천체들의 순서

태양계에는 수많은 물체들이 존재한다. 그중에는 아주 큰 것도 일부 있지만 산만 한 크기의 물체가 많고, 도로 포장에 쓰이는 둥근 돌만 한 것은 더 많으며, 또 핀 대가리나 먼지만 한 것은 셀 수 없이 많다.
태양계에 존재하는 모든 물체를 크기 순으로 도표로 만드는 것은 나는 물론이고 어느 누구에게도 불가능하므로, 그런 시도는 아예 생각하지 않겠다. 여기서는 다만 태양계에서 가장 큰 것부터 시작하여 27개의 천체를 순서대로 열거해 보기로 하자. 그러면서 필요하면 각각의 천체에 대해 간단한 설명도 곁들이려고 한다.
태양계에서 가장 큰 천체는 두말할 것도 없이 태양이다. 그렇지만 태양이 지배하는 영역이 어디까지 뻗어 있는지는 확실히 알 수 없다. 태양계를 나타낸 그림들을 보면 대부분 행성들의 궤도를 그리면서 그 중심에 태양을 작은 원으로 그려 넣곤 하는데, 이것은 잘못된 이미지를 전달할 우려가 있다.
태양의 질량은 지구의 33만 3000배에 이른다. 큰 중력장 안에 거대한 양팔저울이 있다고 상상해 보자. 이 양팔저울의 한쪽 접시 위에 태양을 올려놓았을 때, 그것과 균형을 잡으려면 반대쪽 접시 위에는 지구의 질량에 해당하는 추를 33만 3000개나 올려놓아야 한다.
태양은 평균 밀도가 지구보다 작기 때문에, 똑같은 1kg이라도 태양 구성 물질은 지구 물질보다 더 많은 부피를 차지한다. 그래서 태양의 부피는 지구보다 130만 3000배나 크다. 태양과 크기와 모양이 똑같은 컨테이너가 있다고 상상해 보라. 만약 이 컨테이너 안에 지구 크기의 고체를 빻아서 가루로 만들어 채워 넣는다고 한다면, 130만 3000개나 되는 지구를 가루로 빻아야만 컨테이너를 가득 채울 수 있을 것이다.
이번에는 지구뿐만 아니라 태양 주위를 도는 모든 행성과 위성, 소행성, 유성체, 혜성, 우주 먼지를 통틀어 생각해 보자. 태양 주위를 도는 이 모든 물질을‘행성계’라 부를 수 있다.
전체 행성계의 질량은 지구의 448배나 된다. 그렇지만 태양의 질량은 이 모든 행성계의 질량보다 743.3배나 크다. 이것을 달리 표현하여 말하자면, 태양이 태양계 전체에서 차지하는 질량은 무려 99.886%나 된다! 따라서 단지 질량만으로 모든 것을 평가하는 냉정한 관측자의 입장에서 보면, 태양계는 중심에 빛을 내는 밝은 태양이 있고, 그 주위에 아주 적은 양의 티끌이 둘러싸고 있는 것으로 보일 것이다.
그러나 우리가 태양계를 연구할 때 단지 태양만 그 대상으로 삼지 않는 이유는, 우리가 그러한 티끌 중 하나에 살고 있고, 또 그 곳에 수많은 생물이 살고 있다는 것을 알고 있기 때문이다. --- pp.89-90

옛날 옛적 아주 멀리 떨어진 곳에

앞 장에서 나는 도플러 효과에 대해 이야기했다. 그리고 그것을 이용해 먼 은하들이 모두 우리에게서 멀어져 가고 있으며, 멀리 있는 은하일수록 더 빠른 속도로 멀어져 간다는 사실을 알아냈다는 이야기를 했다.
얼핏 생각하면 이 사실은 우리 은하가 특별한 존재임을 말해 주는 것 같다. 모든 은하가 우리 은하를 중심으로 멀어져 가고 있다지 않은가? 그렇지만 달리 생각하면 이것은 가당치 않은 말이다. 우주에 존재하는 수천억 개의 은하 중에서 하필이면 우리 은하가 그렇게 특별한 존재여야 할 이유가 있는가?
