우주는 밝혀지지 않은 암흑 물질로 이루어져 있다. 물질을 이루는 성분에 대한 이해는 불가피하다. 존재하는 모든 것에는 제‘값’이 있으니까. 2장은 프리모 레비의 ‘주기율표’(굉장히 유명한 책인데 나는 아직)를 인용하며 시작한다. “주기율표는 고귀하고 경건한 한 편의 시이다.” 왠지 김상욱 교수의 눈에서 꿀이 뚝뚝 떨어질 것만 같다. 빠져드는 좋아하는 것을 말할 때 우리의 눈에선 하트가 뿅뿅 나온다. 감출 수 없다.

 원자들의 종류와 구조를 말하는 대목에서 천문학적 숫자 단위에 강한 소설가 김연수가 퍼득였다(제주 체류기 동안 함께 읽은 단편소설을 묶은 신간 소식~). 흥미로운 점이 원자는 구성 요소인 양성자와 전자가 상쇄를 거쳐 ‘중성’이 된다. 무슨 말이냐면 3번 원자 리튬은 양성자 3개와 전자 3개로 상쇄된다. 원자도 겉으론 중립 입장을 지킬 줄 안다. 이 원자보다도 못한 ㅎㅎㅎ

 원자를 이루는 원자핵은 꽁꽁 숨고, 전자 막이 실제 부딪히는 접촉면이 된다. 물질과 상대를 아는데 심장과 뇌를 까보일 수 없으니 인상이나 태도로 판가름한다는 그럴듯한 비유. 원자의 공간 구조와 배치는 1장에서 살펴본 ‘배타 원리’를 따른다. 다시 들어도 @.@ 118개의 원자 중 94번부터는 아트피셜한 합성물로 존재 확률이 낮다.

 2장에서는 인간의 몸 99%를 이루는 4대 원소를 살펴보자.

① 수소

 물 마시면 수소를 느낄 수 있다고라? 앞서 언급했듯이 1원소 수소는 주기율표의 ‘기준’점이다. 원자의 75%를 이루고 태양계의 73%를 차지한다. 반면 지구는 먼지에 불과하다. 지구 대기에는 1, 2원소(헬륨)가 희박하고 3(질소), 4원소(산소)가 주를 이룬다. 식물이 광합성 할 때 ‘수소 이온’ 농도가 오르며 산성화가 일어난다. 별은 수소로 구성되고, 수소는 지구 생명체와 우주의 에너지원이다.

② 탄소

 6번 탄소C. 원자호텔에 따라 (양자)역학을 풀면서 결합에 쓰이는 소시지 ‘팔’(들)을 추가 설명한다. 탄소는 포승줄 구조. 3대 필수 영양소가 탄수화물, 지질, 단백질이다. 나는 탄수화물이 탄소와 수소의 결합인지 오늘 알았다. 탄수화물과 지질(땅과 종이 아닌ㅋ)은 산소로 태워 생명 에너지원으로 쓴다.

 얼마 전 혈액검사 후 의사가 “고기 안 드세요?”라고 물었다. 단백질이 너무 부족하다고. 나는 탄소가 뼈대를 이루며, 단백질이 DNA를 연결하고 고장 수리하는지도 까마득히 잊고 지냈다. 가족과 지인이 효소(고분자 물질 대사) 타령을 할 때도 발효 정도로 치부했던 거다. 바보.

‘단백질 효소’를 챙겨 먹어야 하는 이유는 생명과 그 실행력을 받쳐주기 때문이다. 저자는 심지어 “단백질 만세!”를 외친다. 탄소는 앞서 말한 팔이 4개라 자유자재의 결합력을 갖는다. 주기율표의 세로줄 원자들은 성질이 유사한데도 생명 탄생에 관여하는 탄소와 달리 규소는 그렇지 않다. 

1장에서의 원자는 영원불멸하다를 복기하며, 식물이 동물의 배설물에서 (이산화)탄소를 획득하는 것과 연결짓는다. 끝은 다른 시작. 니체의 영원회귀는 허무주의로 이어지던가. 딴소리. 고체인 이산화규소와 달리 (이산화)탄소는 ‘기체’라서 교환과 결합이 용이하다. 기체들 새삼 대단. 탄소 화합물이 산소와 결합하여 발생된 이산화탄소는, 산업 혁명의 부산물로 작금의 기후 위기의 주범이기도 하다.

