자연과학 분야에 꾸준하게 베스트셀러로 유지중인 책을 구매해보았다. 바로 '엔드 오브 타임'이다. 이 책은 인문학적인 서술에 자연과학적인 용어가 녹아들어 있다. 다른 유명한 자연과학 작품들에 비하여 가독성이 좋았으며 딱딱하지 않았고 한편의 대서사시 같았다. 세상의 시작과 끝을 한권에 자연스럽게 담아놓았다는 느낌을 받았다. 특히 저자는 우주의 시공간은 상상을 초월할 정도로 거대하지만, 아주 우아하면서 단순한 수학 법칙을 따르고 있으며 마지막 순간까지 독자들을 안내한다. 멋진 작품이다. 

[앤드 오브 타임] 

아버지가 밤하늘로 손을 뻗어 별들을 가리키며 그 이름과 그 자리와 그에 얽힌 이야기를 

해주셨습니다. 저는 그저 심드렁하게 내일까지 해야하는 숙제를 빨리 끝내고

TV를 보거나, 장난감을 가지고 놀았으면 하는 생각뿐이었습니다.

어린 나이의 제가 뭘 알았겟습니까. 하지만

이제 제 스스로 하늘을 보며 별자리를 찾고 또 찾습니다. 생성에서 소멸까지 궁금해하며.

＜앤드 오브 타임＞은 입자불리학, 우주론을 기반으로 우주의 시작과 끝을 말하는 책입니다. 

저자는 물리학자, '브라이언 그린'입니다. 이 책을  읽으면서 우주에 대한 신비와 경외감을

느끼게 되었습니다. 더불어 우리 인간에 대한 애정과 사랑도 함께요.

＜앤드 오브 타임＞은 이렇게 말합니다. 별, 우주, 생명은 우주가 엔트로피하는 춤을 추다가

만들어진 질서다. 약 47억년 전 충격파가 우주 공간을 가로지르다가, 수소와 헬륨으로

이루어진 구름을 관통합니다. 그 과정을 통해 주변보다 밀도가 높은 지역이 형성되고

'중력의 눈덩이 효과'가 나타납니다. 강한 중력이 작용하여 중심부로 물질이 모여듭니다.

중심부의 온도가 임계점까지 오르자 핵융합이 시작됩니다. 이렇게 우리가 보는 태양이

탄생합니다.  이 후 수백만년이 흐르고 태양 회전 원반의 파편 일부가 자체 중력으로

뭉칩니다. 이것이 바로 지구입니다. 지구는 비교적 중력이 약해서 압력에 저항하는

원자 고유의 능력만으로 중심부가 적절한 크기를 유지합니다. 핵융합이 일어나지 않으면서

온도만 적당히 뜨거워진 겁니다. 

이렇게 태양계와 지구의 생성과정을 설명한 뒤 지구상의 생명체의 탄생과정에 대해

말해줍니다. 분자가 진화하고, 생명이 탄생하고, 의식이 생기는 과정을 설명해 줍니다. 

그리고 그 끝은 어떤 모습일지도 말해 줍니다.  영겁의 시간이 지나면, 태양, 지구, 은하, 우주라는

온 세상도 결국은 그 끝을 맞이한다고 말합니다. 

이 책을 제대로 이해하려면 몇가지 물리학 개념을 알아야 합니다.

먼저 '엔트로피'와 '중력'입니다. 중력은 많은 분들이 이미 잘 알고 있으실테니

 '엔트로피'에 대해 알아 봅니다. 우주에 존재하는 모든 만물은 점점 소모되고,

퇴화합니다. 질서 있던 것이 점점 무질서한 것으로 바뀝니다. 

이것은 세상의 모든 물질에 적용되는 법칙입니다. '엔트로피는 시간의 흐름에 따라 증가하는

경향이 있다'라는 Law of hrmodynamics (열역학 제2법칙) 입니다. 

사물은 수많은 입자가 질서정연한 형태로 배열된 상태입니다. 

시간이 흘러 사물은 소모됩니다. 입자들이 질서없이 흩어져 버리는 겁니다. 

