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우주나 지구, 생명, 인류의 기원에 관한 이야기를 읽고 듣는다는 것은 언제나 가슴을 설레게 만든다. 내가 알지 못하는 사실을 알아간다는 호기심의 충족과 함께, 내가 지금 이 자리에 있기까지의 머나먼 과거로의 여행을 읽어가다 보면 경외감마저 든다. 이 책 [제네시스]는 이탈리아의 물리학자 귀도 토넬리가 최근까지 발견된 물리학적 사실들을 바탕으로 우주 탄생의 순간을 성경의 창세기에 비유하여 7일간의 여정으로 나누어 이야기하고 있다. 그는 우주 탄생을 이야기하기 위해서는 모든 것이 질서정연하고 규칙적이라는 우리가 가지고 있는 질서에 대한 편견을 버려야 한다고 말한다. 미시적 수준에서 물질은 우연과 불확실성의 원리가 지배하는 양자역학의 법칙에 따라 끊임없이 변화하는 다양한 상태와 가능성으로 부글거리지만, 이러한 입자들도 대규모로 관찰하고 구조가 거시적이 되면 그 역학을 지배하는 메커니즘은 마술처럼 규칙성과 지속성, 질서와 평형을 얻게 된다. 즉 엄청난 수의 무작위적인 미시적 현상들이 중첩되어 질서 있고 지속적인 거시적 상태가 생성된다고 한다. 저자는 유럽입자물리연구소(CERN)의 대형강입자충돌기(LHC) 실험을 통해 발견한 입자들로부터 우주의 기원을 찾는 시간여행을 시작한다. 빅뱅이전에 무엇이 있었을까? 우리가 기원에 관한 이야기를 들을 때마다 항상 드는 의문이다. 그러나 저자는 이런 질문이 잘못되었다고 말한다. 시공간은 질량-에너지와 함께 세상에 들어왔기 때문에 ‘이전’이란 존재하지 않는다는 것이다. 이런 논리적 난점을 무시한다면 우주전체가 진공에서 비롯되었다는 것이 지금까지 수집된 무수한 관찰결과와 가장 일치하는 가설이라고 한다. 그는 진공의 작은 요동으로부터 시작된 빅뱅의 순간, 급팽창단계의 우주, 양성자와 같은 하전 입자 그리고 원자의 출현, 별과 은하의 탄생, 은하내부에서 형성된 행성계에 대한 이야기를 7일에 걸쳐 소개한다. 138억년전 빅뱅으로부터 45억년전 우리가 속해 있는 태양계의 형성에 이르기까지 대략 90억년의 시간이다. 기원을 찾는 과학자들의 발견과 관측 그리고 실험결과를 읽어가다 내가 미처 알지 못했던 것들도 새롭게 알아간다. 암흑물질과 암흑에너지의 존재를 확인시켜준 우주배경복사는 우주가 평평하다는 증거이기도 하다고 한다. 마치 옛날 지구가 평평했다고 생각했던 것처럼 직관에는 반하지만 흥미롭기만 하다. 또한 거의 모든 거대은하의 중심에는 초질량 블랙홀이 있다고 하니 우리가 알고 있는 것과 알지 못하는 것 사이의 괴리가 크기만 하다. 아직도 우리는 우주에서 중요한 일이 일어났다는 것을 알고는 있지만, 어떤 일이 왜 일어났는지는 설명할 수 없는 부분이 많다고 한다. 그래서 많은 가설들이 생기고 그 가설을 확인하기 위한 관측과 실험에 힘을 쏟고 있을 게다. 알면 알수록 점점 미궁속으로 빠져드는 느낌이 들기도 한다. 저자는 이처럼 우주의 기원을 설명하면서 현대물리학의 이론과 그와 관련된 물리학자들을 소개하고, 그리스/로마 신화는 물론 예술가들의 예술작품을 통해 우리의 이해를 돕고 있다. 마치 인문학 책을 읽는 듯한 느낌이 들었다면 나만의 생각일까? 물리학 이론을 다루고 있지만 한편의 이야기책을 읽는 것 같다. 다만 물리학에 문외한이라면 조금은 어렵고 이해하기 힘든 내용들도 있지만 전체 내용을 알아가는데 큰 문제는 되지 않는다. 저자가 프롤로그에서 이야기했듯이 편견을 버리고 책을 읽는다면 우리는 풍부한 상상력과 강력한 사실들을 통해 우리의 기원을 알아갈 수 있다. 오랜만에 정말 좋은 책 한 권을 읽었다. |
| 귀도 토넬리 교수의 최고의 교양과학서인 제네시스입니다. 쌤앤파커스의 책들은 디자인이 너무 우수해서 저절로 소장하고 싶은 마음이 듭니다. 이 책도 마찬가지로 디자인이 너무 이쁩니다. 게다가 내용도 매우 알차서 흡입력이 대단한 책입니다. 우주의 기원을 다루고 있는 제네시스, 세상의 시초가 어떤지 궁금하신 분들께 추천드립니다. |