1916년에 아인슈타인은 일반 상대성 이론을 적용하여 우주 전체의 특성을 나타낼 수 있는 일련의 장 방정식을 만들었다. 그런데 아인슈타인은 우주가 전체적으로 정적이며, 시간이 흘러도 눈에 띌 만한 변화가 일어나지 않는다고 가정했다. 실제로 그때까지의 관측 결과에서는 여기서 벗어나는 조짐은 전혀 발견되지 않았다. 물론 어떤 천체는 우리를 향해 다가오고 어떤 것은 멀어져 가고, 어떤 것은 이쪽 방향으로 어떤 것은 저쪽 방향으로 움직인다. 그렇지만 이 모든 국지적인 변화들은 상쇄되어 전체적인 우주의 모습은 늘 똑같이 유지되었다.
그런데 아인슈타인의 장 방정식을 푼 결과는 정적인 우주의 모습과 일치하는 것이 아니었다. 그래서 아인슈타인은 방정식에‘우주 상수’라는 항을 임의로 첨가하여, 그 방정식의 해가 정적인 우주의 모습을 나타내도록 했다.(훗날 그는 이것을 일생일대의 실수였다고 말했다.)
그런데 그 다음 해에 네덜란드 천문학자 빌렘 드 지터(Willem de Sitter; 1872~1934)는, 장 방정식에서 우주 상수를 없애면 일정한 속도로 점점 커져 가는 팽창 우주라는 결과가 나온다고 지적했다. 그렇지만 그 당시에는 우주가 실제로 팽창한다는 사실을 뒷받침하는 관측적 증거가 전혀 없었기 때문에, 드 지터의 주장은 순전히 이론에 불과한 것으로 취급되었다.
그런데 허블이 먼 은하들이 모두 우리에게서 멀어져 가고 있다는 사실을 발견하자, 그것은 곧 드 지터가 주장한 우주의 팽창을 지지하는 증거로 받아들여졌다. 우주는 팽창하고 있고, 모든 은하들(그리고 은하단들)은 서로에게서 멀어져 가고 있다. 바로 이 때문에 모든 은하가 우리에게서 멀어져 가는 것으로 보이는 것이지, 우리가 특별한 은하에 살고 있는 것이 아니다. 우주가 전체적으로 팽창하고 있다면, 어떤 은하에서 우주를 바라보더라도 나머지 모든 은하가 우리에게서 멀어져 가고, 멀리 있는 은하일수록 더 빠른 속도로 멀어져 가는 것으로 보인다.
요컨대 아인슈타인의 장 방정식은 우주를 있는 그대로 잘 묘사한 것이었으며, 우주 상수 같은 것은 애초부터 필요없는 것이었다. --- pp.175-176

진정한 지배자

‘지배적’이라는 말을 어떻게 정의해야 할까? 지구상에 존재하는 식물의 질량은 동물의 10배나 된다. 그리고 동물은 식물계에 기생하는 존재로서만 살아갈 수 있다. 만약 식물이 모두 사라진다면, 동물도 모두 사라지고 말 것이다. 그러나 반대로 동물이 모두 사라진다 하더라도 대부분의 식물은 살아남을 것이다.
아주 객관적인 시각을 가진 외계인이 지구를 본다면, 지구는 식물의 세계로 보일 것이다. 그리고 그중에서 많이 진화한 나무들이‘지배자’로 보일 것이고, 식물들 사이로 하찮은 기생충들이 귀찮게 돌아다니는 것으로 보일 것이다.(사람의 몸도 수조 개의 세포와, 피부나 창자에 기생하는 하찮고 귀찮은 기생충으로 이루어져 있다. 기생충이 우리의 몸을 먹고 산다고 해서 그들을 우리의 지배자라고 하지는 않는다.)