세상의 모든 것은 Low Entropy (저 엔트로피)-＞  High Entropy (고 엔트로피) 로 변하는

과정에 있습니다. 즉 오늘의 상태는 오늘보다 엔트로피가 낮은 어제의 상태로부터 생겨난

것입니다. 연속성이 있다는 것입니다. 이러한 논리로 보면, 어제와 오늘은 이어져 있고

어제는 어제의 어제와 다시 이어져 있는 것입니다. 당연히 엔트로피는 더 낮은 상태가

될 것이고 결국은 엔트로피가 가장 낮았던 날에 도달하게 됩니다. 그렇게 우주의 기원인

빅뱅 시점까지 말입니다. 

참, 또하나  '인플라톤(Inflaton)'에 대해서도 알아야 합니다. 

인플라톤은 지름이 10억 곱하기 10억 곱하기 10억 분의 1미터의 영역에는 특별한 형태의

에너지장이 형성되어 있는 것을 말합니다. 

초기 우주는 극도로 역동적이어서 인플라톤장이 격렬하게 요동쳤습니다. 

그러다가 순간적으로 인플라톤 장의 값이 균일하게 분포됩니다. 이런 상태는 기막힌 우연이 일어나야 가능한 일입니다. 

인플라톤의 에너지가 균일하게 분포되어 있으면 물체가 서로 밀어내는 중력이 발생합니다.

중력이라고 하면 보통 당기는 힘인데, 이 특정 조건에서는 반대로 밀어내는 힘이 작용하게

됩니다. 빅뱅이 일어나긴 전 영겁의 시간 속에서 엄청나게 작은 확률로 인플라톤의 값이

균일해지는 사건이 발생합니다. 당기는 것이 아닌 밀어내는 중력이 발생하고 빅뱅이 촉발됩

니다. 인플라톤에 대해 좀 더 천착해보고 싶지만, 이 책은 현대의 물리학으로선 인플라톤이

어떻게 발생되었는지에 대해 아직 답할 수 없는 단계라고 말합니다.

간단하게나마 이렇게 물리학적 개념이 정리되고 나면 책은 좀 더 쉽게 읽힙니다. 

책은 이제 우주의 생성에 대해 말합니다. 빅뱅 이후의 우주에 대한 설명입니다.

인플라톤은 팽창하다가 비눗방울이 터지듯 터져서 에너지가 입자안개로 변합니다. 입자는

뭉치고 분해되어 양성자, 중성자, 전자 등 우리에게 친숙한 입자가 됩니다. 그 후 아주 작은

차이로 인해 변화가 생깁니다. 양자적 불확정성에 의해 '장'은 완전히 균일할 수 없습니다.

국소적인 온도 변화가 생기고 주변보다 약간이라도 밀도가 높은 지역이 생깁니다. 밀도가

높은 곳에 중력이 강해져서 입자가 모여듭니다. 입자가 모여드니 중력은 더욱 강해집니다.

그럼 다시 강력해진 중력으로 인해 더 많은 입자가 모여듭니다. 그럼 다시 중력은 더 강해지

고 이를 반복하면서 중력은 상상할 수 없을만큼 커집니다. 이를 '중력의 눈덩이 효과'라고 부릅니다.

그럼 시간이 더 지나 수억년이 지나면 중력은 더욱 커져서 중심부의 질량, 압력, 온도가

엄청나게 높아집니다. 중심부의 온도가 임계점을 넘으면 핵융합이라는 물리적 과정이 시작됩

니다. 원자핵끼리 합쳐져서 엄청난 에너지가 방출됩니다. 이때 외부로 향하는 압력이 생성되

어 중력과 균형을 이룹니다. 이런 과정을 통해 안정적인 상태에서 열과 빛을 방출하는 거대한

천체가 모습을 드러내는데 이게 바로 우리가 말하는 별이고 별들이 모여있는 우주입니다.

밤하늘을 밝혀주는 빛을 내는 존재 'Star'인 겁니다. 별은 핵융합으로 빛을 만들어내고 무거운

원소를 만들어냅니다. 이것이 나중에 지구와 생명이라는 더 큰 질서로 이어진 겁니다.

한쪽 계에서 더 큰 무질서가 만들어지면 다른 한쪽 계에선 질서가 만들어질 수 있습니다. 

그럼 이쯤에서, 왜 책의 제목이 ＜앤드 오브 타임＞일까요?라는 쟈연스러운 의문이 생깁니다.

