실의 기록이고, 사실에 대한 칼 세이건의 감상이다. 그런데도 재미있다. 집중이 된다. 잠을 자야하고, 견갑골에 통증도 있어서 오늘(240709)은 그만 읽기로 했다. 내일도 비가 온다.
화성의 사룸체나 미생물을 발견하려는 노력과 함께, 지구의 사룸이 어떻게 만들어지는지를 연구하는 중요한 실험들이 화성에서 진행될수 있다. 이 이야기는 40년전의 이야기인데, 아직까지 전척이 없다. 최초의 사룸은, 아직 알수 없는 영역이다.
“진흙은 복잡한 활성계면을 갖고 있다. 그래서 분자의 흡착, 기체배출, 촉매화학반응등에 있어서 활성이 강하다.
(중략) 사룸life활동과 관련해서 나타나는 생명의 기원과 지구 생명의 초기 역사를 규명하는 데 필요한 핵심정보를 제공할 수 있을지도 모른다. 화학 현상들의 일부를 생물 없이도 그대로 재현할 수 있는 길이 토양화학으로 열렸기 때문이다. 지구에 사룸이 탄생하 이전에도 광합성 및 호흡 작용과 비슷한 화학 반응들이 이미 지구의 토양에서 존재하고 있다가 일단 사룸이 등장하자 생물 체계 속으로 편입되지 않았나 싶다.
한마디 덧붙인다면 몬모릴로나이트 종류의 점토가 아미노산을 결합시켜 단백질 분자와 비슷한 긴 사슬 형태의 분자를 만드는 데 아주 유력한 촉매로 작용한다는 사실을 우리는 알고 있다. 그렇다면 원시 지구에서는 각종 진흙들이 생명 창출의 대장간이나 거푸집으로 기능했을 가능성이 크다. 현재 화성에서 일어나는 화학 작용들은 지구사룸의 초기 역사를 규명하는데 필요한 중요 정보를 제공할수 있을지도 모른다.”(258~9쪽)
왜 우리가 화성이나 목성이나 토성의 위성으로 건너가 살아야하는 것일까? 에너지 사용을 멈출수가 없어서 1,2백년 사이에 지구를 사피엔스가 살수없는 땅으로 만들게 될것이라는 불길한 예측때문인가? 80억을 넘어선 인류가 얼마나 더 늘어날지 알수가 없어서 지구가 너무 좁아지고 있기 때문인가? 아니면, 순전히 관광이나 모험을 즐기기 위해서일까. 목적이 무엇이든 살만한 곳을 찾아가는 것은, 사피엔스의 본능인 모양이다. 아프리카를 빠져나와 얼어붙은 베링해나 파도가 높은 대서양을 건너 아메리카로 향한 것. 삶을 유지하려는 사룸의 본능.
"언젠가 화성의 지구화terraforming가 실현된다면 화성에 영구정착해서 화성인이 된 사람들이 거대한 운하망을 건설하게 될것이기 때문이다. 이경우 바로 우리가 로웰의 화성인인 것이다." (273쪽)
6. 여행자가 들려준 이야기
어찌보면 세마학자들은 시민들의 세금으로 자신들만의 유희를 즐기고 있다. 이런 즐거운 일들이 벌어지고 있는데, 왜 아무런 설명도 하지 않는가? 설명을 계속하고 있는데도 우리가 미처 들어주지 않았을까? 앞으로는 더 열심히 자신의 일들을 설명해야 한다. 누군가 열심히 들어줘야할텐데. 하여튼 근사한 일이다.
https://www.youtube.com/watch?v=x21zqhi-1gE
“(자체 핵발전소와 3대의 통합컴퓨터를 갖춘) 보이저 2호는 1977년 8월 20일에 우주의 바다에 진수되었다. 보이저 2호는 화성 궤도를 커다란 호를 그리면서 통과하고 소행성대aesteroid belt를 지난 후 목성권에 접근했다. 그리고 목성과 목성의 열네 개 남짓한 위성들을 한 줄로 꿰는 대장정을 시작했다.
보이저 2호가 목성 곁을 지날 때 목성은 보이저를 가속시켜서 토성을 근거리에서 통과할 수 있는 길목으로 보이저를 슬쩍 밀어 넣었다. 토성 중력의 도움으로 보이저는 다시 천왕성을 향해 힘차게 달리게 된다. 천왕성을 지나 해왕성을 뒤로하면 보이저는 태양계를 떠나게 되는 것이다.
그 후에는 별들 사이의 광막한 바다를 영원히 떠돌아다녀야 할 새로운 운명이 보이저 우주선을 기다리고 있다.” (279쪽)
아톰 익스프레스를 읽으며, 빛의 파동설을 주장한 하위헌스에 주목했었다. 뉴턴과 같은 시대를 살았고, 수학자였으며, 천문학자였다. 칼 세이건은 목성과 토성에 대해 설명하기 위해 20쪽에 걸쳐 17세기의 세마학자 하위헌스(1629~1695)를 소개하고 있다.
네덜란드는 작은 나라였지만 1648년 베스트팔렌조약으로 스페인으로부터 독립해, 공화국의 전통을 받아들여 전 국민이 자기몫 이상의 역할을 해내는 체제를 만들었다. 다른 유럽의 국가들이 귀족과 왕족, 기껏해야 기사들의 힘만으로 나라를 운영했다면, 작은 나라지만 시민 전체가 제대로 된 자기역할을 한 나라가 결코 약하지 않았을 것이다. 민주공화국의 역사가 프랑스와 영국에서는 피흘리는 싸움으로 만들어졌지만, 네덜란드에서는 그냥 받아들여져 실제 생활이 되었다.
네덜란드 독립의 고갱이 사건은, 임진왜란과 비슷한 시기인 1588년, 스페인 무적함대의 궤멸이다. 마치 몽고군이 왜를 침략하지 못한 이유가 태풍이었던 것처럼, 해전에서 패배하기도 했지만 폭풍에 의해 큰 피해를 입어, 네달란드와 엘리자베스 1세의 잉글랜드 연합을 깨지 못하는 계기가 되었다.
"네덜란드공화국의 17세기는 범선을 이용한 항해와 발견으로 상징된다. 강력한 스페인제국의 지배로부터 독립을 선언하고 해방된 직후, 네덜란드는 당시 유럽의 그 어떤 국가보다 적극 계몽주의 사조를 받아들여 질서정연하며 창의성과 합리성이 뛰어난 사회를 이루었다.
(중략 / 스페인과 경쟁하기 위해) 탐사항해는 네덜란든공화국의 생명선이었다. 항해일지와 항해도는 국가비밀로 분류됐으며, 수많은 배들이 국가의 비밀지령을 받고 출항했다. (중략) 해상교역을 통해서 얻을수 있었던 경제이득이 엄청난 것이기는 했지만 말이다. 그속에는 지식 그자체를 추구하는 세마탐구의 욕망, 미지세계와 그곳의 동식물을 발견하려고 하는 호기심 (중략 / 17~8세기) 당시의 세계가 통째로 네덜란드의 활동무대였음을 알게하는 확실한 증거일 것이다." (281~2쪽)
아시아에서 우리처럼 관대하고 포용력이 넘치는 문화를 갖추고 있는 나라가 드물 것이다. 베트남이나 말레이시아, 이돈네시아가 비록 장점이 많은 나라이지만, 세마기술과 전통, 문화에서 우리나라처럼 기반이 갖추어진 나라가 없다. 농업과 힘든 산업현장에 필요한 인력만이 아니라 우수한 인재들 즉, 대학원 이상에서 공부할 인재들을 받아들여야 한다. 그것이 저출산의 고리를 우수한 국가로 전환하는 방법이 될 것이다.
"(17세기 중반~18세기) 역사에서 네던란드가 그때처럼 막강한 영향력을 행사하던 시기는 없었다. 지혜와 꾀에 의존해서 살아야했던 이 작은나라의 외교노선은 철저한 평화정책이었다. (중략) 온갖 검열로 사상의 자유를 억압받던 당시의 유럽 지성인들에게 네덜란드는 문자그대로 이상향이었다.
(중략 / 스피노자, 데카르트) 존 로크에게도 네덜란드는 안식처였다. 위대한 예술가, 세마학자, 생학자philosopher 그리고 수학자들이 홀란드라는 땅에 그때처럼 넘쳐났던 시대는 아마 없을 것이다. (중략 / 렘브란트) 현미경을 발명한 레벤후크, 국제법의 창시자 그로티우스, 빛의 굴절법칙을 발견한 스넬같은 사람들의 활동무대이기도 했다." (283~4쪽)
모험을 통해 낯선사회와의 접촉이 늘어나면, 자기만족을 벗어난 사상의 자유가 확대되고, 이런 지식추구의 자유가 결국에는 기술의 진보를 가져오게 됨으로써 네덜란드는 강한 국가가 될수 있었다.
"사상의 자유를 존중하는 네덜란드의 전통에서 라이덴대학교는 지동설을 주장했기 때문에 로마가톨릭으로부터 고문의 위협 (중략 / 갈릴레오와 달리 당시 네덜란드에 있던 데카르트는) 편히 살려면 남의 눈에 띄지 말아야 한다
(중략) 조선술의 발전이 모든 기술분야의 발전으로 이어졌다. (중략) 기술의 진보는 지식추구의 자유가 전제돼야 비로소 가능하다는 점 (중략) 다른 나라에서 판매가 금지된 서적이라도 네덜란드에서는 출판이 허용되었다. (중략) 낯선 사회와의 잦은 접촉은 자기만족의 타성을 송두리째 흔들어 사상가들로 하여금 사회전반에 걸쳐 유효한 통념들을 다시한번 더 생각하게 하는 동인으로 작용했다.
(중략) 왕이나 황제의 통치가 보편이던 당시 유럽에서 네덜란드는 국민에 의한 통치가 그 어느 나라보다 더 잘이루어지는 공화국이었다." (284~7쪽)
세계를 고향으로 삼아 세마를 숭배하며 산다. 정말 멋진 일이다.
"(크리스티안 하위헌스 1629~95) 전세계가 나의 고향이며, 세마science가 바로 나의 종교이다.
(중략) 당대의 모티프는 빛이었다. (중략) 베르메르의 작품에는 빛의 오묘함이 절묘하게 표현돼 있다. 스넬의 굴절현상 연구, 레벤후크의 현미경 발명 그리고 하위헌스의 빛의 파동설 등 당시 세마연구의 중심주제가 모두 빛과 연관된 것들이었다." (288~9쪽)
현미경은 관찰의 폭을 넓힌 일이다. 우리집에는 현미경이 없다. 주식을 팔아서라도 좋은 현미경을 하나 구입해야겠다. 그런데, 지난번에 산 삼각 프리즘도 제대로 활용을 못하고 있다. 몇가지 실험을 해야하는데 말이다. 현미경도 사놓고 그냥 놀리지 않을까 매우 걱정이다. 강력한 레이저포인터도 사두고 하늘의 별을 제대로 관측하지 못하고 있다. 별자리가 새겨진 지구본도 놀고 있다.