다른 각도에서 한번 바라보기로 하자. 진핵생물은 어떻게 생겨났을까? 이에 대해 여러 종류의 원핵생물이 서로 도우며 살다가 결국 결합하여 진핵생물이 생겨났다고 생각하는 과학자들이 있다.
이 견해에 따르면 유전 기능이 발달한 원핵생물이 산소 이용 기능이 뛰어난 원핵생물과 결합했다는 것이다. 이들이 결합하면서 유전 기능에 뛰어난 부분은 핵이 되었고, 그 바깥에 산소 처리 기능이 뛰어난 미토콘드리아가 자리잡게 되었다. 그 밖의 세포 기능을 수행하는 부분들은 각자 특별한 기능을 가진 원핵생물이 결합함으로써 생겨나게 되었다.
결론적으로 말해서, 진핵 세포들이 결합하여 다세포 식물과 동물이 생겨난 것처럼 진핵생물은 원핵생물들이 결합해 생겨났다. 이 견해를 강력하게 주장한 사람은 미국 생물학자 린 마굴리스(Lynn Margulis; 1938~ )이다.[...]
또 다른 시각에서 한번 바라보자. 진핵생물은 약 14억 년 전에 출현했고, 최초의 다세포 생물은 약 8억 년 전에 출현한 것으로 보이지만, 원핵생물은 아직도 존재하고 있고 번성하고 있다. 원핵생물은 그 수가 매우 많고 또 급속하게 증가해 가기 때문에, 진핵생물(단세포 생물이든 다세포 생물이든)보다 훨씬 빠른 속도로 진화한다.
그 결과, 진핵생물이 적응하지 못한 환경에서도 원핵생물은 그럭저럭 적응해 살아간다. 원핵생물은 어떤 진핵생물도 살 수 없는 온도나 염분 속에서도 꿋꿋이 살고 있다. 다른 생물들은 섭취하지 못하는 무기 화합물을 섭취하면서 살아가는 종류도 있다. 그리고 어떤 형태의 생물체도 견딜 수 없는 극한 환경 속에서도 포자의 형태로 살아남는다.
우리가 원핵생물을 죽이려고 화학 약품을 개발하면 원핵생물은 그 화학 약품에 점차 적응하기 때문에, 원핵생물을 계속 억제하려면 끊임없이 새로운 화학 약품을 개발해야 할 것이다. 이들을 굴복시키는 것은 불가능하며, 만약 우주적인 것이건 인공적인 것이건 큰 재앙이 발생해 지구상의 모든 생물이 멸종하는 사태가 일어난다 하더라도, 이들 원핵생물은 맨 마지막에나 사라질 것이다. 심지어 모든 생물이 사라진 뒤에도 이들은 살아남을지도 모른다.
자, 그렇다면 과연 지구의 지배자는 누구라고 생각하는가? 편견이나 자기애를 버리고 냉정하게 생각한다면 말이다.