 얼마전 많은 인기를 끌었던 마블의 영화가 자연스럽게 떠오는 제목이기도 합니다만, 어쨌든

시간의 끝이라는 건 결국 종말을 의미합니다. 우주의 시간대는 인간이 직관적으로 이해하기

에는  너무 거대하고 복잡합니다. 그래서 우리에게 친숙한 규모의 시간으로 축소하고 간단화해서 이해해야합니다. 

책은 엠파이어 스테이트 빌딩을 그 예로 드는데요.

102층 짜리 엠파이어 스테이트 빌딩을 머리에 떠올리고, 한 층씩 올라갈수록 시간은

10배 더 길어진다고 생각해 봅시다. 1층이 빅뱅 후 10년이라면  2층은 그 곱인 100년,

3층은 1000년이 됩니다. 12층에서 13층으로 올라간다는 것은 빅뱅 후 1조 년에서 10조 년을

조망한다는 뜻입니다.  그럼 10층에서 태양의 핵 융합 반응이 끝났다는 계산이 나옵니다.

단순한 소멸로 보는 가정이 아니라 그때쯤이면 연료인 수소가 바닥나기 때문입니다. 그럼

핵융합은 끝이나게 되고, 그럼 중력이 다시 강하게 작용합니다. 그럼 중심부에 질량이 다시

응집을 하게 되구요. 온도는 대책 없이 상승합니다. 이런 계산이라면 약 55억년 후에는 태양

의 중심 온도가 헬륨 핵융합 반응을 일으킬 정도로 높아집니다. 탄소와 산소가 생성되기 시작

하고 잠깐 강력한 에너지를 분출하다가 태양은 얌전한 작은 별로 수축됩니다. 그럼 탄소와 산

소로 이루어진 초고밀도 부위만 남게 됩니다. 이런 상태의 별을 우리는 백색왜성이라 부릅니

다. 태양은 이 후 수십억년 동안 빛을 발하다가 결국 죽은 별로 생을 마갑합니다. 이게 우리가

10층에서 볼 수 있는 모습입니다. 

12층으로 올라가면, 우주의 팽창 속도가 점점 높아져서 빛의 속도를 따라잡게 됩니다.

결국 능가하게 되는 거죠. '모든 물체는 빛보다 빠르게 이동할 수 없다' 는 아인슈타인의

이론이 생각나는 대목입니다. 하지만 그건 물체의 한계일 뿐입니다. 앞서 말한 우주는 물체가

아닌 공간입니다. 그러니 공간의 팽창 속도는 빛보다 빨라질 수 있습니다. 그렇게 되면 우리

는 12층에서 다른 은하들을 볼 수 없게 됩니다. 우주가 팽창을 하니 은하들이 지구로부터 멀

어지는 속도가 빛보다 더 빠르게 되기 때문입니다. 그럼 하늘은 은하의 별들이 사라지니 별빛

이 사라진 어둠만 남게 됩니다. 태양도 사라졌으니 당연히 달도 반사빛을 잃었을테고 그럼 밤

은 그야말로 칠흑같은 암측이 될 것입니다. 천문학자들은 이를 '우주지평선'이라 명명합니다. 

만약 그때까지 인류가 살아 있다면 이 광경을 보게 될 것이고, 그들은 더 이상 지구에서 우주

의 별들을 관측할 수 없게 되겠죠. 그럼 현재의 우주에 대한 기록과 지식은 모두 아주 까막득

해서 믿기도 않을 만큼의 과거의 이갸기가 되어 버립니다. 

14층에 다다르면, 우주의 모든 별들은 빛을 잃습니다. 우주에는 더 이상 핵융합을 일으킬

재료도, 온도도 남아있지 않기 때문입니다. 좀 더 올라가 20층에 도착하면 중력파가 강해집니

다. 행성은 궤도를 돌 때 중력파를 방출합니다. 이건 달리 말하면 에너지가 소모되고 있다는

뜻입니다. 

23, 24층으로 올라가면 우주의 모든 별은 블랙홀이 되거나 블랙홀에 삼켜집니다. 

30층에 도달하면 거의 모든 은하가 블랙홀 속으로 사라집니다. 죽은 별과 블랙홀만 존재하는 겁니다. 

38층에서는 양성자가 붕괴하기 시작합니다. 모든 구조물의 구성 성분인 원자와 분자가 분해되어 소멸된다는 뜻입니다. 이때가 되면 우주에는 전자, 양전자, 광자와 같은 기본 입자와 블랙홀만 남게 됩니다. 