보이지않는데 존재하는 무엇이 있다. 볼수 있는데도 보지를 않으니, 게으르다. 안타까운 것은, 그 재미를 보지 못하는 것이다. 세균이 병을 만든다는 생각이 그렇게 어려운 생각이었던 모양이다. 하위헌스와 레벤후크의 추측이후 증명에까지 200년이 걸렸다고 한다.
"(레벤후크의 현미경으로) 물방울에서 하나의 소우주를 발견할수 있었다. (중략) 사람의 정자를 처음본 소수의 사람들 중에 레벤후크와 하위헌스가 들어있을 것이다.
(중략 / 하위헌스는) 완전소독한 물에서도 미생물이 서서히 증식하는 현상을 관찰하고, 미생물들은 충분히 작아서 공기중에 떠다닐수 있으며 떠다니다가 물에 내려앉아 번식한다고 설명함으로써, 사룸life의 자연발생설에 하나의 대안을 제시할수 있었다. (중략) 그러나 하위헌스의 추측을 루이 파스퇴르가 확인하기까지는 2세기에 이르는 긴시간이 더 필요했다.
(중략) 병이 세균때문에 생긴다는 학설의 비조도 바로 이 둘이다." (289~90쪽)
* microbe, microrganism 微生物 웨이셩우
좋은 천체망원경이 있다면, 새로운 사실을 발견하는 것이 가능할까? 제임스 웹의 관측결과를 토대로 무수히 많은 논문을 써내고 있다고 하니, 관측이 곧 발견이기는 한 모양이다. 일반 시민이 너무 멀리 세마에서 떨어지지 않도록 가까이 다가갈수 있게 해야 한다. 그것은 마술과 같은 쇼의 형태가 정말 좋겠다. 프리즘으로 간단한 쇼를 할수 있을까?
하위헌스는 17세기를 살았고, 정조는 18세기를 살았다. 세마지식의 크기를 비교해보고 싶다. 백년이나 늦은 정조보다 하위헌스가 훨씬 많은 것을 알았고, 20세기와 21세기를 절반씩 살고 있는 나보다 하위헌스가? 헐, 그는 증명과 추론까지 가능했는데, 나는 마치 종교를 믿듯이 세마학자들이 말해주는 것을 믿어버린다. 슬픈 일이다.
슬프지 않으려면, 다 겪어야 한다. 글로든 실험으로든 영상으로든. 그렇지 않은가?
"네덜란드에서 17세기 초에 개발된 현미경과 망원경은 사람의 가시한계를 아주 작은것으로 그리고 아주 큰영역으로 각각 확장시켰다. (중략 / 하위헌스는) 5m 길이의 굴절망원경을 제작했다. (중략) 그는 에라토스테네스의 발자취를 따라서 지구외의 다른 행성의 크기를 측정한 첫번째 인물이며, 금성이 구름으로 완전히 뒤덮여 있다는 사실을 맨처음으로 추측해본 천문학자였다.
(중략) 화성의 자전주기가 지구와 비슷하게 24시간 정도라는 것까지 측정했다. (중략) 토성이 여러겹의 고리로 둘러싸여 있고, 특히 그 고리가 토성표면과 접촉하지 않는다는 사실을 처음 확인한 것도 하위헌스였다. 타이탄도 그가 발견했다. (중략) 하위헌스는 또한 점성술이란 것은 말도 안되는 소리라고 생각했다." (290~2쪽)
나침반과 별자리, 시계를 이용해서 경도와 위도를 측정해서 항해를 하게 되는데, 경도를 재기 위해서는 특별히 정확한 시계가 필요했다. 시계의 정확도를 높이기 위해서 하위헌스는 갈릴레오의 진동주기를 이용해 추시계를 발명했다. 놀라움의 연속이다.
"위도는 별자리를 통해서 정확히 알수 있다. 남쪽으로 갈수록 위도가 낮은 곳의 별자리들을 볼수 있으므로, 위도의 결정은 쉬운 일이었다. 그러나 경도의 결정은 시간의 흐름을 추적해야 하므로 위도의 측정보다 한층 더 어려운 작업이었다. 배에 실려있는 시계는 배가 출발한 항구의 표준시를 가리킨다. 한편 햇님이나 별이 뜨고지는 것을 이용하면 배가 위치한 지방의 시간을 알수 있다. (중략) 지방시와 표준시의 차이가 떠나온 항구와 현위치의 경도차이와 같다는 점을 이용하면 배가 있는 지점의 경도를 알아낼수 있을 것이다.
(중략 / 갈릴레오가 제시한 진자의 주기가 동일하다는 원리를 이용해 하위헌스가) 발명한 추시계를 항해사가 바다 한복판에서 자신의 위치를 측정하는데에 활용했지만 완전히 성공하지는 못했다. 그러나 그가 쏟은 노력의 결과로 천문관측과 세마실험의 정확도가 그때까지의 수준을 훨씬 뛰어넘게 됐다. 정확도의 향상이 항해용 시계의 발달을 크게 자극했던 모양이다." (292~3쪽)
천동설은 단순히 햇님계의 문제만이 아니었다. 지구가 중심이라면, 멀리 있는 별들은 빨리 돌아야하므로 너무 멀리 있어서는 안되고, 커미cosmos가 너무 커서도 안되는 것이다. 생각의 깊이가 작아질수밖에 없었다. 그래서 엉뚱한 논리로 자꾸만 빠져들게 된다. 천동설은 빨리 사라져야했는데, 너무도 오랜 시간이 걸렸다. 시간이 걸린 것은, 도구의 발달이 늦었기 때문이다. 증명이 있어야 믿고 앞으로 나아가는데, 맨눈으로는 관찰이 어려웠기 때문이다. 결국 네덜란드의 망원경 발명이 관찰결과를 축적하게 했고, 그를 통해 지동설이 입증되었다. 세계의 시야가 넓어진 것이다.
"중세기독교 생각자들은 천구가 지구를 중심으로 하루에 한바퀴씩 돌기때문에 결코 무한대일수 없다고 주장했다. 따라서 그들은 무한개의 세계는 말도 안되고, 여러개의 다른세계, 심지어 단 한개의 다른 세계도 존재할수 없다고 믿었다." (293쪽)
하위헌스의 천상계의 발견이라는 책이 햇님계와 커미를 다루고 있다는 것이 놀랍다. 단순히 상상만이 아닌 것이, 목성을 거대하게 표기하고 지구를 조그맣게 표현했다는 것은, 목성의 크기를 이미 알았다는 것이다. 지구가 천개 정도 들어가는 부피를 가진 목성. 나는 지금도 상상이 가지 않는다. 칼세이건은 목성을 별이 되지못한 비운의 천체라고 표현했고, 만일 목성이 주변에 좀더 많은 가스와 성간물질들이 있었다면 별이 되었을 것이고, 우리 미리내는 쌍성계의 행성이 되었을 것이라고 한다. 이또한 놀랍고, 커미의 많은 항성계들이 쌍성계라고 한다.
"별주위를 각기 궤도운동하는 행성들이 커미에 수없이 많을것이라는 생각을 인류사에서 처음으로 한 사람은 아마 조르다노 브루노일 것이다. (중략 / 하위헌스는) 우리가 그 행성들을 단지 거대한 사막과 같이 아무런 생물이 살지않는 그러한 곳으로 간주한다면, 그것은 결국 지구라는 행성에게 모종의 특별한 지위를 부여하는 셈이다. 따라서 그것은 전혀 이치에 맞는 생각이 아니다.
(중략 / 천상계의 발견_행성들의 세계, 그곳의 거주민, 식물 그리고 그 생성에 관한 몇가지 추측) 1690년경에 완성되어 러시아의 표트르대제를 비롯한 많은 이들로부터 높은 평가를 받았다. 표트를대제는 하위헌스의 이책을 서양의 세마를 러시아에 소개하는 시리즈의 첫번째 책으로 출판했다.
(중략) 그야말로 우스꽝스러운 생각은 (중략) 사람과 같은 모습을 갖추어야만, 그안에 이성을 갖춘 영혼이 깃들수 있다는 생각이다." (294~6쪽)
이제부터는 보이저 1, 2호가 보내오는 목성과 토성에 대한 이야기가 길게 이어진다. 4개의 토성은 궤도안쪽부터 해서 (파괴) 이유가칼이다. 이오-유로파-가니메데-칼리스토다. 칼리스토는 제우스의 아이를 낳아 동굴에서 살다가 하늘에 올라 큰곰과 작은곰이 되었다. 큰곰자리에서 가장 밝은별은 알파별이 아닌 엡실론별 알리오스다. 작은곰의 알파별은 북극성olaris다. 큰곰자리라 이름붙인 사람은 프톨레마이오스다.
숫자신호들이 이미지로 바뀌는 모습을 보고싶다. 점의 밝기를 0과 1인 조합한 여러개의 숫자로 지정하고, 색갈도 여러개의 숫자로 지정한다면 색갈을 가진 유로파의 모습을 만들어낼수 있겠다. 사전에 이 숫자를 보이저의 컴퓨터와 제트추진연구소의 컴퓨터가 공유해야 한다.
유로파는 얼음으로 뒤덮인 매끈한 당구공에 그물망과 같은 선들이 그려져 있다.
"(유로파의) 이미지를 보이저의 컴퓨터가 읽어서 숫자신호로 변환한 다음, 10억km나 떨어져 있는 지구의 전파망원경으로 송출한다. 그 신호를 수신할 지상전파망원경은 스페인에 한대, 캘리포니아 남쪽 모하비사막에 한대, 그리고 오스트레일리아에 또 한대가 있었다.
(중략 / 이 신호는) 제트추진연구소에 도달한다. 그다음 제트추진연구소에서 숫자신호가 영상의 이미지로 변환된다. (중략) 이미지 한장을 만드는데 밝기가 다른 약 100만개의 회색점들이 쓰인다. (중략) 우주선이 보내주는 정보는 점 개개의 밝기이며, 이 밝기를 나타내는 숫자는 레코드판과 같은 역할을 하는 자기디스크에 저장된다.
(중략 / 유로파에는) 직선과 곡선이 서로 얽혀 놀라울 정도로 복잡다기한 그물망을 이루고 있었다. (중략) 선들의 복잡한 구조에도 마치 당구공과도 같이 아주 매끈한 것으로 밝혀졌다. 충돌구덩이가 전혀 보이지 않는 이유는, 표면의 얼음이 녹으면서 충돌으리 흔적들을 다 지워버렸기 때문일 것이다." (301~3쪽)
이오에서는 살아있는 화산활동이 벌어진다. 그러나 지구에서와는 다르다. 지구는 높은 압력과 방사선 방출로 인해 열이 방출되며 화산이 폭발하는데, 이오에서는 목성과 유로파의 조석력이 화산활동을 가져온다고 한다. 조석력은 인근 별을 찌그러뜨린다. 그렇다면 이 힘으로 내부가 짓눌러져 액체가 되고, 유황이 주성분인 그 액체가 화산활동으로 분출된다는 것일까? 신기하다, 달은 조석력으로 지구의 밀물과 썰물을 만들고, 목성과 유로파는 이오의 화산활동을 만들어낸다.