<b>과학적 상상력의 대가 아이작 아시모프가 돌아왔다! <br/>천재적인 통찰력과 해박한 지식, 지적이고 유머러스한 문체...<br/>인문학적 과학 읽기의 즐거움을 만난다.</b><br/><br/>아서 클라크, 로버트 하인라인과 함께 SF계의 ‘3대 거장’중 하나로 꼽히는 아이작 아시모프Isaac Asimov(1920~1992)! 러시아 태생의 미국 작가 아이작 아시모프의 교양과학 에세이 《우주의 비밀》 개정판이 출간되었다.(1991년 초판 발행.) 아시모프는 짧은 과학 에세이를 잡지에 연재한 뒤에 그 글들을 모아 책으로 출간하곤 했는데, 이 책 《우주의 비밀》도 그런 스타일의 책이다. 이 책은 태양계, 은하와 우주, 우리가 사는 지구 등 3부로 나누어져 있으며, 《우주의 비밀》이란 제목 그대로 인류가 지구에 출현한 이래 우주의 비밀을 풀어 가는 과정을 흥미진진하게 설명하고 있다. <br/><br/>아시모프가 작고하기 2년 전인 1990년에 처음 출간된 이 책 《우주의 비밀》(우리나라에서는 1991년에 동아출판사에서 번역 출간)은 아시모프의 글이 늘 그렇듯 재미있으면서도 과학의 원리와 발견 과정을 초등학생도 충분히 이해할 수 있을 정도로 아주 쉽게 설명한다는 특징이 있다. 특히 과학의 개념을 그것이 처음 나타나고 발전한 단계부터 파헤치며 차근차근 설명하기 때문에, 과학이 어떤 단계를 거쳐 어떻게 발전해 왔는지 이해하는 데 큰 도움을 준다. 이 책에서 아시모프는 천문학·물리학·화학·생물학 등 광범위한 과학 지식을 종횡무진 엮어 내고 있지만, 이 책에는 과학 이야기만 나오는 게 아니다. 고전에 대한 해박한 지식을 바탕으로 그리스 신화와 역사뿐만 아니라, 과학사의 에피소드 등 온갖 흥미로운 이야깃거리까지 곁들여 자칫 무미건조할 수도 있는 과학 이야기를 완성도 높은 작품으로 빚어내고 있다. 그 천재적인 발상과 통찰력은 인문학적 과학 읽기의 진수와 즐거움을 보여 주기에 모자람이 없다.<br/><br/>20세기 최고의 과학 소설가이자 교양과학 저술가로 세계적인 명성을 얻은 아이작 아시모프는 20대 초반에 작가로 데뷔하여 1992년 작고할 때까지 과학소설사에서 중요하게 평가받는 작품들을 발표했다. 아시모프는 SF 소설뿐만 아니라 유머가 넘치는 독창적인 문체로 천문학, 생물학, 화학, 물리학 등 과학은 물론 역사, 지리, 신화, 종교, 심리학 등 여러 분야를 알기 쉽게 설명하여 논픽션 작가로서도 독보적인 경지에 올랐다. 무엇보다도 지칠 줄 모르는 필력으로 방대한 영역에서 500여 권에 달하는 책을 낸 다작가이며, 그가 쓴 책들은 듀이의 도서 십진분류법 체계의 모든 분류 항목 안에 포함된 것으로 유명하다. <br/>아시모프가 작고하고 나서 20여 년이 지난 지금, 과학 기술 분야에는 많은 발전이 일어났다. 그가 아직 살아 있었더라면, 우리는 그의 세련되고 위트 있는 문장을 통해 복잡하고 난해한 과학 지식을 알기 쉽게 이해할 수 있었을지도 모르겠다. 안타깝게도 그는 이 세상에 없지만 이 책에는 세월이 흘러도 여전히 빛을 발하는 아시모프의 과학적 상상력과 그 놀라운 통찰력이 오롯이 담겨 있다. 우리는 아시모프가 들려주는 인문학적 과학 이야기를 음미하며 정신없이 발전하는 세상을 통찰하는 시각과 지혜를 얻을 수 있을 것이다. 