68층부터 100층 사이에서는 블랙홀 마저 사라지게 됩니다. 블랙홀이 복사를 방출하며 질량이 줄어들기 때문에 소멸되는 겁니다. 

102층 꼭대기에 도달하면 최후로 남은 초대형 블랙홀이 마지막 복사를 뱉어내고 완전히 사라지면서 우주는 검은색으로 변합니다. 모든 것이 사라지고 입자의 안개만 남습니다. 

바로 이 시기가 물리학자들이 말하는 '앤드 오브 타임' 즉 '시간의 끝' 입니다. 

시간이 멈추지는 않겠지만 변화라고 해봐야 광대한 공간에서 입자가 이리저리 이동하는 것이

전부이니 그야말로 끝인 셈입니다. 인문학적으로 풀어쓰면 우주가 지평선 아래로 떨어져

결국 망각의 세계로 사라져 버리게 되는 우주의 시간이 끝나는 때입니다. 

여기까지 읽다보면, 참 암울합니다. 모든 것은 결국 사라진다는 것을 익히 알고는 있었지만

이렇게 과학적으로 증명해내고 설명을 들으니 기분이 좋지만은 않습니다. 어쩌면 인간이 존재하지 않는  먼 미래의 일이라 하더라도 말입니다. 

우리가 존재하는 짧은 시간은 우주의 역사를 통틀어 매우 희귀하고 특별한 시간입니다.

소규모의 입자들이 모여들어 별을 만들어냈고, 태양과 지구를 만들어냈고, 여러 생명들과

우리 인간을 만들어냈습니다. 인간으 의식을 가지고 있고, 감정을 느끼고 자아를 인지하는

생명체입니다. 우주의 아름다움을 알고 우주의 미스터리를 플어나가고 있습니다. 미래를

예측하는 건 미래의 가치를 인지하고 소중하게 여기며 아름답고 긍정적으로 만들어가고자하

는 의지입니다. 이것만으로도 가치있는 일입니다. 이 책은 우리에게 다같이 그렇게 힘을 모아

가자고 말하고 있습니다. 

 브라이언 그린의 통찰과 전문성 그리고 말재주는 그의 다른 책 엘리건트 유니버스에서도 충분히 느꼈지만, 이책 엔드 오브 타임(원제: until end of time)에서도 다시 한번 그의 말재주에 탄복했다. 가히 칼 세이건의 코스모스에 이어지는 감동이라고 해도 될 거 같다. 더구나 이 책은 천체 물리학에서 그치지 않고 책의 범주를 진화생물, 의식, 종교 등과 같은 철학 인문적 내용으로 확장시켜 저자의 탁월한 통찰과 전문성을 발휘하고 있다. 이런 과학적 사고를 전문적으로 인지하고 있다는 것이 놀라운 일인데, 그것을 일반 독자에게 평이하고 이해하기 쉬우며, 더구나 재미있게 엮어 낸다는 것은 단순히 노력으로만으로 이룰 수 있는 성취는 아닌 것으로 확신한다. 그만큼 저자 브라이언 그린은 탁월하다. 물리학도 입자물리학, 천체물리학, 양자역학, 일반상대성이론, 뉴턴역학 등으로 구분되는 내용에 대해서도 탁월한 식견과 전달력을 갖고 있으며, 다윈의 진화생물학, 그리고 일반 생물학, 그리고 수학 등에도 조예가 깊은 것으로 보인다. 그래서 그의 책을 읽는 것은 항상 흥미롭고 재미있다.