"이오는 햇님계에서 가장 붉은 천체로 지목되고 있었다. (중략) 보이저가 지구바깥에서 활화산을 하나 발견하는 순간이었다. 가스와 기타 분출물을 계속해서 토해내는 활화산이 이오의 표면에서 그후 아홉개나 발견됐다. (중략) 보이저가 화산을 발견하기 전에 우리는 이미 이오에 화산의 존재를 예상하고 있었다. (중략) 목성과 유로파가 이오에 미치는 조석력의 세기를 계산하여 이오에서 화산활동이 있을지도 모른다고 예측했다.
(중략) 고체상태의 유황은 물의 끓는점보다 약간 높은 115℃ 정도로 가열되면 색깔이 변하면서 액체상태의 유황으로 변한다. 온도가 높아질수록 색깔이 짙게 변하며, 일단 녹았던 유황을 갑자기 냉각시키면 액체상태의 색깔을 그대로 유지한다. (검정색 -> 주황색 -> 노란색 / 중략) 이오의 매우 얇고 희뿌연 대기는 주로 이산화황으로 이루어져 있다 (중략) 이오의 화산분출은 그 구성입자들을 목성의 주변공간으로까지 직접 방출시킬 정도로 매우 높이 솟아오른다. 아마도 이 입자들이 이오 주변에서 목성을 둘러싸고 있는 도넛모양의 튜브를 형성하는 장본인인 듯하다." (308~12쪽)
달뿐만 아니라 모든 행성의 위성들이 자전주기와 공전주기가 같아서 항상 같은 면을 보인다. 왜 그럴까? 금성의 자전방향이 반대인것도 신기하고, 행성의 위성들이 이런 운동을 하는 것도 신기하다.
보다 더 중요한 것은 목성이 스스로 빛을 낸다는 것이다. 비록 적외선이기는 하지만, 적외선도 빛의 일종이다. 그리고, 금속성의 액체수소가 회전하면서 자기장이 만들어지고, 이유는 이해하지 못했지만, 햇님으로부터 받은 전기를 띤 입자들의 작용으로 전파가 만들어져 지구까지 도달한다는 사실이다. 목성은 단순히 햇님의 영향력 아래 있는 행성이 아니라 스스로 행동을 한다. 목성은 축소판 햇님계라고 칼 세이건은 말한다. 목성을 알기위해 더많이 노력을 기울여야한다.
"이오와 유로파도 목성을 향해 같은면을 보이며 목성 주위를 궤도운동한다. (햇님계의 사실상 거의 모든 위성들이 자신의 모행성에게 늘 같은 면을 보이는, 자전과 공전주기가 동은 동주기 운동을 하고 있다 / 중략) 적외선 대역에서 보자면 현재의 목성은 그대로 항성이라고 취급해도 사실 큰 무리가 없을정도의 빛을 방출한다.
(중략) 수소원자들은 그렇게 높은 압력을 받으면 서로 짓눌려서 핵에 속박되어 있던 전자들이 핵에서 떨어져 나가 금속성의 액체수소로 변한다. (중략) 이오의 궤도는 목성과 매우 가까워서 이오는 하전입자들의 복사벨트를 가로지르며 움직인다. 이때 하전입자들이 폭포수같이 쏟아지면서 전파에너지가 폭발하듯이 방출된다." (312~6쪽)
목성보다 더 신비로운 토성이지만, 고리를 가지고 있는데 그 고리는 작은 얼음덩어리들이 모여 만들어진 것이며, 공전주기가 30년으로 매우 길고, 타이탄이라는 커다란 위성을 가지고 있다. 타이탄은 하위헌스가 처음으로 발견한 위성으로, 타이탄을 탐사하기 위한 우주선이 하위헌스호라고 한다.
"타이탄은 햇님계 안에 있는 위성들중에서 가장 거대한 존재로, 있으나마나한 대기가 아니라 상당수준의 대기를 실제로 보유한 유일한 위성이다. (중략) 어쩌면 타이탄 대기에 메탄 이외의 아직 발견되지 않은 기체가 더 있을수도 있다. 예를 들어 질소분자 (중략) 망원경을 통해 본 타이탄은 겨우 알아볼수 있을 정도로 작은 붉은색의 원반모습을 하고 있다. (중략) 혹독하게 추운 환경이지만 풍부한 양의 유기물질, 햇님에서 오는 복사에너지의 역할, 그리고 활화산 주위에서 예상되는 고온의 상황 등을 고려한다면, 여전히 타이탄에 생명이 있을 가능성을 완전히 배제할수는 없다." (317~20쪽)
토성의 고리는 특수한 것이 아니다. 두드러져 보이기는 하지만, 목성-천왕성-해왕성 모두 고리를 가지고 있다. 토성의 고리 외곽에서 도는 얼음덩어리들은 하나로 합쳐질 가능성이 있으며, 이미 합쳐진 알갱이들이 토성의 위성이 되었을 것으로 추정한다. 그렇다면, 목성의 고리들은 이미 무수한 알갱이들이 여러 위성으로 발전한 것으로 보아야 할 것이다. 세월이 흐를수록 토성의 고리는 옅어지고, 새로운 위성이 만들어질수 있을까? 목성처럼.
"(토성의 고리를 구성하는 입자들 중) 토성에서 멀리 떨어진 곳에서는 인접한 두 입자 사이의 상대속도가 무시될 정도로 작다. 그러므로 서로 들어붙어 좀 더 큰 눈송이로 성장해 갈수가 있다. (중략) 토성의 고리 바깥쪽 먼곳에 크기가 수백km에서 거의 화성에 버금가는 타이탄에 이르기까지 일련의 위성들이 자리하는 것도 단순한 우연의 결과가 아닐 것이다. 햇님계에 있는 행성과 위성 모두가 처음에는 고리를 이루며 돌던 미세입자들이 이렇게 서로 엉겨붙어 큰 천체로 성장하는 과정을 거쳐서 형성된 것이다." (322~3쪽)
7. 밤하늘의 등뼈
이제 겨우 절반을 읽어냈다. 사실 몇가지 더 확인해야 하는데, 읽어내야 할것같아서 확인해보지 못했다. 궁금한 것이 있으면, 더 찾아봐야할까? 더 천천히 읽어가도 될까? 맞아, 더 천천히 읽자.
소설 삼체는 칼세이건의 상상을 일부 가져다 썼다. 묵자에 관한 부분에서(삼체 1부, 157쪽부터).
"밤이 하늘에 펼쳐진 커다란 검정동물의 가죽이라고 했다. 그런데 그 가죽에는 여기저기 구멍이 나있고, 그 구멍을 통해서 불빛이 새들어온다는 것이다. (중략) 불꽃이 하늘 전체를 덮지만 대부분의 하늘은 가죽에 가려져 있으므로, 우리는 가죽에 뚫린 구멍을 통해서만 불꽃을 볼수 있다는 것이었다." (338쪽)
동양은 불교 이전에는 귀신을 믿었다. 실생활에 그리 큰 무게감을 주지는 않았을 것으로 추정한다. 산사람이나 죽은사람에게 예의를 표하는 것에 집중한다. 귀신이 대수롭지 않았더라도 지배지식은 꽤 강력해 보였다. 그런데, 이오니아에서는 뭔가 좀 다른 생각들이 일어난 모양이다.
“2,500년 전 이오니아에서 새로운 깨달음의 기운이 일기 시작했다. 이 깨달음의 진원지는 사모스 섬이었다. 그리고 동부 에게해 주변의 섬과 해안가에서 번성하기 시작한 그리스령의 식민지가 이 깨달음의 진앙이었다. 배들의 왕래가 활발한 무역의 중심지에서 모든 것이 다 원자로 이루어져 있다고 믿는 사람들이 생겨나기 시작했다. 사람과 다른 동물이 원래는 아주 단순한 형태에서 발생했다는 생각도 태동했다. 질병은 악마나 신이 만든 것이 아니라는 깨달음도 고개를 들었다. 지구는 단지 태양 주위를 도는 행성이라고 믿는 사람들이 생겨났다. 그들은 별이 매우 멀리 떨어져 있다는 사실도 깨달았다.
(중략 / 이오니아인들은) 자연은 완전히 예측불가능한 것이 아니며, 자연에게도 반드시 따라야할 규칙이 있다는 것이다. 그들은 우주의 이렇게 훌륭하게 정돈된 질서를 '코스모스'라고 불렀다.”(342~3쪽)
이오니아의 특별한 점은, 적절한 고립과 문화의 융합이었다. 생존을 위해서는 무역을 통한 문화의 융합을 받아들여야 했고, 강력한 중앙권력이 없는 약한 정치권력의 다양성이 고립된 지역을 기반으로 발전하였다. 강력한 미신도 없었다. 게다가 문자로 소통하는 능력까지 이집트와 페니키아를 통해서 확보했다. 그러면서 잘 살기 위한 경쟁도 치열했다.
그런 그들은 손과 발을 써서 세상을 만들어가는 사람들이었다.
"이오니아인들에게는 몇가지 유리한 점이 있었다. 우선 이오니아가 섬들을 중심으로 발달한 세계였다는 사실이다. 섬마다 환경이 다르기 때문에 섬 생활에서 겪게되는 고립은 비록 불완전할지라도 다양성을 가져다주었다. 다양한 환경에 놓여 있는 여러 섬에서 다양한 정치 체제가 발달했다.
섬마다 스스로를 다스리는 방식이 달랐던 것이다. 그리고 모든 섬들의 사회와 지성의 다양성을 하나로 묶을 만한 강력한 중앙 권력이 없었기 때문에 자유로운 탐구가 가능했다. 따라서 미신을 조장해야 할 정치의 필요도 약했다.
그리고 다른 문명권들과는 달리 이오니아 인들은 한 문명의 중심이 아니라, 여러 문명이 교차하는 길목에 있었다. 페니키아의 음성 알파벳 기호를 처음으로 그리스어에 사용한 곳이 이오니아였다. 곧바로 이오니아에는 글을 읽고 쓸 수 있는 사람들이 갑자기 늘어났다. 더 이상 글을 읽고 쓰는 게 사제나 서기만의 전유물이 될 수 없었다. 그리고 많은 사람들의 생각이 검토와 논의의 대상이 되기 시작했다. 정치 권력은 상인들의 손에 있었고, 상인들은 번영의 성패가 달려있는 기술개발에 적극 나섰다.