우리가 다시 아시모프를 읽어야 할 이유가 여기에 있다. <br/><b>왜 다시 아시모프인가</b><br/><br/>인간 상상력의 한계는 어디까지일까. SF소설의 거장으로 특히 미래사회를 묘사하는 데 탁월했던 아이작 아시모프를 보면 인간의 상상력은 끝이 없는 것 같다. 아시모프는 그의 소설에 문명의 쇠퇴를 겪어가는 우주 세계 속에서 새로운 인류 문명을 만들어 나가는‘파운데이션’이라는 조직을 등장시키는가 하면,《아이, 로봇》을 통해서는 로봇을 인조인간이나 노예 같은 개념으로 생각하기보다는 인간을 위해 만들어진 편리한 기계의 개념으로서 보는 탁월한 인식을 보여주었다. 이는 지금 우리가 살고 있는, 그리고 앞으로 살아갈 미래에서의 로봇의 역할과 그 작용을 가장 현실적으로 묘사한 것으로 이후 과학 기술을 비롯한 많은 분야에 중대한 영향을 미쳤다.<br/>아시모프는 이렇게 천재적인 상상력과 해박한 과학적 지식을 바탕으로 다양한 미래를 그려냄으로써 현재를 사는 우리가 어떻게 미래를 만들어가야 할지를 전달하는‘SF의 본질’에 충실한 작가였다. 그의 가치와 현재성은 바로 이 지점에서 찾을 수 있을 것이다.<br/> <br/>아시모프는 SF소설뿐 아니라 어렵고 광범위한 과학을 누구나 쉽게 읽게끔 풀어써 당대 최고의 논픽션 작가로도 유명했다. 대학에서 생화학을 전공했으면서도 천문학, 물리학, 생물학, 문학, 종교 등 거의 모든 분야를 다루는 뛰어난 해설자였다. 사실 아시모프처럼 과학을 쉽고 재미있게 풀어 쓰는 작가는 역사적으로도 드물다. 어려운 이야기를 쉽게, 게다가 재미있게 하는 재능은 아무나 가지고 있지 않은 법이니까. 그의 독창적이고 천재성이 반짝이는 작품들은 지금 읽어도 감탄을 자아낸다. <br/><br/>아쉽게도 우리나라에는 그의 작품이 그리 많이 번역되어 있지는 않다. 아시모프는 20세기 가장 유명한 SF 작가로 누구나 한 번쯤은 들어본 이름일 텐데, 정작 그의 작품을 읽어본 사람은 그리 많지 않은 것도 이런 이유 때문일지 모른다. 그러나 그의 천재성이 번득이는 작품들이 그냥 묻혀 사라지는 것은 우리나라 지식계의 큰 손실이 아닐 수 없다. 1991년에 출간된 초판을 꼼꼼히 다시 번역하고 그간 일어난 발견이나 정보, 변화된 상황들을 보완한 이 책 《우주의 비밀》은 아시모프의 가치를 다시금 환기시키는 하나의 계기가 될 것이다. 나아가 이 책이 교양과학서나 아시모프 마니아 독자뿐 아니라, 우리 청소년들이 20세기 가장 뛰어난 작가의 빛나는 지성을 더 많이 접하고 과학적 교양을 갖춘 시민으로 성장하는 밑거름이 되길 바란다.<br/><br/>20년 전, 아시모프의 과학 에세이를 처음 만났던 때가 생각난다. 내게 과학자의 꿈을 키우게 해주었던 파란 표지의 책! 세월이 지났어도 과학의 세계로 초대하는 그의 말투는 여전하다. 밤하늘 속에 별빛의 아름다움 외에도 다른 무언가가 있는지가 궁금한 사람이라면 아시모프의 초대에 응해 보기를. -이은희(과학 전문 칼럼니스트, 《하리하라의 과학 블로그》저자)<br/><br/><b>인문학적 과학 읽기의 즐거움을 만나다</b><br/><br/>“언젠가 과학의 모든 문제에 답이 나와 더 이상 풀 문제가 없는 날이 올까? 아니면 모든 답을 얻는다는 것은 불가능한 것일까? 이 두 가지 가능성 중에서 어느 쪽이 옳은지 지금 우리가 알 수 있는 방법이 있을까?”<br/>“나는 우리가 지금 그것을 쉽게 알 수 있다고 믿네. 