다음 권을 언제 구할까.마지막 권은 언제 번역이 될까.
어제도 비슷한 밑줄을 그었었다. 근데 왜 책깔피는 과거로 돌아가 있는 것이지?
이제 크거나 작다는 것의 의미를 생각해보자. 공간의 스케일이야기다. 헌혈할 때 쓰는 주사바늘의 지름은 대략 1,000 분의 2미터(혹은 2밀리미터쯤 된다. 머리카락을 20개 정도 늘어세울 수 있는거리다. 꽃가루라면 1만 개가 들어간다. - P33
원자핵은 원자 크기의 10만분의 1에 불과하다. 이 안에 양성자와 중성자가 들어 있고, 이들을더 쪼개면 쿼크가 존재한다. 여기까지가 물리학이 실험적으로 도달한 가장 작은 스케일이다. 이런 극도로 작은 공간도 우리가 사는공간과 같은 성질을 가지고 있을까? - P33
물리는 사물의 이치를 탐구하는 학문이다. 그 대상은 쿼크가 존재하는 극도로 작은 세상에서 은하와 우주라는 거대한 규모에 걸쳐져 있다. - P34
300년 전 고트프리트 라이프니츠는 아무것도 없는 것이무언가 있는 것보다 자연스럽다고 생각했다. 결국 그는 존재의 이유를 창조자에서 찾았다. 물론 세상이 무라고 해도 설명이 필요하다고 주장할 수 있다. - P35
‘우주‘라고 하면 많은 사람들이 어두운 밤하늘에 촘촘히 박힌 별들을 떠올린다. 하지만 우주는 존재하는 이 세상전부다. 왜냐하면 저 별들 중 어딘가에는 우리 같은 생명체가 하늘을 쳐다보며 태양이 속한 수많은 별들을 우주라고 생각할 것이기 때문이다. - P37
우주에 시작점이 있다면 무한한 시간 가운데 하필 그 순간 시작했을 이유가 없고, 시작점이 없다면 모든 사건 이전에 똑같이 무한한 시간이 있어야 하므로 모순이라는 것이다. - P37
1920년대 조르주 르메트르는 상대성이론에서우주가 팽창하고 있다는 수학적 가능성을 찾는다. 우주가 팽창한다는 말은 시간을 거꾸로 돌려보면 한 점에서 출발했다는 뜻이니,우주에 시작점이 있다는 거다. 바로 빅뱅이론이다. - P38
빛은 유한한 속력을 갖는다. 그래서 먼 곳에서 온 빛은 오래전에 출발한 것이다. - P39
우주가 팽창하는 양상은 우주의 미래에 대해 중요한 함의를 갖는다. 이대로 간다면 우주는 그냥 영원히 팽창하기만 할 것이기 때문이다. 우주에 들어 있는 물질의 양이 유한하다면 우주는 점점 희박해질 것이고 결국 아무것도 없는 것이나 다름없이 될 것이다. 현대 우주론이 말해주는 암울하다면 암울한 우주의 미래다. - P40
우주배경복사에는 빅뱅 이후 38만 년의 시점,그러니까 초기 우주의 정보가 담겨 있다. 그래서 정밀히 측정할수록 초기 우주에 대해 더 많이 알 수 있다. - P41
유클리드 기하학에서는 휘어지지 않은 편평한 공간을 다룬다. 플랑크 위성은 전례 없는 정확도로 배경복사를 다시 측정했고, 그 결과가 2014년에 발표되었다. - P41
원자의 구조는 단순하다. 가운데 원자핵이 있고, 그 주위를전자들이 돈다. 태양과 그 주위를 도는 행성들로 이루어진 태양계와 비슷하다. 원자핵은 양성자와 중성자로 구성되어 있는데, 양상자 수에 따라 원자의 종류가 정해진다. - P50
우주에 존재하는 원자는 대부분 원자번호 1번인 수소다. 구조가 가장 간단해서 그렇다. 두 번째로 많은 원자는 2번 헬륨이다.이 둘을 합치면 우주에 존재하는 원자의 거의 100%가 된다. - P50
1946년부터는 94번 플루토늄에 중성자 대신 알파입자를 충돌시켜 밀어 넣는 실험이 시작되었다. 알파입자는 양성자 두 개, 중성자 두 개로 구성된 입자다. 그래서 두 개를 건너뛰어 96번 ‘퀴륨‘원자가 만들어졌다. 96번 원자는 불안정하여 스스로 붕괴하며 95번 ‘아메리슘‘으로 변환되었다. - P51
101번 원자를 만들려면 99번 원자가 필요하다. 당시 99번 원자를 얻기 위해 94번 플루토늄에 알파입자를쏘는 실험을 3년간 계속해야 했다. - P51