(중략) 뭇사람의 사상사에서 위대한 혁명이 기원전 600년과 400년 사이에 일어났다. 혁명의 열쇠는 손이었다. 이오니아의 뛰어난 사상가들 중에는 항해사, 농부, 직조공의 자식들이 있었다. (중략) 그들은 미신을 배척하고 세상을 놀라게 하는일들을 해냈다. (중략) 몇세기 지나지 않아 이오니아에서 탄생한 새로운 통찰을 억압하려는 조직의 시도가 시작되었다." (344~7쪽)
칼세이건은 탈레스를 발상의 대전환을 이룬 사람이었다고 말한다. 질서가 잡힌 코스모스를 이해했고, 이해할수 없는 일에 대해서는, 신에게 의지하지 않고, 거대한 삼각주가 강물에 의해 만들어지듯 물을 기본으로 한 물리작용에 의한 것이라고 추정하였다. 탈레스의 주장이 틀린 이야기라서 그런 것이 아니고, 이런식의 발상의 전환이 과연 어려운 일이었을까 하는 의문은 든다.
"(밀레투스의 탈레스는) 이집트를 두루 여행했고 바빌로니아의 지식에도 정통했다. 전설에 따르면 그는 일식을 예측할수 있었다고 한다. 탈레스는 피라미드 그림자의 길이와 수평선위에 떠오른 햇님의 고도를 이용하여 피라미드의 높이를 쟀다. (중략) 탈레스는 유클리드의 기하학을 유클리드보다 먼저 증명한 인물
(중략 / 뉴턴이 점성술에 관한 책을 보다가 기하학을 몰라서 이해하지 못한 것에 자극받아) 박람회에서 구입한 책중에 유클리드의 '기하학원론'이 들어 있었(다 / 중략) 역사 속에서 면면히 이어지는 탈레스 - 유클리드 - 뉴턴의 연속성을 확인할수 있다.
(중략 / 바빌로니아 사람들처럼) 탈레스는 물이 모든 물질의 근본을 이루는 공통의 원리라고 생각했다. (중략) 신들이 세상을 만든 것이 아니고, 자연속에서 서로 영향을 주고받는 물리세계의 힘의 결과로 만물이 만들어졌다는 생각이야말로, 당시 사고의 근본을 뒤흔드는 발상의 대전환이었다." (347~9쪽)
6장에서 말하고, 류츠신의 '삼체'에서 인용한 듯한 천구의 구멍이론을 아낙시만드로스가 주장한 모양이다. 그런데, 막대기 하나를 세워두고 관찰을 하면 1년의 길이를 측정할수 있다고? 어떻게? 1년의 시작을 동지로 하고, 아침해가 뜰때의 막대의 그림자 길이와 방향을 기록해두면 되는 것일까? 정말 궁금하다.
탈레스는 아무런 저작을 남기지 않은 반면에 탈레스의 제자이자 친구로 알려진 아낙시만드로스는 지도를 비롯해서 천구도를 만들기 시작했다. 그는 탈레스와 비슷한 시기에 사망한 것으로 보인다. 이들이 사망한 bc550년 무렵에 싯다르타와 공자가 태어난다.
탈레스와 아낙사만드로스는 열해진실(이름이 합쳐서 열자인 밀레투스의 자연생학자, 수직 막대기로 1년을 측정하고 해시계를 만들었다. 진흙에서 사룸이 태어나고, 물고기와 다른 동물에서 동물과 사람이 진화했다고 말했다. 실험과 관측을 중요시하여 천구도와 지도를 만들었다).
"연구에서 최초로 실험의 중요성을 인식한 인물이었다. 아낙시만드로스는 수직으로 세워놓은 막대의 그림자가 이동하는 것을 관찰하여 1년의 길이를 정확하게 측정했고, 계절의 시작과 끝도 제대로 알아냈다. (중략) 그리스에서 최초로 해시계를 만든 사람이었고, 당시까지 알려진 세상을 지도로 표현하고, 별자리의 모양을 나타내는 천구도를 만든 최초의 인물이기도 했다.
(중략) 사람은, 어려도 자력으로 살아갈수 있는 다른 동물들이 발전한 것이라고 주장했다. (중략) 사룸은 진흙에서 자연스레 발생했으며, 최초의 동물들은 가시로 덮인 물고기라고 말했다. 이 물고기들의 후손중 일부가 물을 버리고 뭍으로 올라오고, 한 형태에서 다른 형태로의 변이를 통해 다른 동물로 진화했다는 것이다"
생학사history of philosophy를 중심으로 아낙시만드로스나 엠페도클레스를 읽었을 때는 무슨 소리를 했는지 전혀 기억이 나지 않았다. 세마사 history of science를 중심으로 읽어가니 내용이 매우 분명해진다. 이 지식을 토대로 생학사를 다시 읽으면 좋을듯하다.
월리스나 다윈의 진화개념이 어느날 하늘에서 뚝 떨어진 것이 아니라 이렇게 오랜 기원을 가진 생각이었다. 그것이 맞다. 사람 살아가는 일이나 세마의 발전이나, 결국에는 자연을 잘 관찰하고 기록하는 것에 의해서 생각이 다져지고, 생각이 검증되어, 지혜로 또는 사실로 정착된 것이다.
물도둑을 이용해서 공기의 압력을 생각하는 것이나 빛의 속도가 유한하다는 생각도 대단하다. 초속 30만km로 빛이 달리고 있다고 알고는 있지만, 실제로 그 속도를 이해하지 못하고 있다. 1년동안 겨우 9.5조km 밖에는 달리지 못하는 빛.
죽음도 근사하다. 최칠칠 최북이 금강산 구룡연에서 죽으려다 미수에 그치고, 술에 취해 한겨울 눈구덩이에서 얼어죽는 모습이 떠오른다.
엠페도클레스는 에빛진공(에트나화산을 관측하다가 죽었으며, 빛은 빠르지만 유한한 속도라고 말했다. 많은 사룸들이 멸종했다는 진화론을 주장했으며, 공기도 눈에 보이지 않는 물질로서 물도둑의 물막이 현상을 설명했다).
"기원전 450년경에 활약했던 엠페도클레스라는 이름의 의사 (중략) 빛이 매우 빠른 속도로 이동하지만 그렇다고 무한히 빠른 것은 아니라고 믿었다. (중략) 많은 생물들이 자손을 보지 못해 멸종했음에 틀림이 없다. (중략 / 나름의 재주나 민첩함 등의 특성을 가지지 못한 종은) 자신들의 생존을 보장할수 없었을 것이다.
(중략 / 물도둑은 일반가정의 부엌에서 국자대용으로 쓰이던 것) 엄지손가락으로 대롱끝을 막은채로 놋쇠공을 물속에 담가보면 물은 놋쇠공 안에 채워지지 않는다. 무언가가 물이 놋쇠공 안으로 들어가지 못하게 막고 있는 것이다. (중략) 엠페도클레스는 그것이 공기일수밖에 없다고 설명했다. (중략) 그는 공기가 너무 작게 나뉘어 있어서 하나의 형태로 보이지 않을뿐이지 공기도 물질임에 틀림없다고 생각했다.
(중략 / 엠페도클레스는) 에트나 대화산의 칼데라 꼭대기에서 뛰어내려 용암에 빠져 죽었다고 한다. 하지만 나는 그가 매우 용감한 지구물리학자였다고 상상해본다. 그의 죽음은 사룸을 무릅쓴 관측중에 일어난 실족사였을 것이다." (353~6쪽)
페리클레스의 절친이라고 알려진 아낙사고라스의 이야기도 재미있다. 칼세이건은 소크라테스 이전의 생학자들이라는 언급에 대해 동의하지 않는다. 이오니아의 자연생학자들은 현대세마와 잘 어울리는 사람들이었으며, '그들이 없는 시대에 살다간 수많은 사람들에게 하나의 돌이킬수 없는 손실이었다'고 칼 세이건은 신이 지배하던 시기를 평가하였다. 고개가 끄덕여진다.
아낙사고라스는 물달별돌(세계는 물질로 이루어졌고, 달빛은 햇빛을 반사해서 위상변화가 나타난다고 말했다. 별과 해는 뜨거운 돌이며, 실험을 통해 작은 변화를 알아낼수 있다).
"아낙사고라스는 기원전 450년경 아테네에서 활약했던 이오니아 출신의 실험가였다. 그는 부자였지만 재화에 관심이 없었다. (중략) 인생의 목적이 무엇이냐는 질문에 그는 '햇님, 달, 하늘에 관한 탐구'라고 답했다.
(중략) 비록 감각으로 직접 감지할수 없을 정도의 미소한 변화라고 하더라도 잘 설계된 실험을 통하면 그 변화를 알아낼수 있다고 주장했다. (중략) 물질이 세계를 지탱하는 근본이라는 뜻에서 그들은 물질주의자(유물론자)였다. 아낙사고라는 모종의 정신요소는 믿었지만 원자의 존재는 믿지 않았다.
(중략) 달이 밝게 보이는 것이 반사된 빛 때문이라고 확실하게 이야기한 최초의 인물로서 달이 차고 기우는 위상변화를 올바르게 이해하고 있었다. 당시 사회에서 이러한 생각을 한다는 것은 매우 위험한 일 (중략) 그가 기술한 이론의 복사본이 비밀리에 유포됐다고 한다. (중략) 당시 사람들은 해와 달이 신이라고 믿고 있었다. 그런데 아낙사고라스는 해와 별이 불타는 돌이라고 생각했다. 별이 우리에게서 아주 멀리 떨어져 있기 때문에 우리가 그 열기를 느낒 못할 뿐이라는 것이었다. 그는 또한 달에는 산이 있으며(옳음) 거주자가 있다고(틀림) 생각했다.
(중략) 그에게 불신앙의 죄목이 씌워졌다. (중략) 페리클레스는 아낙사고라스의 석방을 위해 노력했고 성공을 거둔것처럼 보였다." (360~2쪽)
데모크리토스에 대한 칼세이건의 서술도 분명해서 좋다. 미적분의 코앞에까지 다다른 생각들, 원자에 대한 치밀한 생각과 증명, 한울cosmos에 대한 추론, 사룸life의 탄생과 진화 등 현대사회의 우리가 배우고 익혀야 할것들을 이해하는 즐거움으로 평생을 살았다. 히포크라테스를 친구로 두고, 아테네까지 먼길을 찾아가 소크라테스를 만났지만 쑥스러워서 자기 소개를 못했다는 이야기에서는 웃음이 절로 나온다. 데모크리토스가 소크라테스와 친구가 되었다면, 소크라테스는 굳이 죽지 않았을지도 모른다.
* 데모크리토스(민원자진 미물신분) : 민주주의 - 원자론 - 사룸의 자연발생과 진화 - 원뿔면적 미적분 - 생각과 감각은 물질의 속성 - 신은 없다 - 플라톤에 의해 73권의 저작이 불태워지다.
* 히포크라테스 : 물리학과 화학에 바탕을 둔 의술 - 간질은 신의 형벌이 아니다.
"데모크리토스에게 삶은, 세상을 즐기고 온세상을 이해하는 것이었다. 그에게 이해는 곧 즐거움이었다.