우주는 본질적으로 매우 복잡한 프랙탈의 성격을 지니고 있는데, 나는 과학의 연구 대상도 바로 그런 성격을 지니고 있다고 믿네. 따라서 우주의 어느 일부분이 이해되지 않은 채 남아 있고, 과학의 탐구에서 밝혀지지 않은 채 남아 있는 게 있다면, 그것이 이해되거나 해결된 전체 부분에 비해 아무리 작은 부분이라 하더라도 그 속에는 원래의 것과 다름없는 복잡성이 들어 있을 거야. 따라서 우리는 결코 끝에 도달할 수는 없을 거야. 우리가 아무리 멀리 나아가더라도 우리 앞에는 처음과 마찬가지로 먼 길이 남아 있을 거야. 이것이 바로 우주의 비밀이야.”(본문 중에서)<br/><br/>개별 학문의 지식만으로는 현대 사회의 복잡한 문제를 결코 해결할 수 없는 시대이다. 나를 에워싸고 있는 세계를 올바로 인식하고 그 속의 나 자신을 이해하려면 모든 것을 꿰뚫는 보편적인 진리를 찾아가는 노력, 즉 통섭의 노력이 절실히 필요한 때다. 인문학이 지향하는 인간 본성에 대한 진실한 이해, 그리고 과학이 지향하는 인간 외부 세계에 대한 정확한 지식을 두루 갖춰야 비로소‘세상을 보는 방식의 문제’에 대해 균형 잡힌 관점과 해답을 만들어갈 수 있기 때문이다.<br/><br/>이 책 《우주의 비밀》은 태양계와 우주, 우리가 살고 있는 지구에 대한 이야기를 하고 있다. 그러나 그저 별까지의 거리와 별의 밝기나 측정하는 법이나 알려주는 식이 아니다. 이 책은 개념을 설명하기 위한 기계적인 문장들만 나열하는 대신 인간이 어디에서 와서, 어디에서 살고 있는 누구인지에 대하여 다루고 있다. 아시모프는 역사적 흐름과 인문학적 맥락 속에서 좀더 근원적인 과학의 개념을 소개하는 스타일을 견지한다. 이렇게 거의 모든 분야에 대한 해박한 지식을 바탕으로 자유롭게 학문을 넘나들며 융합시키는 아시모프 식의 통섭적 글쓰기는 20여 년이 지난 지금 더욱 빛을 발한다.<br/><br/>과학은 인간을 둘러싼 배경을 탐구함으로써 궁극적으로 인간을 이해하는 학문이라 하였다. 어려운 과학 이야기를 소설책처럼 재미나게 풀어낸 이 책은 특유의 지적이고 유머러스한 문체로 과학에 알레르기 반응을 보이는 문과형 사람들에게 과학 읽기의 즐거움을 선사할 것이다. 또한 인문학적 기반이 왠지 부족하다고 느끼는 이과형 사람들에게는 과학을 통해 세상과 인간을 이해하는 눈을 갖게 할 것이다. 이 책은 독자들로 하여금 어느덧 상상력과 사고력이 확장되는 유쾌한 경험을 하게 할 것이다.<br/> <br/>아시모프에 대해 내가 알고 있는 것은 ‘유명하다’는 것이다. 유명해서 마치 다 아는 것처럼 느껴지지만 막상 생각해 보니 알고 있는 것은 없는 사람, ‘홍길동전’을 읽지 않아도 너무 친숙한 이름 홍길동처럼. 이 유명한 아시모프의 과학 에세이 《우주의 비밀》은 왜 그가 유명할 수밖에 없는지를 옆구리 쿡 찌르며 알려 준다. 과학-우주와 우리의 이야기를 너털웃음 짓는 대가의 재치와 여유 속에 종횡무진 엮어 내고 있어서 나도 읽는 동안 옆구리 몇 번 찔렸다. “재미있지?, 놀랍지?, 공부하고 싶어지지?” 이렇게 과학 시간에 과학 공부를 했다면 어쩌면 나는 장래 희망에 ‘과학자’라고 적었을지도 모르겠다.-‘신화에 정통하며 SF소설계의 거장인 과학자’. 이 책은 책 속쟀 단어로 말하자면 아시모프의 ‘에테르’가 담긴 ‘아시모프의 알’이다. 다행히 다가가기 쉬운 알, 무언가로 자라날 알.- 민성혜(이대부중 국어과 교사, 《소설이 묻고 과학이 답하다》저자)