③ 질소

7번 질소N. 나는 제 기능을 못 보고 탄소를 부정적으로 봐왔고 질소도 그런 듯하다. 개안. 질소도 단백질 골격의 반을 차지하고 DNA에 영향을 미친다. 공기의 80%가 질소라는 말에, 그럼 숨쉬기 ‘운동’이 아니라 질소 충당이라는 뜬구름이 스칠 때, 질소는 삼중결합으로 깨기가 쉽지 않다고 한다. 번개가 고정 질소를 만드는 자연 매개라는데 그래서 스위스가 예나 지금이나 청정구역인 건가. 질소 쟁탈‘전’이 펼쳐질 거라고.

 “지구상 생물의 총량은 번개 치는 횟수와 뿌리흑박테리아의 주당 근무 시간에 의존한다(64쪽).” 자꾸 이러면 길먼의 ’누런 벽지‘ 속 무늬들이 기어 나오듯 속속 엠비 벌레들 출몰이라 할 거예요. 질소가 고갈되면 땅이 지력을 잃고 이때는 콩을 경작해 동물의 똥과 사체를 거름 삼아 고정 질소를 확보할 수 있다고 한다. 다행히도 “공기의 연금술사”라 불리는 하버-보슈법이 질소 분자의 삼중결합을 끊는데 성공한다. 중화학 공업 공장(한국 국민의 반 이상이 이 질소 축출 덕택에 산다)을 건설한 배후이다.

 맬서스는 기하급수적 인구 증가에 따라 식량이 부족할 거라고 염려했었다. 천연 비료, 즉 천연자원을 둘러싸고 국제전을 벌이는 상황이다. “그런데 칠레초석마저 다 써버리면 유럽의 식량은 어떻게 되는 걸까?”(67쪽)라는 물음은 윤의 양곡법 거부권을 떠올리게 해 무대책 정부를 향한 짜증이 올라왔다. 핵 오염수 방류에 대해서도 왜 대통령이 국민에게 아무 설명도 하지 않지? 책임 발언은 책임을 부르니까 ’상습적으로‘ 회피하는 것 같다. 대통령제 민주주의에 위배된다. 또 정치 얘기로 샜으.

④ 산소

 산소 같은 여자라는 표현이 있을 정도로 산소는 좋게만 보인다. 하지만 꿈이 지나치면 야심이듯, 양자역학의 ’욕망‘이 지나친 나머지 반응성이 강하고 빼앗는 성질을 띠게 된다. 공실에 있는 전자만 보면 환장하는 산소의 두 얼굴은, “전자 약탈범”이자 “좀비”로 취급 받는다. 쉽게 말해서 산소의 결합이 강하면 말 그대로 산화를 일으켜 녹이 낀다.

 이렇듯 눈치껏 적당히는 좋으나 지나치면 포식자이자 최악의 빌런으로 악명을 떨친다. 세상 이치가 같고 다 통하는 듯. 제목으론 이기광의 Predator가 딱인데 아이러니 가사라서.  순간순간 자기 맘대로 하고, 현실과 책임과 뒤를 생각하지 않아 곁에 두면 힘든 돈거니 들에게 이 노래 숑~~    Don't Call Me

 이제 화학, 지구과학을 지나 천문학으로 서서히 진입한다. 한발 한발 꾹꾹 돌다리 건너듯 나아간다. 슬슬 스토리가 풍부해지고 재미있을 것 같다. 지금까지는 제2외국어 공부하듯이 임했다. 최재천 교수가 방송에서 이 책을 소개했고 김상욱 교수가 선거의 중요성을 말해 확 당겼다. 그 전에 은사님이 저자의 전작을 칭찬하셨다. 우리교수님의 독서 관문(딥 앤 다크 히스토리)을 통과한 저자라면 나도 도전! 했던 거다. 일단 문체가 다소곳 조심스럽다.

 소설 ‘삼체’에서 지구인을 ‘벌레’라 한다는 말로 6장을 연다. 저자 왈, 인간이 고진감래 끝에 태양계 밖, 그러니까 은하계에 도달해 외계 생명체를 만나더라도 열 마디 주고 받고나면 죽을 거란다. 김상욱 교수와 읽는 테드 창 어떨까 궁리해봄직. 이미 있나요?