1960년부터는 원자를 만드는 새로운 방법이 도입된다. 102번 원자를 만들기 위해 23번과 79번을 융합하는 거다(23+79=102),103번까지는 오직 미국만이 새로운 원자를 만들어왔다. - P52
산소 분자가 코를 통해 허파에 다다르면 헤모글로빈이라는 단백질과 결합한다. 코, 허파, 헤모글로빈모두 원자로 되어 있음은 물론이다. 헤모글로빈은 단백질인데 그 한가운데 ‘철‘ 원자를 품고 있다. - P53
산소가 몸을 이루는 원자들과 마구 결합하여 망가뜨릴 것이기때문이다. 이런 산소를 활성산소라 부른다. 노화의 주범이며, 죽음의 이유이기도 하다. 아이러니지만 몸의 모든 세포는 에너지를 얻기 위해 산소를 필요로 한다. - P53
일산화탄소는 산소 원자 한 개와 탄소 원자 한 개가 결합한 것으로 산소 원자만 두 개 결합한 산소 분자와 비슷하다. 로미오와 줄리엣 자리에 이몽룡과 성춘향이 들어간 셈이다. 이 때문에 일산화탄소는 독毒이다. - P54
우리 오른손 집게손가락 끝에 있는 탄소 원자 하나는 먼 옛날 우주 어느 별 내부의 핵융합반응에서 만들어졌다. 그 탄소는 우주를 떠돌다가태양의 중력에 이끌려 지구에 내려앉아, 시아노박테리아, 이산화탄소,삼엽충, 트리케라톱스, 원시고래, 사과를 거쳐 내 몸에 들어와 포도당의 일부로 몸속을 떠돌다, 손가락에 난 상처를 메우려 DNA의 정보를단백질로 만드는 과정에서 피부 세포의 일부로 그 자리에 있는 것일지모른다. - P55
으허어흐어어. 버금떨림 화음?
138억 년 전 빅뱅으로 시간과 공간도 함께 생겨났다. 하지만 시간과 공간이 뭔지도 모르는데 그것이 생겨났다는 말은 무슨 뜻일까? 시간에 시작점이 있다면 그 시작점 이전의 시간은 어떤 의미를 가질까? - P27
물론 지금은 팽창하지만 과거에는 제멋대로 팽창수축했을수도 있다. 여러 가지 가능성이 있을 때는 가급적 단순한 답을 찾는 것이 과학의 원칙이다. 일정한 속도로 우주가 팽창했다고 보는것이다. - P27
어떻게 시간과 공간을 기술하는 이론이 가능할까? 시간과 공간은 기술의 대상이 아니라 기술의 기본전제가 되어야 할 것 같은데 말이다. 물리에 쓰이는 언어는 그것이 일상 언어로서 갖는 의미와 다를 때가 많다. - P29
마찬가지로 하나의 사건에 대해 (어떤 이유로든) 움직이는 사람이 잰 시간 간격이 정지한 사람이잰 시간 간격보다 크다면, 움직이는 사람의 시계는 ‘실제로‘ 느리게가는 거다. 측정과 무관하게 존재하는 시간은 상상 속에서나 존재할 따름이다. - P29
자연에서는 빛의 속도가 관측사에 상관없이 일정하다. 속도는 1초의 시간 동안 이동한 거리를 말한다. - P30
상대성이론에 따르면 일정한 속도로 움직이는 물체는 시간이 길어지고 길이가 짧아진다. 정지한 사람이 움직이는 사람의 시계를 보면 자신의 시계보다 느리게 가는 것을 보게 된다는 뜻이다. - P30
이런 식으로 시공간은 우리의 연구대상이 된다. 실제 아인슈타인의 장방정식은 시공간의 기학적인 모양을 기술한다. 빅뱅의 순간 시공간은 ‘점‘이라는 도형이 된다. 그러니 이 순간 시간도 생겨난 것이다. - P30
물리학자에게 시간과 공간은 측정으로 얻어진 물리량일 뿐이다. 그러니 시공간의 측정에 대해 생각해보는 것은 중요하다. 측정을 하기 위해서는 기준, 쉽게 말해서 ‘자‘가 필요하다. "고래는 크다." 이것은 물리적으로 아무 의미 없다. - P31
1미터를 정하는 것은 생각보다 쉽지 않다. 1미터 길이의 막대기를 만드는 것으로는 불충분하다. 막대기를 잃어버리면 낭패가 될 테니까. 그래서 사람들이 생각해낸 것은 이런 인공물이 아니었다. - P31
오늘날 1미터는 빛의 속도와 시간으로 정해진다. 정해진 시간동안 빛이 이동한 거리가 1미터라는 식으로 말이다. - P32