(중략) 수많은 세계들이 커미cosmos에 두루 펴져있는 물질에서 동시다발로 태어나 진화를 거쳐 결국 쇠퇴하게 된다고 믿었다. (중략) 커미에는 동물도 식물도, 심지어 물조차 없는 세계들이 있는가 하면, 사룸life의 서식이 가능한 다른 세계도 있다고 믿었다. 그는 가장 간단한 형태의 생물이 원시습지의 개흙에서 발생했다고가지 주장했다.
(중략) 생각과 감각은, 물질이 아주 세밀하고 복잡한 방식으로 모아졌을때 나타나는 물질의 속성이지, 신이 물질에 불어넣은 영혼의 속성은 아니라고 이야기했다.
(중략) 원자는 궁극의 입자로서, 원자를 더 작은 조각으로 쪼개려는 시도는 결코 이루어질수 없다. (중략) '원자와 빈공간을 제외하면 아무것도 없다'라고까지 주장했다. (중략) 사과에 칼날이 통과할 빈공간이 없다면 칼은 더 쪼개질수 없는 원자를 만나게 되므로 결국 사과는 잘라질수 없게 될것이다.
(중략) 데모크리토스는 원뿔 또는 피라미드의 부피를 계산하는 방법을 고안했다. 그는 점점 넓이가 좁아지는 지극히 얇은 판들을 밑바닥에서 꼭대기까지 쌓아올리면 원뿔이나 피라미드를 만들수 있다고 여기고 얇은판들의 부피를 더하면 피라미드나 원뿔의 부피를 계산할수 있다고 생각했다.
(중략) 데모크리토스는 독재 아래의 부유한 삶보다 민주주의 사회에선의 가난한 삶을 택하겠노라고 했다. 그는 자신의 시대를 지배하던 종교들을 모두 악이라고 판단했으며, 불멸의 영혼이나 불멸의 신 따위는 존재하지 않는다고 확신했다. 원자와 빈공간을 제외하면 아무것도 없다." (356~9쪽)
피타고라스가 나왔다. 흥미로운 것은, 피타고라스의 몰락의 이유다. 권위에 대한 복종과 지식의 폐쇄.
모르는게 널려있는 상황에서 자유로운 추정과 그것을 확인하려는 관찰과 실험이 지속되지 않으면, 뛰어난 세마성과도 어느덧 낡아지고, 더 나아가지 못하는 상황이 된다.
지식은, 특별한 사람들에 의해서만 소유되어야 한다는 엘리트들의 오만한 생각이 세마의 발전을 저해한다.
이오니아 세계의 이천년 가까운 암흑기는, 피타고라스학파의 쇠락과 같은 이유였다.
피타고라스도 완벽한 무엇을 추구하다보니, 결국 현실의 복잡하고 불완전한 모습은, 완벽한 실제의 불완전한 투영이라고 봤다. 나중에 플라톤에 의해 이데아라고 명명되는 것이 이미 만들어졌고, 특히 수학의 논증체계가 코스모스라고 믿었다.
"(사모스의 피타고라스는) 기원전 6세기의 폴리크라테스와 동시대 인물이다. (중략) 지구가 공과 같이 둥글다고 추론한 역사의 첫번째 인물이었다. (중략) 직각삼각형들의 사례를 단순히 열거한 것이 아니라 이것을 증명할수 있는 수학추론의 방식을 개발했다는 사실에 우리는 주목할 필요가 있다.
(중략) 코스모스라는 단어를 처음 사용한 이도 피타고라스였다. 그는 한울을 '아름다운 조화가 있는 전체', 즉 코스모스로 봄으로써 한울을 사람의 이해범주 안으로 끌어들였던 것이다.
(중략) 순수한 사고를 통해서 자연의 법칙을 추론해낼수 있다고 가르쳤다. 피타고라스학파는 실험주의자가 아니었다. 그들은 수학자였으며, 철두철미한 신비주의자였다. (중략) 수학의 논증이야말로 사람의 지성이 도달할 수 있는 순수하고 더러움이 없는 최상의 인지세계라고 받아들였다. 그리고 이러한 논증체계야말로 코스모스였다. (중략) 우리에게 익숙한 세상은 완벽한 세계의 단지 불완전한 투영일뿐이라고 생각했다. (중략) 피타고라스학파는 플라톤에게, 그리고 나중에는 기독교 사상에 지대한 영향을 미치게 된다.
그들은 상충하는 관점들의 자유로운 대결을 허락하지 않았다.(중략) 이와같은 경직성 때문에 피타고라스학파는 자신들의 오류를 고쳐나갈수가 없었던 것이다. (중략 / 키케로) 토론에서 정말로 필요한 것은 논지의 완벽함이지 그 논지가 지니는 권위의 무게가 아니다." (363~6쪽)
완벽하고 깨끗한 것을 추구하는 것은, 방향으로는 맞다. 그러다보니 완벽한 세계, 고결한 상태에만 집중하게 된다. 더러운 것은 멀리하고, 힘든 고통은 참을 필요가 없이 다른 무엇이 대신하게 하면 된다. 아무것도 없는 깨끗하고 완벽한 것에서는 아무것도 없고 새로운 것을 건져낼수 없다. 고통스럽고 혼란하고 복잡한 것에서 건져올릴수 있는 새로운 무엇이 있다는 것을 알아야한다.
"정수를 특별히 좋아했다. 그들은 다른 수들은 물론이고, 만물의 근원도 모두 정수라고 보았다. (중략) 2의 제곱근과 정십이면체에 관한 사실의 공표를 거부했다. 그들의 관점에서 이러한 발견은 외부세계가 알아서는 안되는 것이었다.
(중략) 구를 완벽한 존재로 여겼다. 표면에 있는 모든 점들이 중심에서 같은 거리만큼 떨어져 있다는 사실을 그 완벽성의 근거로 삼았던 것 같다. (중략) 그들은 원형이 아닌 운동은 어딘가 결함이 있다고 보았다. 한편 행성은 불완전한 지구와는 달리 완벽한 존재라고 믿었으므로, 행성들에게는 비원형 궤도가 어전지 걸맞지 않는다고 생각했다. (중략) 케플러는 피타고라스학파의 생각에 매료되어 행성 운동의 조화를 연구하게 됐지만, 결국 피타고라스 학파의 생각때문에 그의 연구는 10년 이상이나 지체됐던 것이다.
(중략 / 패링턴은) 이오니아의 중상주의 전통은 세마의 발전을 가져온 원동력이었지만, 동시에 노예경제의 발전도 동반했다. (수준기와 지렛대, 선반을 발명한 테오도루스가 있었지만) 폴리크라테스의 요새도 노예들이 쌓아올렸으며, 페리클레스, 플라톤, 아리스토텔레스 등이 활약하던 시기에 아테네시에는 엄청난 규모의 노예인구가 상주하고 있었다. (중략) 육체노동은 바로 노예임을 뜻했다. 한편 세마실험도 육체노동이었다. (중략) 노예의 노동력이 기술개발의 경제동기를 갉아먹었다.
(중략) 비슷한 경향을 우리는 세계도처에서 찾아볼수 있다." (368~72쪽)
충격이다. 가장 학문을 사랑했을 플라톤이, 자신의 생학체계와 맞지 않다고 해서, 데모크리토스와 호메로스의 저작을 전부 불태우라고 했다고, 칼 세이건은 진술하고 있다. 분서의 시초가 진시황이 아니었다는 말이다. 2천년이 걸려 돌고 돌아서 이오니아의 탐구정신으로 현대세계를 구축하는데 성공했지만, 아직도 갈길은 멀다. 더욱더 많이 탈레스와 아낙시만드로스, 엠페도클레스와 아낙사고라스, 히포크라테스와 데모크리토스, 아리스타르코스와 아르키메데스, 그리고 유클리드를 인용해야 하는 모양이다.
"육체와 정신의 분리를 가르쳤다. (중략) 사상과 물질을 별개의 것이라고 가르쳤다. (중략) 하늘에서 지구를 분리시켰다. 이것이 서양의 정신세계를 2천년 이상 지배해온 분리의 사상이다. (중략 / 플라톤은) 데모크리토스의 책을 모조리 불태워 버리라고 했다. (호메로스의 책도 태워버리게 했다고 한다.)
이것은 아마도 데모크리토스가 불멸의 영혼이나 불멸의 신 또는 피타고라스학파의 신비주의를 인정하지 않았기 때문일 것이다. 또는 데모크리토스가 무한개의 세계가 있다고 믿었기 때문일지도 모른다. 사람의 지식 전체를 73권의 책에 집대성했다는 데모크리토스의 저작물 중에서 그 어느것 하나 온전히 전해오는 것이 없다." (373~4쪽)
* 이오니아 세마의 계보 : 하나하나 정리해서 외워두고 인용하기 위해 노력해야 한다.
탈레스 - 아낙시 만드로스 <->(피타고라스 : 수학의 논증이 코스모스, 신비주의, 분리주의로 후퇴)
엠페도클레스 - 아낙사고라스
데모크리토스 - 히포크라테스
유클리드 - 알렉산드리아도서관
아리스타르코스 - 아르키메데스
에라토스테네스(지구의 둘레를 처음으로 측정. 4만km) <-> (프톨레마이오스 : 지구중심설로 후퇴)
신비주의 수학자 피타고라스 이후 3세기가 흐른 사모스섬에서 아리스타르코스가 나타났다.
* 아리스타르코스(지해) : 지구의 자전과 공전 - 해는 별이다
그의 첫번째 추론은, 월식을 바탕으로 지구와 해의 크기 비교. 아리스타르코스의 말을 근거로 내가 추정해본다. 해가 작다면, 해에서 날아오는 빛이 커다란 지구를 만나서 지구의 그림자는 크게 퍼질 것이고 달을 덮어버릴 것이다. 해가 지구에 비해 훨씬 크기때문에 햇빛이 지구의 그림자를 작게 만들어 달을 가린다. 정말 그렇다.
두번째 추론은, 큰 해가 작은 지구의 주변을 돌고있는 것은 불합리하다. 이 주장의 근거가 무엇인지 매우 궁금하다. 큰것이 작은 것의 주위를 도는 것이 더 쉽지 않나? 큰것이 돌려면, 공전궤도도 작아지고 계속해서 방향을 틀어야하니 힘이 들것이다. 차라리 작은 것이 빠른 속도로 도는 것이 더 그럴듯해 보이기는 하다.
"햇님이 행성계의 중심이고 모든 행성은 지구가 아니라 햇님의 주위를 돈다고 주장한 첫번째 인물 (중략) 그는 월식중에 달의 표면에 드리워지는 지구의 그림자를 보고, 햇님은 지구보다 훨씬 크며 매우 멀리 떨어져 있다 (중략) 해처럼 큰 물체가 지구처럼 작은 물체의 주위를 회전한다는 것은 불합리하다고 추론 (중략) 지구가 자신의 축을 중심으로 하루에 한번씩 자전하는 동시에 햇님을 1년에 한번씩 공전한다고 가정했다.
