기원의 탐구

 

책이름 : 기원의 탐구

지은이 : 짐 배것

옮긴이 : 박병철

펴낸곳 : 반니

 

영국 과학저술가 짐 배것(Jim Baggott, 1957- )의 『기원의 탐구』는 최신 과학이론을 토대로 우주와 생명의 역사를 연대순으로 정리했다. 부제가 ‘빅뱅, 지구 그리고 인간 138억년의 빅히스토리’로 빅뱅 직후에서 인간 의식意識의 탄생까지 12개 장章으로 구성되었다.

1·2·3장은 빅뱅과 우주의 팽창, 빅뱅후 38만년에 찾아온 재결합기를. 4·5장은 최초의 별과 은하가 형성되던 시기, 별 내부의 핵융합반응과 별의 진화를. 6장은 46억년전 태양계의 탄생과정을. 7장은 원시지구가 내핵, 맨틀, 지각, 바다, 대기로 분화되는 과정을. 8장은 35억년전 지구의 단세포생물 등장을. 9장은 단세포생물의 다세포생물로 진화를. 10장은 지구의 역사, 마지막 5억4,000만년은 생명체의 대멸종 반복을. 11장은 영장류의 진화과정을. 12장은 인간의 의식 기원과 진화 과정, 인간의 의식이 언어와 사회에 미친 영향을 다루었다.

1장 ‘시작’(시간, 공간, 에너지의 기원). 우주의 총에너지가 무한히 작은 점에 밀집되었다가 폭발하면서 우주가 탄생 ‘빅뱅이론’. 빅뱅 때 방출된 뜨거운 복사에너지의 잔재 우주배경복사가 1965년에 발견. 현재 우주에는 네 종류의 힘이 존재, 중력은 거시적 물체세계에서 두드러지게 나타나는 힘이고, 나머지 세 힘(강력, 약력, 전자기력)은 미시적 스케일에서 작용. 1979년 미국 신진 물리학자 앨런 구즈의 초창기 우주의 엄청난 팽창, ‘인플레이션 이론’.

2장 대칭붕괴(질량의 기원). 덴마크 이론물리학자 닐스 보어·독일 이론물리학자 베르너 하이젠베르크의 ‘코펜하겐 해석’ 소립자의 ‘파동-입자 이중성’. 1964년 힉스는 힉스장에 대응되는 입자인 ‘힉스 보손’의 존재를 예견, 1967년 와인버그는 4개의 성분을 갖는 힉스장을 도입. 2012년 7월 4일 대형강입자가속기(LHC)는 힉스 보손으로 추정되는 입자를 발견. 우주에 존재하는 물질의 80%가 암흑물질.

3장 최후산란면(빛의 기원). 원시핵합성은 양성자와 중성자의 결합. 원시핵합성이 끝날 무렵, 우주의 전체 질량에서 수소는 76%, 헬륨은 거의 24%, 나머지는 극소량. 전파 천문학자 아르노 펜지아스·로버트 윌슨은 1965년 5월 우주배경복사 관측 논문 발표. 하이젠베르크가 발표한 ‘불확정성 원리’. 양자적 파동-입자의 위치를 정확하게 측정하고자 한다면 운동량의 정확한 측정을 포기해야 하고, 운동량을 정확하게 측정하면 위치를 정확하게 측정할 수 없는.

4장 하늘의 빛(별과 은하의 기원). 초신성은 아주 짧은 시간동안 은하 전체를 합한 것보다 더 밝은 빛을 발하는데 이때 방출된 에너지는 철보다 무거운 원소를 생성. 원자의 흡수 및 방출 스펙트럼으로 천문학자들은 멀리 있는 별의 구성성분과 지구와의 거리, 그리고 멀어지는 속도를 계산. 안드로메다성운은 지구를 향해 초속 300㎞로 다가오고 있으며, 84%의 성운들은 초속 1,100㎞ 속도로 지구로부터 멀어지고. 앞으로 4억년 후에는 우리 은하와 안드로메다 은하가 충돌-합병되면서 새로운 차원의 은하 탄생.

5장 합성(화학원소의 기원). 은하수의 나선팔을 제외한 중심원반의 직경은 10만-12만 광년, 두께는 수천광년. 원시핵합성기의 수소와 헬륨, 초신성 폭발을 통해 우주에 거의 90여종의 원소들이 존재하고, 다양한 결합으로 복잡한 분자구조 탄생. 별과 별 사이의 성간분자星間分子는 지금까지 140여종 발견. 우리 몸을 구성하는 모든 원자들은 아득한 과거에 별의 내부에서 진행된 핵융합이나 초신성 폭발로 탄생.