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귀도 토넬리 - 제네시스 (2024, 원서 2022) 쌤엔파커스, 360p 우주의 탄생에 대한 이야기 제목처럼 우주의 탄생을 창세기에 비유하여 7일로 설정하였다. 태초에 진공이 있었다. 빅뱅 이전에는 무엇이 있었을까에 대한 내용이다. 하지만 시공간이라는 개념이 질량-에너지와 함께 세상에 들어왔기 때문에 이전이란 애초에 존재하지 않는다고 한다. 즉, 시간이 생겨나기 전에 무엇이 있었는지란 말이 되지 않는다는 것. 어쨌든 ＜진공=아무것도 없다＞는 잘못된 개념이고 진공이라는 곳은 물리법칙에 따라 엄청난 속도로 나타났다 사라지는 강상입자로 채워져 있고, 0을 중심으로 끊임없이 변동하는 에너지장으로 가득차 있다고 한다. 이 엄격하고 질서있고 규제되고 대칭적인 시스템에서 갑자기 이상한 무언가가 튀어나와 질서가 무너지고 급팽창이 일어난다 첫째 날 , 양자거품에서 우주가 탄생한다. 빅뱅의 원인이 된 특이점의 기원은 무엇일까? 여기서 스핀이 0인 중성 스칼라 입자 힉스 입자가 등장한다. (먼소린지 모르겠다 ㅡㅡ) 어쨌든 그리하여 우주는 급팽창 단계를 거친다. 둘째 날, 섬세한 손길이 모든 것을 변화시키다. 급팽창 단계를 막 벗어난 우주는 물질과 에너지로 가득차있다. 우주는 점차 식어가고, 우주의 역학을 근본적으로 변화시키는 반응을 촉발한다. 힉스 장에서 원시우주를 특정 짓던 완벽한 대칭이 무너지고 약한 상호작용(페르미 상호작용)이 전자기 상호작용과 완전히 분리된다. 원시우주는 초기의 작열상태에서는 높은 수준의 대칭성을 가졌지만 불안정하다. 식으면서 대칭성을 잃고 안정성을 얻는다. 힉스 보손이 이 대칭성을 깨트렸다 (머리아프다 ㅡㅡ) 이 대칭성이 깨지면서 다양한 형태의 경이로움이 탄생했다. 셋째 날, 불멸자들의 탄생 최초의 양성자가 나타난다. 양성자는 전하가 +2/3인 업 쿼크 2개와 전하가 -1/3인 다운 쿼크 한 개가 만나 순 양전하 +1인 시스템이다. (이거 무슨 말인지 아시는 비전공자분 존경합니다.) 다음은 중성자다. 중성자는 2개의 타운 쿼크와 하나의 업 쿼크로 이루어져 있어 질량은 크지만 전하가 없는 물체이다. 그 다음은 전자. 넷째 날, 그리고 마침내 빛이 있었다 우주의 급견한 변형이 가라앉고 모든 것이 느려지고 더뎌진다. 변화의 열쇠는 온도이다. 온도가 낮아지면서 자유전자들이 양성자에게 속박되고 수소와 헬륨이 형성된다.전자들이 양성자에 포획되어 있어 전하가 중성인 원자들이 만들어지고 우주가 투명해지면서 빛이 멀리 퍼져나가기 시작했다. 우주배경복사를 기억하자 다섯째 날, 첫 번째 별에 불이 켜지다 중력이 존재감을 드러낸다. 물질과 복사가 분리되며 세상이 더 명확해진다.수소와 헬륨으로 이루어진 메가스타 내부에서 핵 공정이 촉발되어 점점 더 무거운 원소의 형성으로 이어진다. 탄소, 질소, 산소, 철 같은 것들말이다. 내부에 무거운 원소들이 많아지자 중심핵이 수축하고 크기가 줄어들면서 별이 폭발한다. 초신성이다. 별의 질량이 태양의 30배 이상으로 엄청나게 큰 겨우 붕괴의 결과로 블랙홀이 형성된다. 여섯째 날, 혼돈이 질서로 위장하다 우주에는 수 많은 별들이 빛나고 있다. 은하수에서는 암흑물질의 존재로 인해 모든 것이 거의 동일한 속도로 은하핵 주위를 공전한다. 거의 모든 대형 은하의 중심에는 질량이 태양의 수백만에서 수십억배에 이르는 초질량 블랙홀이 있다. 그래야만 수십억 년 동안 안정적인 물질의 동적인 구성이 만들어 질 수 있다. 일곱째 날, 복잡한 형태의 무리 90억년이 흘렀다. 태양계와 지구의 탄생. 지구는 달의 도움으로 계절이 생기고 생명이 탄생한다. 그렇다면 우주에 생명체가 살고 있는 수 많은 세계가 존재할 수 있지 않을까? 그림, 도표가 하나도 없는 과학책은 정말 오랜만이다. 기본 지식 없이 읽을 수 있는 교양과학서인줄 알았는데 조금 우습게 보았나보다. 읽고나면 뭔가 거대한 역사의 흐름을 훑고 나온 뿌듯함은 있다. |
| 별이 우리가 상상하는 것보다 훨씬 더 풍부하고 명료한 언어로 자신의 이야기를 들려준다는 사실은 이미 오래전부터 알려져 있었습니다. 이윽고 가장 강력한 광학 망원경에, 가장 깊은 우주를 향한 거대한 접시가, 즉 미지의 별이나 먼 은하에서 방출되는 전파 신호를 듣기 위한 거대한 귀가 더해졌습니다. 전파 천문학이 탄생한 것이죠. 이로써 우리는 특징적인 전파 신호를 내보내는 신비로운 천체들을 발견할 수 있었고 이에 펄서나 퀘이사와 같은 이국적인 이름을 붙이게 되었습니다...... |