현재 1초의 정의는 세슘 원자가 내는 특정 진동수의 빛이9,192,631,770번 진동하는 데 걸린 시간이다. 언젠가 미래에 인류문명이 멸망하더라도, 이 정의를 본 누군가는 1미터를 정확히 복구해낼 수 있다는 의미다. - P32
이제 크거나 작다는 것의 의미를 생각해보자. 공간의 스케일이야기다. 헌혈할 때 쓰는 주사바늘의 지름은 대략 1,000분의 2미터(혹은 2밀리미터)쯤 된다. 머리카락을 20개 정도 늘어세울 수 있는 거리다. 꽃가루라면 1만 개가 들어간다. - P33
서울-부산 거리는 약 40만 미터(혹은 400킬로미터). 서울을 출발하여 동일한 위도를 따라 지구를 한 바퀴 돈다면 이 거리의 80 배가된다. - P33
물리는 사물의 이치를 탐구하는 학문이다. 그 대상은 쿼크가 존재하는 극도로 작은 세상에서 은하와 우주라는 거대한 규모에 걸쳐져 있다. 지금 우리는 단지 몇 개의 법칙으로 이런 모든 규모의 공간에서 일어나는 ‘것‘들을 이해할 수 있다. - P34
세상은 왜 존재할까? 존재하지 않는 것에는 이유가 필요 없다. 하지만 무엇인가 존재한다면 왜 그것이 있어야 하는지 설명이 필요하다. 300년 전 고트프리트 라이프니츠는 아무것도 없는 것이 무언가 있는 것보다 자연스럽다고 생각했다. - P35
‘우주‘라고 하면 많은 사람들이 어두운 밤하늘에 촘촘히 박힌별들을 떠올린다. 하지만 우주는 존재하는 이 세상 전부다. 왜냐하면 저 별들 중 어딘가에는 우리 같은 생명체가 하늘을 쳐다보며 태양이 속한 수많은 별들을 우주라고 생각할 것이기 때문이다. - P37
우리는 누가 왜 연극을 제작했는지, 아니 왜 우주가 존재하는지 알지 못한다. 하지만 우주가 항상 존재하고 있었는지, 아니면 어느 순간부터 존재하기 시작했는지는 알고 있다. - P37
빅뱅이론이 처음 소개되었을 때, 물리학자들이 별로 좋아하지 않았다는 것을 언급해두어야겠다. 우주에 시작이 있다는 사실이 바로 기독교의 창조론을 닮았기 때문이다. - P38
사실 스티븐 호킹의 중요한 업적의 하나는 블랙홀과 빅뱅 같은 특이점이 실제로 존재할 수 있다는 것을 보인 것이다. - P38
빅뱅이론은 과학이다. 물질적 증거가 있다는 말이다. 아인슈타인이 자신의 권위로 방정식에 상수를 써넣어 빅뱅을 막을 수는있지만, 과학에서의 옳고 그름은 권위가 아니라 실험적 증거로 결정된다. - P39
어떤 것은 1년, 어떤 것은 100만 년, 또 다른 것은 100억 년 전에 출발한 것들이다. 멀리서 온 것일수록 더 먼 과거의 모습을 가지고 있다. 신기한 일이지만, 이렇게 우리는과거의 우주를 현재에서 볼 수 있다. - P39
1989년 COBE는 이런 목적으로 발사된 인공위성이다. 여기서 얻어진 데이터는 배경복사의 존재를 더욱 명백히 보여주었을뿐 아니라 공간적으로 그 세기에 미세한 요동이 있음도 알려주었다. - P41
상대성이론에 따르면 공간이휘어지고 뒤집히는 일도 가능한데, 우리 우주는 유클리드 기하학이 잘 작동하는 평범한 공간이었던 것이다. 유클리드 기하학에서는 휘어지지 않은 편평한 공간을 다룬다. 플랑크 위성은 전례 없는정확도로 배경복사를 다시 측정했고, 그 결과가 2014년에 발표되었다. - P41
우주가 팽창함에 따라 에너지의 밀도는 낮아지고 결국 쌍생성을 할 수 있는 에너지 이하가 되면 우주는 오직 빛만 가득하고 물질은 없는 세상이 된다. 하지만 아시다시피 세상에는 물질이 존재한다. 왜일까? 아직 정확한 답은 모르지만, 쌍생성으로 만들어진 물질과 반물질의 양이 달라야 한다는 것은 분명하다. - P42
빅뱅이 왜 그렇게 중요한지 묻는 분들이 있다. 물리학자에게역사란 초기조건과 법칙을 알면 정해지는 이야기다. 작가 T. S. 엘리엇은 "우리의 탐험이 끝나는 때는 우리가 시작한 장소가 어디인지 알아내는 순간이다"라고 종종 말했다고 한다. - P43
어우 이젠 등록이 되네. 카메라도 문제고, 북플도 문제이고.
이번에는 카메라가 문제를 일으키고.