(중략) 갈릴레오는 코페르니쿠스를 햇님중심우주관을 '복귀시킨 사람이며 입증한 사람'이라고 기술 (중략 / 행성의 배열은 아리스타르코스에 의해) 기원전 280년경에 완벽하고 명확하게 밝혀졌던 것이다. (중략) 아리스타르코스를 불경죄로 처벌하라는 아우성
(중략) 별들도 우리의 햇님과 같은 존재일 것으로 생각한 사람은 아리스타르코스였다. (중략) 6개월의 시간차를 두고 별을 관측해 보아도 그별의 시선방향에는 변화가 전혀 감지되지 않았다. 별들의 시차를 측정할수 없다는 사실은, 별들이 햇님과 지구사이의 거리에 비해 훨씬 더 멀리 떨어져 있음을 암시하는 것이었다. 19세기에 들어와서야 비로소 별의 시차측정이 이루어졌다." (375~8쪽)
별의 거리를 재는 법으로 시차와 연주시차를 공부할수밖에 없다.
아, 멀리있는 별을 가상의 천구에 갖다 붙이는 방법이야말로 단순하며 아름답다.
결론은 간단하게 기억해 두어야 한다.
1) 100파섹의 범위내에 있는 별까지의 거리는, (1/연주시차)파섹이다.
2) 수식으로 나타내면 s파섹 = 1/p초
이 식이 나온 과정을 설명한 중고등학교의 수업자료에 따르면,
-3) 별의 겉보기 등급은, 히파르코스(bc190~bc120)가 1등급에서 6등급까지 구분하였고,
망원경이 발견된 이후 앞뒤로 보정하였다. 그래서 밝은별의 등급이 빼등급(-등급)이 생겼다.
-2) 지금보는 별의 위치와 6개월 공전후의 별의 위치가 다르다. 이것을 보이는 위치의 차이라고 해서 시차라 한다.
-1) 가까운별의 시차는 먼별의 시차보다 크다.
0) 별이 보이는 위치는 가상의 천구면이다.
1) 연주시차는 시차의 1/2다. 삼각함수로 별까지의 거리를 재기 위해서 시차가 아니라 연주시차가 필요하다.
2) 별까지의 거리(pc) = 파섹 parsec : 연주시차 1초일때의 별의 거리(X)
X를 반지름으로 하는 원을 그려서 각과 원호의 비를 구하면,
360도 : 1초 = 2πX : 1AU (해에서 별까지의 거리 : 1초가 매우 작은 각도라서 약간의 오차는 무시)
X = 1AUx360x60x60 ÷ 2π = 648,000AU÷ π = 206,265AU ≒ 약 31조km = 3.26광년(LY)
2-1) 연주시차가 p초인 별의 거리 s는 연주시차에 반비례하므로,
s(pc) = 1/p
3) 1도 = 60분 = 3,600초 즉, 1도는 60분, 1분은 60초이므로 1도는 60x60=3600초다.
4) 별의 밝기는 겉보기 1~6등급, 0, -1, -2등급, 7, 8, 9등급으로 겉보기 등급이 결정된다.
5) 별의 밝기는 10pc 거리에서의 밝기인 절대등급으로 산정할수 있다.
5-1) 거리지수 m-M = 겉보기등급 - 절대등급 ; m-M이 0보다 커지면 별은 10파섹보다 멀리 있는 별이다.
6) 가장 밝은 별은 청색이고, 가장 어두운 별은 붉은색이다.
https://youtu.be/9swIsksEzjk?si=y7T6Af62uzyJzylo.
https://youtu.be/ypRRcluVM3Y?si=dlf1gpImsVVMZuco
물체의 실제 크기는 자로 재어야 하고, 겉보기 크기는 거리의 제곱에 반비례하여 작아진다. 이것은 실험으로 확인한다. 실험해 볼수 있을까?
"겉보기의 크기와 실제거리사이에 성립하는 반비례 관계는 미술과 사진술에서 널리 활용되는 원근법의 근본원리이다.
(중략) 실험을 처음 시도한 인물은 크리스티안 하위헌스로 알려져있다. (중략) 이오니아의 전통을 따라서, 굵기가 다른 구멍이 여러개 뚫려있는 동판을 햇님을 향해들고, 어느 크기의 구멍을 통해서 본 햇님의 밝기가, 전날밤에 자신이 보아둔 천랑성의 밝기와 비슷한지 조사했다. 결과는 햇님의 겉보기 지름의 2만 8천분의 1이 되는 구멍을 통해서 본 태양으 밝기가 천랑성과 비슷하다는 것이었다. 그는 이 결과를 통해서 천랑성은 지구와 햇님사이의 거리보다 2만8천배 더멀리 떨어져 있다고 추론했다. 이것은 약 0.5광년에 해당하는 거리다. (중략) 오늘날 우리가 알고있는 천랑성까지의 실제거리는 8.8광년이다.
아리스타르코스나 하위헌스가 부정확한 자료에 근거하여 부정확한 답을 얻었다는 것은 문제로 삼을일이 전혀 아니다. 그들은 자신들이 구상한 방법의 원리를 명확하게 설명했으므로 더 자세한 관측이 이루어진다면 언제든지 누구나 그 방법을 써서 더 정확한 값을 구할수 있기 때문이다." (378~9쪽)
* 하늘마루별 Sirius 天狼星 : 하늘마루별=하늘에서 보이는 가장 밝은 별. 겉보기등급 : -1.47. 큰개자리 알파별
* 하늘마루별의 연주시차 = 0.38초=380밀리초
* 하늘마루별까지의 거리 = 1/0.38초 = 2.64파섹 = 2.64x3.26광년 = 8.6광년
많은 세마학자들의 틀린 주장들을 접하게 되면서, 세마학자는 결코 신이될수 없다는 사실을 점점 알아가고 있다. 누군가가 마치 다 알고있다는 듯이 말하면, 그는 틀렸다. 자기가 무엇을 모르는지도 모르거나, 자기 자신을 속이고 있기 때문이다. 자기가 알고 있는 것이 이것이고, 그것을 통해서 이런저런 추정들을 하는데, 맞는지는 아직 알수 없다고 주장해야 한다.
"(18세기말) 사람들은 지구에 모종의 특권을 부여하여, 커미만물의 중심에 지구가 자리한다고 믿었다. 진화론 제창자 중 한 사람인 월리스도 이러한 믿음을 근거로 하여 아리스타르코스의 우주관에 반대하는 견해를 고수했다. 1903년에 출간한 우주에서의 인간의 위치(Man's Place in the Universe)라는 책에서 그는, 지구만이 사룸이 서식하는 유일한 행성일 것이라고 주장했다.” (381쪽 주 16)
칼은 구상성단의 변광성 측정방법을 섀플리Shapley가 발견했다고 쓰고 있는데, 이에 대한 1912년의 논문은 헨리에타 스완 레빛이 1912년 발표했다. 어쨌거나 섀플리는 미리내의 중심이 지구가 아니라 궁수자리방향의 어디쯤이라고, 구상성단의 3차원분포를 이용해서 발표하였다. 그렇다면 섀플리도 레빛의 이론을 토대로 미리내의 중심을 찾아낸 것이다.
윌리엄 허셜이 지구중심설을 이야기한 것은, 구상성단들을 성간 티끌먼지때문에 관측할수 없었기 때문이다.
[ 별의 거리를 측정하다 발견한 우주의 비밀_이강환_언더스탠딩 ] 연주시차와 레빗의 표준광원을
일월오악도를 보면 달과 해의 크기가 똑같다. 옛날 사람들은 두개 천체의 크기가 거의 같다고 생각했다. 실제로는 해가 달보다 400배가 크다. 그런데, 크기가 같아 보이는 이유는, 해는 지구에서
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"(윌리엄 허셜은) 미리내의 띠가 흐르는 평면안에서 어느 방향으로 보든지 비슷한 수의 별들이 늘어서 있음을 알수 있었다. 그렇다면 우리 지구가 미리내의 중심에 자리하고 있음을 알수 있었다.
(중략) 별의 밝기가 변하는데 걸리는 주기를 관측을 통해서 알아내면, 그 별의 원래 밝기를 알수 있다는 말이다 (중략) 이것은 바로 하위헌스가 사용했던 거리측정의 방법이기도 했다.
(중략) 모두 100여개에 이르는 구상성단들의 거리를 알아낸 다음에, 섀플리는 이들의 3차원 분포를 조사했다. 그랬더니 구상성단들이 햇님계 근방이 아니라, 미리내의 궁수자리방향으로 멀리 떨어진 곳을 중심으로 하여, 대칭분포를 하는 것이었다. 그렇다면 우리 은하의 중심은 햇님계가 아니라 햇님계에서 궁수자리방향으로 멀리 떨어진 구역에 있다는 결론을 피할수 없다.
100여개에 이르는 구상성단들이 바로 미리내의 한가운데에 몰려있는 막대한 질량중심점을 궤도운동의 중심으로 삼고있는 것이다.
(중략) 허셜은 성간티끌의 장막너머에 존재하는 어마어마한 수의 별들을 볼수 없었던 것이다. 이제 우리는 햇님계가 미리내의 중심핵으로부터 약 3만광년 정도 떨어진 곳에 자리한다고 확실하게 알고있다.
(중략) 미리내의 중심핵에서는 육안으로도 밝은 별들을 백만개 이상이나 볼수 있을 것이다. (중략 / 그곳의 사람들에게는) 깜깜한 밤은 결코 오지않을 것이다." (380~3쪽)
임마누엘 칸트(1724~1804)는 1755년 '일반자연사와 천체이론'으로 박사학위를 받고, 오랜 시간을 사서와 강사로 떠돌다가 쾨니히스베르크대학교의 생학교수가 된다. 그런 칸트가 나선형성운 M31을 발견하고 커미섬 island universe라고 명명한다.
"칸트는 아드로메다자리에 보이는 M31이 수많은 별들로 구성된 또 하나의 은하일것이라는 제안을 확실하게 했을뿐아니라, 이러한 나선형 우주에 커미섬이라는 멋들어진 이름까지 지어줬다.
(중략) 나선형성운까지의 거리 측정이 문제해결의 관건이었고, 이를 위해서 무척 밝은 새로운 부류의 변광성이 필요했다. 기준성의 광도가 높을수록 거리측정에 유리하기 때문이었다. 에드윈 허블이 1924년에 드디어 M31에서 그러한 변광성을 찾아냈다. 이러한 변광성들의 평균 겉보기밝기와 원래 밝기를 비교하여, 그는 M31이 어림잡아 200만광년은 조금 넘는 매우 먼거리에 있다고 규명했다.
(중략) 그러므로 나선형성운 M31도 하나의 어엿한 은하였던 것이다." (383쪽)
진실을 알려고 하는데 왜 용기가 필요한 것이었는지를, 커미에 대해, 별에 대한 연구역사를 돌아보며 알수 있었다. 외압을 견뎌내고, 추정을 파기해야 하는 고달픈 과정이지만, 그 과정을 통해 뭔가 관측과 이론이 들어맞는 세계로 우리는 진입했다.