 “태양은 가까이 있는 별”이라는 말에, 해도 별도 시른 나의 맥락을 잡을 수 있었다. 별(빛)이 그리 멀리 있지 않은 듯 보이나 착시 현상일 뿐이다. 수만 광년 떨어져있다. 별빛은 “은하 필라멘트”인 것이다. 필라멘트 나갈 때 아주 잠깐이지만 불꽃이 현란하고 귀엽던 기억. 우주는 태양계, 은하, 은하단 순으로 더 큰 집단이다.  별들의 이야기 전파 천문학자

 “(우주)물질에 관한 한 우리는 아는 것보다 모르는 것이 더 많다”는 이 말에 과학연구에 인생을 ‘거는’ 사람들이 생긴다. 과학의 인피니티, 무한대 개척성에 걸려 정복욕을 불사른다. 적어도 문학 속 인물들은 그랬다. 또 다른 매혹은 우주 전체와 입자라는 ‘극단’의 층위를 보여준다는 점이다.

 저자는 일부를 만져보고 코끼리를 맞추기 힘들 듯이 우주는 광활하다고 강강강조한다. 앞서 사용한 ‘거는’도 그렇지만 코끼리라는 단어도 전과 달리 들린다. 도자기박물관에 들어간 모랑 코끼리 조각 만진 모 때문에 코끼리가 시러진다. 조지 오웰의 ‘코끼리 죽이기’까지 더하면 헬

 책 내용으로 돌아가 우주를 설명하는 하나의 방식 ‘시공간 이론’을 살펴보겠다. “물리학자에게 우주란 ‘존재’하는 모든 것이다... 적어도 관측된다면 존재한다는 것이다(173쪽).” 오늘 친구와 나눈 대화가 떠오른다. 인문학자들의 말이 과학자들에게 얼마나 멀리 가고, 이상하게 들릴지에 대해. 실체; 모양; 방정식을 추구하는 쪽과 허상; 이상적 가치를 추구하는 쪽의 충돌에 대해….

 아인슈타인의 상대성 이론(relativity; ‘관계’ 성질 어)이 시공간 이론에 있어 획기적인 전환을 가져왔다. 앞장에서 살펴본 뉴턴의 역학(=물체의 운동 기술)이 물리학의 시작점이 되었고, “물리에서 공간이 무엇인지는 중요하지 않다. 중요한 것은 ‘위치’다(174쪽)”를 끌어들였다.

 좌표계는 임의로 정한 기준이다. 관계에서 파생된 이름처럼 임의적arbitrary 도표다. 절대적이지 않다는 함의가 담긴다. 정지와 도는 원 운동법칙에 관해서 맥스웰 방정식과 뉴턴의 역학 모두에 잘못된 부분이 있었다고 맥을 짚는다. 이 부분을 아인슈타인의 이론이 보완한다. 나는 맥과 뉴(의 오류)가 있었기에 완성한 수정revision 역사라고 본다.

 상대성 이론은 일반과 특수로 세분화된다. 뜨악. “물리학이 답할 수 있는 것은 측정된 시간과 측정된 거리뿐이다... 변한다는 말 대신 시공간이 변형된다는 표현을 사용할 것이다(176쪽).” 속도 변화를 ‘가속’이라 하고, 중력과 관성력에 차이를 둔다. 엘리베이터 탑승할 때 느끼는 꺼지는 듯한 느낌은 중력이 아니고 관성력이다. 친구의 말마따나 여성들은 관성력 외에 두려움도 느낀다.. 여담이지만 계단 오르기는 운동이 되나 내려가는 건 엘리베이터 탈 것

 아인슈타인의 상대성 이론은 등가(samesame) 원리를 따르고 시공간의 변형에 포커싱. 변화가 아니라 변형이라고 강조한 부분은, 있던 것의 다른 조합 혹은 완전 변이가 아니라 부분 합체 정도로 읽었다. 아니면 관측되는 것만 다룬다는 건가요? 물리학에서 변형은 탄성체가 형태나 부피를 바꾸는 일이라 한다. @.@ 아무튼 상대성 이론 방정식이 생김으로써 물질과 시공간의 ‘관계’를 달리 풀 수 있었다. 물리학으로 우주(전체)를 말할 수 있는 길을 터준다.