6장 솔SOL(태양과 행성의 기원). 지구로부터 6,400광년 떨어진 독수리성운의 성간먼지와 기체가 기둥처럼 서있는 ‘창조의 기둥’은 새로운 별이 탄생하는 곳. 목성의 중심부는 단단한 바위로 추정, 대기의 75%는 수소, 24%는 헬륨. 목성의 질량은 지구의 318배이지만 밀도는 지구보다 헐씬 적은. 동결선 안쪽에서 형성된 지구형 원시행성들은 수성과 금성, 지구, 테이아(지구와 충돌하여 달이 되었을 것으로 추정되는 행성), 화성.

7장 육지(지구의 기원). 오늘날 지구의 주성분은 철(31.9%)과 산소(29.7%), 실리콘(규소 16.1%), 마그네슘(15.4%), 칼륨(1.71%), 알루미늄(1.59%) 순이고 나머지 3.6%는 주기율표에 등장하는 다른 원소들이 차지. 지구 중심부는 고체 상태의 철과 니켈 같은 금속류가 거의 80%를 차지, 지구 중심부(내핵)의 반지름은 약 1,220㎞이며, 그 둘레를 액체 상태의 철로 이루어진 외핵이 2,261㎞의 두께로 에워싸고 있으며 그 바깥에는 고체 상태의 규산염으로 이루어진 맨틀층이 2,900㎞의 두께로 덮여있는.

8장 생명―범우주적 칙령(생명의 기원). 1969년 호주 빅토리아주 머치슨에 떨어진 ‘머치슨 운석’에서 수만종의 유기물과 생명의 기본단위들이 발견. 생명기원설로 외계유래설, 원시지구 바다수프설, 알카리성열수분출공설. 모든 생명체의 공동조상은 원핵생물原核生物 루카LUCA. 하나의 단순한 세포로 이루어진 생명체가 향후 등장할 모든 생명체의 원형. 지구에 존재하는 모든 생명체들은 주어진 조건하에서 최대한의 자원을 활용하여 지금과 같은 형태가 된 것. 지금으로부터 약 40억년전에 복잡한 화학물질이 만들어졌고, 살아있는 생명체로 진화.

9장 공생(복합세포와 다세포생물의 기원). DNA의 전체 염기서열 ‘게놈’, 특정한 형질을 발현하는 게놈의 각 부분은 ‘유전자’. 최초 박테리아는 35억년전에 출현. 진핵세포의 기원을 설명하는 세포내 공생설. 박테리아는 고세균 안에서 소화되지 않고 세포막을 유지한 채 생존, 고세균은 시아노박테리아를 흡수하여 세포기관 엽록체 개발. 대기중 산소농도가 높아지면서 복잡한 진핵세포가 등장하여 다세포생명체로 진화. 원시적 형태의 식균작용이 도입되면서 생명체의 몸집이 점차 커지기 시작.

10장 얼음과 불의 노래(종種의 기원). 간단한 형태의 생명체가 복잡한 생명체로 진화할 때까지 겨우 수백만년 소요. 각 신체부위와 기관의 위치 및 크기는 극소수의 혹스 유전자Hox genes가 결정, 사람은 39개. 대량멸종이 일어난 시기는 오르도비스기 후기, 데본기 후기, 페름기 후기, 트라이아스기 후기, 백악기 후기로 가장 혹독했던 재앙은 페름기 말기로 약 2억5,000만년전 해양생물의 90-95% 멸종. 1980년 미국 물리학자 루이스 알바레즈가 처음 제기한 6,600만년전 멕시코 유카탄 반도 칙술루브에 떨어진 직경 10㎞의 소행성으로 공룡 멸종.

11장 인간의 과오(인류의 기원). 500만년전, 최초의 인간이 지구에 등장. 인간과 침팬지의 유전자는 93.6%가 동일. 최초의 석기 ‘올드완 석기’는 고인류학자 메리 리키 탐사팀이 1931년 올두바이 협곡에서 발견. 인간은 호모속屬 중에서 유일하게 살아남은 종. 1987년 발표된 ‘미토콘드리아 이브’는 20만년전에 아프리카에 살았던 호모 사피엔스의 마지막 조상. 호모 사피엔스는 20만년전에 아프리카에서 발원하여 유럽대륙으로 퍼져나간. 네안데르탈인과 호모 사피엔스는 유럽에서 거의 5,000년동안 공존.

12장 나는 생각한다, 그러므로 나는 존재한다(인간 의식의 기원). 인간이 이룩한 모든 문화와 문명은 의식의 산물. 의식은 ‘존재’하는 어떤 것이 아니라 두뇌에서 일어나는 하나의 ‘과정’. 인간은 언어를 개발하면서 두뇌의 신경망이 급속도로 발달하면서 추상적인 사고를 하게 되었고, 이로부터 의식이 싹트기 시작. 사고思考의 기반인 언어를 도입함으로써 인간다운 의식을 갖게 된 것.

과학저술가는 말했다. “우리는 우주가 진화하면서 곁다리로 탄생한 부산물일 뿐, 우리 때문에 우주가 존재하는 것은 아니다.”(554쪽)