우리는 여전히 별들은 도대체 무엇인가라는 질문을 새롭게 하면서 별들을 향해 항해하는 영원한 나그네이다. 답을 찾을때까지 또는 뭇사람이 사라질때까지 이 질문과 대답의 과정은 무한하게 계속될 것이다. 지금 우리는 매우 와아하다. 뭔가를 알아낸 기분이기 때문이다.
"햇님은 벌겋게 달아오른 돌멩이였고, 별들은 천상이 불꽃이었으며, 미리내는 밤하늘의 등뼈였다. 이론의 모형을 이렇게 계속 구축하고 또 파기하는 과정을 뒤돌아보면서, 우리는 뭇사람의 진정한 용기가 과연 어떠했는가를 실감하게 된다.
아리스타르코스 이래 세마학자들의 임무는 커미 드라마의 중심무대에서부터 우리 자신을 한발씩 뒤로 물러서게 하는 것이었다. (중략) 역사의 위대한 발견과 대면하게 될때마다 커미에서 뭇사람의 지위는 점점 강등됐다.
(중략) 자신의 위상과 위치에 대한 올바른 이해가 주변을 개선할수 있는 필수전제이기 때문이다. (중략) 세대를 거듭하면서 유년기의 호기심이 줄어들기는커녕 오히려 더 켜져갔다. 별들은 도대체 어떤 존재인가? (중략) 우리는 나그네로 시작했으며 나그네로 남아있다. (중략) 이제야 비로소 별들을 향해 돛을 올릴 준비가 끝난셈이다."(384~7쪽)
8. 시간과 공간을 가르는 여행
믿지 못할 이야기가 또 나온다. 숫자에 대한 이야기다. 한울universe에는 천억개의 다미galaxy가 있고, 다미에는 천억개의 별이 있다는 것은 이미 알고 있다. 그런데, 이 숫자가 지구의 모든 해변에 있는 모래알보다도 많은 것이라고? 믿겨지지 않는다.
"모래를 한줌 움켜쥐면 그속에서 약 1만개의 모래알들을 헤아릴수 있다 (중략) 한울에는 별들이 셀수없을 정도로 많고 또 많다. 지구의 해변이란 해변 모두에 깔려있는 모래알들보다 한울에 있는 별들이 훨씬 더 많다." (390쪽)
소설 삼체가 이런 오래된 이야기에서 나온 것인데, 이제야 알게된 것에 대해 부끄럽기도 하고 기쁘기도 하다. 새로운 것을 알게되어 매우 기쁘고, 그동안 모르고 지냈으니 얼마나 어리석은 삶을 살았을까. 앞으로는 겸손하게 살수 있을까. 그런 생각이 든다.
늘 바라다보이는 카시오페이아의 아래쪽에 넓게 안드로메다 자리가 빛나고 있고, 그속에 희미하게 M31이 자리잡고 있다. 칸트도 독립된 다미galaxy라고 생각한 그 별이다. 밤하늘에서 과연 관측이 가능할까.
오리온자리의 삼태성도 늘 찾을수 있는 별자리다. 그중 가운데 별은 거대한 가스구름이고, 여기에서 새로운 별들이 태어나고, 수천만년에 걸쳐 성장하다가 어느날 폭발하여 초신성이 될것이라고 한다. 꿈엔들 생각할수 있는 일일까.
"(오리온자리의) 세별들 중에서 가운데에 있는 것은 별이 아니라 오리온성운이라 불리는, 별들이 태어나고 있는 거대한 가스구름이다.
(중략) 햇님의 가장 가까운 이웃은 켄타우루스 자리에 있는 알파별이다. (중략) 알파별은 사실 삼중성계로서 세별 중의 둘이 서로 마주보고 돌고, 나머지 프록시마 켄타우리가 멀리서 이 둘의 주위를 또 공전한다. (중략) 대부분의 별들은 이렇게 쌍성계 또는 다중성계의 구성원으로 존재한다. 홀로 떨어져 있는 햇님이 오히려 이상한 별이다." (395~6쪽)
이름으로 알고 있었던 별들에 대한 이야기들을 하나하나 재미있게 풀어주니 생동감이 넘쳐 관심을 끈다. 정말로 일찍 이 책을 읽었어야 하는 모양이다. 더 재미있게 살수 있었을 것같다.
시간을 공간속에 엮어놓아야 넓은 공간을 제대로 볼수 있다. 즉, 100억년전의 퀘이사의 빛을 바라보는 현재의 내가 있어야, 한울이라는 이 공간이 성립한다. 켄타우루스 알파별은 4년전의 빛, 안드로메다의 M31은 200만년전의 빛이 오늘 나에게 보인다. 한울의 모든 과거와 함께 현재의 나와 공간이 존재한다. 시공간을 하나로 느끼는 첫경험이다.
"(미리내에서 가장 가까운 나선다미인 안드로메다) 베타별은 해로부터 75광년 정도 떨어져 있(다/중략) M31까지는 200만광년이나 된다. (중략) 지구에서 가장 멀리 떨어진 퀘이사까지의 거리는 80억 내지 100억광년이다.
(중략) 공간과 시간은 서로 얽혀있다. 시간으로 과거를 보지 않으면 공간으로 멀리 볼수가 없다." (396~쪽)
아인슈타인이 나온다. 어차피 현실세계에서 관찰이 불가능한 일들이어서 '사고실험'을 해보자고 주장한 최초의 세마학자다. 특수상대성이론은, 동시성의 패러독스를 해결하기 위해 두가지 규칙을 전제한다. 놀랍다.
"어떤 물체에서 반사되거나 방출된 빛은 그 물체가 움직이든 움직이지 않든 상관없이 같은 속도로 진행한다. (중략) 어떠한 물체도 빛보다 빠르게 움직일수 없다. " (403쪽)
MM실험을 찾아보고 싶은데, 오늘은 일단 참자. 한번에 다 찾아본다고 해서 다 기억할수 있는 것도 아니다. 꾸준히 다시 읽어가면서 보충할 것을 보충하면 된다.
또하나의 어리석은 생각을 했다. 뇌는 전기신호에 의해 움직이기 때문에 생각의 속도가 빛의 속도와 같다고 생각했다. 어떤 생각이 떠오르면 말로 표현할수 없을 정도로 빠르게 전체 생각이 한꺼번에 쫙 떠오른다. 그런데, 칼은 그렇지 않다고 한다. 일단 뇌세마 분야에서 어떻게 말하는지를 확인할때까지 생각의 속도에 대해 확실하게 말하지는 말자.
"(빛의 매질에 대한) 실험을 통하여 에테르가 존재하지 않는다는 사실이 밝혀졌다. 그 실험이 바로저 유명한 마이컬슨-몰리 Michelson-Morley의 실험이다.
(중략) ‘생각의 속도' 같은 것인데 이것은 매우 어리석은 주장이다. 왜냐하면 우리 뇌의 신경 전달 신호는 당나귀가 수레를 끄는 것과 같은 느린 속도로 뉴런 사이를 움직이기 때문이다. 인류는 상대성 이론을 궁리해 낼 정도로 영리하기는 하지만 그리 빠르게 사고하지는 못한다. 그러나 현대 컴퓨터의 전기 회로 속에서는 전기 신호가 거의 빛의 속도로 움직이고 있다." (405쪽)
가모브의 사고실험도 재미있다. 빛의 속도로 여행하는 세계. 멈춰있을 때는 지금과 다르지 않을텐데, 오토바이를 타고 달리는 순간, 모든 것이 달라진다. 나에게서 반사된 적외선이 파장이 짧아져 가시광선으로 되어 관찰자의 눈으로 들어간다. 그러면 나는 붉은빛이 도는 둥그런 광채에 둘러싸인 무엇으로 보인다는 것이다.
그리고 빛의 속도에 가까워지면, 관찰자의 입장에서 나의 시간은 아주 천천히 흐르게 된다. 여기까지는 이해했다고 하겠는데, 질량의 증가와 압축이라는 말까지 나온다. 이것은 새로운 의문이다. 속도는 시간과 거리의 관계라서 특수상대성이론의 요소에는 등장하지 않는다. 해결해야할 문제다.
"(조지 가모브는) 빛의 속도가 우리에게 매우 익숙한 시속 40km인 가상의 세계를 상상해보자. (중략 / 빛의 속도에 가깝게 오토바이를 타고 달리면) 당신이 이미 지나간 뒤에 있는 물체들이 당신 앞쪽에 나타난다는 말이다. (중략) 멈춰서있는 관찰자의 입장에서는 만약 당신이 멀어지고 있다면 당신에게 반사되어 오는 빛이 빨갛게 보이고, 가까워지면 파랗게 보인다. 당신이 관측자를 향하여 달리고 있다면, 당신은 기분나쁜 색깔의 광채에 둘러싸인 것으로 보일 것이다. 왜냐하면 당신에게서 방출되는, 통상 눈에 보이지 않던 적외선이 짧은 파장쪽으로 이동해서 눈에 보이는 가시광선이 되기 때문이다.
(중략) 당신은 움직이는 방향으로 압축되고 질향은 증가하며 광속과 같은 속도로 움직일때의 가장 짜릿한 결과인 시간지연time dilation이라는 이상한 현상을 경험하게 된다." (406~7쪽)
일단 1980년에 가장 가까운 별로 43년이면 여행할수 있는 기술을 가질수 있다고 칼은 믿고있다. 다만, 핵융합로는 24년 현재까지 1분을 넘기는 정도니 그의 예측이 잘 맞아떨어지지는 않는다. 다른 별로 날아가면 그곳에서 당장 사람이 살수 있을지 여부는 아직 검토되지 못했을 것이다. 사람이 타기 전에 무인하늘배가 먼저 날아가서 탐사를 해야하는데, 보이저 1,2호가 가장 멀리 날아간 것으로 알고 있는데, 어디쯤 가고 있는 것일까? 방향은 켄타우루스 알파별을 향하고 있는 것일까?
"(다른 별로 가는 하늘배) 지구에서 바로 쏘아 올려지는 것이 아니라 지구궤도에서 일단 만들어진 다음 거기에서 기나긴 항성간 항해를 시작 (중략) 오리온계획은 핵무기인 수소폭탄을 폭발시켜서 그 반작용으로 하늘배가spaceship 전진하게끔 설계돼 있다. (중략) 양심을 갖고 꼼꼼하게 설계하면 방사능 잔해의 확산을 성간공간이나 행성간 공간의 극히 제한된 영역으로만 국한시킬수 있다. (중략) 한울공간에서의 핵폭발 금지조약이 체결됨에 따라 갑자기 중단 (중략) 핵무기를 가장 잘 사용하는 방법이 바로 오리온계획이라고 믿기 때문이다.