 고대에는 시공간을 탄생과 소멸로 보았다. 시간, 공간을 묶어 생각했다. 매년 새로 시작한다는 의미에서 농사를 지었다는데, 시간을 재창조한 점보다 나에게는 성스러운 의식으로 다가왔다. 자연 섭리를 주어 자리에 놓는 듯~ 뉴턴만 해도 시간과 공간을 “‘절대적’ 불변” 구조물로 보았다. 이미 언급한대로 절대를 허물고 변형을 방정식으로 담아낸 것이 아인슈타인이다.

 허블-로메르트 법칙을 추가한다. 허블망원경.. (망할)ㅎㅂ출판사..도 여기서 브랜드명을 가져왔나보다. 이 법칙은 물질은 중력으로 서로를 당겨서 ‘구조’(형태)를 유지한다로 설명된다. ‘팽창’은 은하 이상 규모의 물질 입자에서만 일어난다. 팽창 전, 한 점에 모인 것이 ‘빅뱅’이다. 그런데 가속(=속도 변화) 팽창 원인은 가상의 존재를 가정할 때만 설명이 된다. 팽창과 수축을 반복하며 자전과 공전이 유지되고, 압력과 온도가 이동 에너지를 형성한다..... @.@

 “우주의 운명을 결정하는 것은 우주에 존재하는 물질의 총‘질량’(183쪽)”이지만 물질은 대부분 암흑물질로 거의 알려진 바가 없다. 철학소설 ‘참을 수 없는 존재의 가벼움’은 우주 존재와 인생의 의미를 자문자답한다. 소설의 가치가 재생과 필멸 너머의 다시 살(리)기re:play에 있다 보니 “한 번만 산다는 전혀 살지 않는다는 것과 마찬가지다”라는 선고가 내려진다. 이게 맞나

 예상대로 물리학은 전혀 다른 접근과 풀이를 내놓는다. “현재의 우주론은 우주가 단 한 번의 빅뱅으로 생겨나 끝없이 팽창하는 ‘단 한 번의 삶’을 살아간다고 말해준다(184쪽).” 하물며 우주도 이럴진대 불멸할 것처럼 흑마술을 부리지 말지어다~~ 실제 삶과 소설적 삶을 착란 교란하는 건 당신과 곁사람까지만

 오늘의 핵심 내용은 아인스타인의 시공간 이론과 이번에 살펴볼 우주 입자 부분이다. 정리하자니 엉키고 막힘. 기본 입자는 페르미온과 보손으로 구성된다. 보손은 ‘상호 매개물’로서 지구와 태양을 잇는 중력이 여기에 해당한다. 페르미온과 보손을 어디서 들었더라?? (보리굴비? 모래니) 광자는 전자기력과 글루온과 보손으로 이루어진다. 그리고 바나나 과육만 팔지 못하듯 ‘쿼크’는 독립적으로 관측되지 않는다고.

 현대 물리학은 표준 모형 17개 입자와 중력자(중력 입자)가 중요하다. 중력은 모형에 포함되지 않는다. “중력은 시공간과 관련된 힘이며 우주의 거대한 규모에서만 중요성을 갖는다(188쪽).” 우리가 친한 척 아는 척 하는 중력이!  Gravity  알려진 것과 달리 중력은 광자와 입자로 접근해선 안 되는 (우주)스케일이란다. 그래서 중력이 시공간의 ‘비밀’이라 우주 급이 아니면 사실상 접근이나 풀이가 불가능해서 음악과 문학 등의 예술에서 그리 찾고 사랑 받나?? (모래니2)

 이번 장의 결론도 다시, 인간을 원자로 겸허히 본다=성찰한다. “인간은 원자의 집합체이며 그 자신의 존재가 원자, 분자들의 생화학 과정에 의존한다(189쪽).” 언뜻 독립체로 여기나 바운드; 귀속(bound to) 성향을 버리지 못한다. 이처럼 “물리학은 표준 모형으로부터 우주 전체까지 세상 모든 것을 정합적으로 이해하려는 인류의 거대한 노력이다(191쪽).” 노력 중 하나^^*   

덧＞＞ 아쉽지만 급한 ‘책’ 끄고 다시 요. 비앙또