 이 책 엔드 오브 타임은 138억년 전 빅뱅에서 45억년 전 태양의 탄생과 그 후 몇억년에 걸친 태양계의 구성 그리고 그 속에서 지구의 형성과 생물의 탄생에 대해서 빅히스토리 개념으로 요약하여 설명하고 있다. 여기까지의 내용이 총 4장으로 구성되는 거 같다. 빅뱅과 중력, 핵력 등은 이해하기 어려운 내용이며, 상상하기 쉽지 않은 아주 먼 영역으로 보이기도 하지만, 여전히 흥미롭고 신비로운 주제임에 분명하다. 100억 년의 시간을 저자는 굴직하게 설명하여 전달하고 있다. 더불어 입자가 구성되어 어떻게 생명으로 이어지는 지도 개략적이나마 설명하고 있다. 5장부터 8장까지는 생명의 탄생 후 의식과 종교 등 인문철학적 내용이다. 과학자인 그가 영역을 확장해 생명탄생의 과학적 사고에서 뇌과학(인지작용), 의식의 흐름, 그것을 넘어선 종교와 예술적 개념으로까지 설명하고 있다. 과학적 합리성을 바탕으로 무장된 그의 논리의 전개와 사고의 확장은 가히 내가 보기엔 탁월한 듯 하다. 아는 만큼 세상이 보인다고 말하는 것이 맞을 듯 하다. 정말 그가 알고 있는 만큼 세상이 보이고, 그것을 독자에게 전달하고 있는 것이다. 9장과 10장은 우주의 마지막을 과학적으로 예측하는 내용이라고 생각된다. 말 그대로 예측이다. 지금까지 저자가 확인하고 인지한 과학적 지식과 통찰을 총 동원하여 우주의 종착점(결국 생명의 종착점이라고 봐야할까?)을 흥미롭게 설명하고 있다. 마지막 10장은 1장부터 9장까지의 내용을 총괄해 저자의 소감과 느낌을 서술하고 있다고 생각된다. 진솔하고 사실적이며 마음에 와서 닿는 울림이 느껴진다.

 "그러므로 인간의 상태를 탐구하는 여정에서 우리가 바라봐야 할 곳은 바깥이 아닌 내면이다. 이미 제시된 답에 얽매이지 않고 개인적인 존재의 의미를 찾으려면 내면으로 들어가야 한다.“

책의 말미에 몇 문장에서 나는 그것을 느낀다.

 칼 세이건은 코스모스에서 천체를 에덴의 용에서 뇌과학을 구분해서 다뤘다. 그의 탁월한 이야기 전달력을 충분히 과학적으로 감상할 수 있는 물후의 명저이다. 감히 그에 비한다고 말할 자신은 없으나, 이번 브라이언 그린의 엔드 오브 타임도 충분히 추천할만한 명저라고 생각한다. 우주를 이해하고 생명의 신비로움을 느낄 수 있으며, 인간의 의식과 내면을 물리학적 확장으로 경험해 볼 수 있다. 우주에 대한 그의 지적이며, 아름다운 예측은 감동이 될 수도 있을 듯 하다. 그래서 참 기억에 남는 책이 될 거 같다.

" 현재의 지식으로는 정확한 예측을 할 수 없지만, 방정식에 대략적인 값을 대입하여 계산해 보면 생각의 종말은 앞으로 10의 50승년 이내에 닥칠 가능성이 높다. 미래의 지적 생명체는 우주적 사건에 적극적으로 개입하여 별과 은하의 진화를 제어하고, 고품질 에너지원을 개발하고, 공간의 팽창을 제어할 수 있을까?“

"20세기 지성을 대표하는 영국의 철학자 버트런드 러셀도 우주의 미래가 암울하다면서 신의 존재를 부정했다. 그러나 내 생각은 다르다. 우리를 비추는 빛과 우리가 떠올리는 생각은 단명하지만, 과학은 이것이 정말로 희귀하고, 경이롭고, 가치 있는 사건임을 여실히 보여 주고 있다.“

브라이언 그린이 생각하는 우주의 미래와 과학의 경이로움을 함축하는 거 같다. 우주의 미래는 지금까지 인류가 성취한 과학적 업적과 수학 등으로 예측되는 사실적인 문제이고 ? 물론 이책을 경험하는 인류에게는 상상도 할 수 없는 먼 훗날이긴 하지만 ? 그 속에서 생명탄생의 신비로운 의식있는 구조체는 문제를 인식하고 분석하고 지식을 축적해 과학적 성취를 만들어 내고 그것을 통하여 찬란히 빛나고 있다는 감동을 전달하는 듯 하다. 내가 느끼는 것은 이정도이다. 우주의 역사와 나이 또는 시간의 흐름속에서 지구라는 행성의 인간이라는 생명이 점유하는 위치와 시간은 아마도 설탕 알갱이 하나보다도 작을 것이겠지만, 사고하고 상상하며, 지식의 축적을 통한 발전된 과학으로 끝이 어딘지 가늠하기 어려운 시간의 범위를 그려냈다는 것 그리고 아득히 먼 시간의 미래를 예측해 볼 수 있다는 것은 보이지는 않지만 경이로운 경험이다. 이 책은 그 경험의 아주 작은 기회일 것이다.