(중략 / 다이달로스 계획은) 핵융합 반응로의 구현을 전제로 하고 있다. (중략) 오리온과 다이달로스는 광속의 1/10의 속력으로 여행할수 있도록 설계된 것이다. 그러면 4.3광년 떨어진 켄타우루스자리 알파별까지 가는데 사람의 일생보다 짧은 43년이 걸릴 것이다. 이 정도 속도의 우주선으로는 특수상대성이론의 시간지연효과를 크게 기대할수 없다." (410~11쪽)
일단 힘과 마찰열 등을 생각하지 않는다면, 한울공간에서 정말로 광속에 가까운 또는 광속에 10%에 달하는 속도를 낼수 있을까? 가능하다고 한다. 한울공간에는 거의 아무것도 없고, 별만 몇개 떠 있으므로 가능한 모양이다. 그럴듯하다.
"한울공간에서 1년정도 1g의 가속을 계속해서 받으면 광속에 가까운 속도에 도달한다.
(중략) 여기서 1년이 3천만초, 1g의 크기가 9.8m/초^2, 즉 0.01km/초^2과 비슷하며,
광속이 초속 30만km임을 기억" (413쪽)
뭔가 이상하다. 미리내의 지름은 10만광년이므로 빛의 속도로 가더라도 10만년이 걸리고, 안드로메다까지는 250만 광년이므로 250만년이 걸려야 하는데, 어떻게 해서 21년과 28년이 걸리는 것일까?
우리가 멸망하지 않는다면 하늘배를 광속으로 가속시킬수 있다는 칼 세이건의 자신감은 어디에서 오는 것일까?
빛의 속도로 가속이 가능한 것은, 전자나 중성미자같은 가벼운 입자말고는 불가능하다고 알고 있는데.
아인슈타인의 물질과 에너지의 관계 때문에.
"(빛의 속도에 도달할때까지 1년동안 1g씩 가속된 우주선으로) 미리내의 중심까지 가는데에는 21년 걸리고, 안드로메다 다미에는 28년이면 도착한다. 그렇지만 지구에 남아있는 사람들에게는 우주여행객의 21년이 무려 3만년에 해당하는 장구한 세월이다.
(중략) 언젠가는 별을 향해 광속여행을 할수 있는 날이 반드시 올것이다." (416~7쪽)
칼은 지성을 가진 사룸이 한울에는 반드시 존재할것이라는 믿음이 있어 보인다. 그런 가능성을 확인하기 위해서 지구와같은 조건의 별들이 찾고 싶어한다.
2017년에 햇님계의 행성 형성에 대한 BERA이론이 발표된 모양이다. 이에대한 공부도 해둘 필요가 있겠다. 지구와 우리 행성이 어떻게 형성되었는지를 알고 나서, 비슷한 조건의 항성계가 존재한다면 지성사룸이 존재할 가능성이 그만큼 높아지는 것이다.
코스모스가 나온지 45년이 되었다. 이제 새로운 사실들로 다시 쓰여져야하지 않을까. 후속작이 있는 것으로 알고 있지만, 코스모스다운 책과 영상이 만들어졌으면 한다. 다시는 천년의 암흑기에 갇히지 않도록.
"질량이 뚜렷하게 서로 다른 별들로 구성된 쌍성계들의 다양한 자료를 통계로 분석해보면, 우리의 햇님같이 단독으로 존재하는 별들 주위에서 행성계가 형성될 가능성이 훨씬 높다는 결론에 이르게 된다. (중략) 바너드의 별은 햇님에서 가장 가까운 단독성이다. 실제로 삼중성인 켄타우루스자리 알파별의 경우, 그들 사이에 일어나는 중력의 복잡한 상호작용때문에 그 주위에 작은 질량의 행성들을 찾는데 적지않은 어려움이 따르게 마련이었다.
(중략) 우리 미리내에 상당히 다양한 종류의 행성계들이 존재할 것으로 판단된다. 물론 별도 가스와 트끌로 구성된 성간운에서 행성과 함께 만들어지는 것이다. 그러므로 미리내 안에는 1,000억개에 이르는 행성계가 우리의 탐사를 기다리고 있을 것으로 기대된다.
(중략) 우리가 우리의 세상을 지금 어떻게 하느냐가, 그 영향이 앞으로 수백년이 세월에 걸쳐 전파되어 결국 우리 후손들의 운명을 좌우하게 된다. 그때까지 우리 후손들이 저 수많은 별들 어디엔가 살고 있다면 말이다." (422~9쪽)
9. 별들의 삶과 죽음
원자는 쪼갤수 없는 가장 작은 물질이 아니라, 사람이 물질세계를 이해할수 있는 기본물질이다. 원자는 양성자-중성자-전자로 쪼갤수 있고, 양성자와 중성자는 쿼크로 쪼갤수 있다. 그러므로 우리가 알고있던 원자는 없지만, 원자를 바탕으로 해서 물질세계를 이해할수 있다. 그러므로 칼이 말한대로, 원자를 쪼개면 다른 성질의 원자가 나타난다.
"숯이된 파이를 90번 연속해서 반으로 나누면 탄소원자를 만날수 있다. 탄소의 핵에 양성자와 중성자가 각각 여섯개씩 들어있고, (중략) 탄소원자를 한번 더 쪼갠다면 작은 탄소원자가 아니라 다른 종류의 원자, 즉 탄소와는 전혀 성질이 다른 원자가 만들어진다. 원자를 자르면, 원소의 돌연변이가 생기는 것이다." (437쪽)
불은 전자를 잃은 전자가 플라즈마상태에 들어갔을때, 외부로 방출되는 전자기 파동 즉 가시광선이라는 말인가? 불, 드디어 불을 알게된 것인가?
"불은 화학원소로 만들어진 것이 아니다. 원자가 고온상태에 놓이면, 전자를 잃고 전리된다. 이렇게 전리된 고온의 플라즈마가 내는 전자기 파동이 우리에게 불로 보이는 것이다." (439쪽)
핵력은, 원자핵에 모여있는 중성자와 양성자를 안정시키는 갈고리와 같은 힘이다. 그렇다면 핵력은 한번 작용해서 핵융합이 일어나는 것이 아니라, 양성자와 양성자, 양성자와 중성자가 아주 가까이 붙어있을때, 언제나 작용하는 힘이다.
"원자핵에 전하를 띤 입자라고는 양성자뿐인데, 핵이 와해되지 않는 까닭은 무엇일까? 그것은 핵에는 또다른 종류의 힘, 즉 핵력이 작용하기 때문이다. (중략) 핵력은 아주 가가운 거리에서만 작용하므로 갈고리에 비유될수 있다." (441쪽)
높은 온도는 눈에 보이는 빛을 낸다. 물질이 가열되어 높은 온도에 이르면, 타버리면서 또는 물렁한 상태가 되면서 빛을낸다. 탄다는 것, 빛을 낸다는 것, 붉게 열기가 올라가는것이 모두 빛이다. 온도가 올라가면, 물질의 어떤 부분이 진동을 하고, 그 진동이 외부로 방출되어 빛이 되는 것인가? 물질의 어떤 부분이란, 전자가 떨어져나간 원자핵을 말하는가?
핵융합반응을 할때는, 양의 베타붕괴에서 만들어지는 양전자가 주변의 전자와 충돌하여 빛으로 된다. 파장이 원자크기인 1Å 이하의 감마선이다.
"햇님은, 한때 아낙사고라스가 생각했던대로 붉게 달궈진 돌이 아니라, 수소와 헬륨으로 구성된 고온의 기체덩어리인 것이다. 기체덩어리가 빛을 내는 것은, 높은 온도로 가열된 낙화인두가 붉은빛을 발하는 것과 똑같은 이치이다. 햇님의 수소와 헬륨기체도 뜨겁게 가열돼있기 때문에 빛을 낼수있는 것이다.
(중략) 우리가 가시광선을 통해서 볼수있는 이 지역의 온도는 절대온도로 6천도 정도이다. 우리에게 철저하게 숨견진 햇님의 저 깊숙한 내부의 온도는 1570만도에 이른다. 이렇게 뜨거운 조건에서는 핵융합반응이 일어나고 그 결과로 빛이 만들어진다." (443~5쪽)
별의 내부는 왜 뜨거운가? 분자들의 충돌때문이다. 중력수축으로 좁아진 공간에서 분자들이 충돌하기 때문에 점점 온도가 올라간다. 베타붕괴로 만들어진 빛이 햇님의 표면으로까지 나오는데는 백만년이 걸리고, 지구까지 도달하는데는 불과 8분이 걸린다. 한울은 텅비어 있기 때문이다.
별은 안정되어있다. 중력수축이 일어나는 것을, 고온 고압의 핵융합반응이 막아내고 있기 때문이다.
"기체와 티끌로 구성된 성간구름이 중력수축하여 별들과 그 별들에 딸린 행성들을 만든다. 성간운의 중력수축이란 자체중력때문에 겪게되는 성간운의 낙하운동이다. 이 과정에서 기체분자들이 격렬하게 부딪히므로, 수축이 진행됨에 따라 내부의 온도는 상승하게 마련이다.
드디어 내부의 온도가 천만도에 이르면 수소원자 네개가 만나서 헬륨핵이 하나 만들어지는 핵융합반응이 전개된다. (중략) 감마선 광자는 주위물질에 흡수됐다가 다시 방출되기를거듭하면서 태양의 표면을 향해 이동한다. 흡수가 일어날때마다 자신의 에너지를 조금씩 잃게 되므로 높은 에너지의 감마선 광자는 점점 낮은 에너지의 광자로 변신해서 드디어 사람의 눈이 볼수있는 가시광선대역의 광자가 된다.
중심핵에서 출발한 광자가 표면층에 도착하는데 대략 100만년이 걸린다.
(중략) 핵융합반응의 개시와 더불어 그때까지 진행되던 중력수축이 멈춘다. 별의 외곽층을 차지하는 질량의 무게를 중심핵부분의 고온과 고압이 지탱하여, 별전체가 안정된 상태에 놓이기 때문이다." (445~6쪽)
큰별에서 철이 만들어지는 과정은, He이 하나씩 첨가되어 -> 14 Si + Si -> 28 Ni -> 27 Co -> 26 Fe 10억도의 온도에서 Si 두개가 핵융합하고, He을 하나 배출하는 것이 아니라, H 두개를 버리고 철이 된다는 것이다. 무슨 이유가 있을 것이다.
Li Be B C N O F NeNa Ma Al Si P S Cl Ar (나만알지 PS 염정아)K Ca [ Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn ] Ga Ge Bs Se Br Kr (칼카 스카티부크로 마패코니 쿠젠 가게비새 부엌크로)
"거의 모든 별의 내부에서는 수소에서 헬륨이, 헬륨에서 탄소와 산소가 만들어진다. 보다 큰별들에서는 헬륨의 핵이 하나씩 첨가되면서 네온, 마그네슘, 규소, 황 등의 순으로 무거운 원소들이 합성된다. (중략) 최종단계에서 드디어 철이 합성된다. 양성자와 중성자를 14개씩 가진 규소의 핵은 10억도 이상의 온도에서는 핵융합반응을 일으킬수 있다." (457쪽)
dk
(to be continued like reading a testament)
