우주의 풍경은 최근에 나온 책입니다. 페이퍼를 수정 작성하기 전에 최근에 출시된 책을 간단하게 소개합니다.
이 책을 읽으면 파인만의 매우 흥미로운 우주론을 접하게됩니다. 우리 우주가 하나의 역사가 아닌 복수의 역사를 가진다는 우주론인데요. 이를 바탕으로 호킹박사는 허수우주론을 제창하게됩니다. 허수 우주란 우리가 살고 있는 빅뱅 이후의 공간과 반대되는 개념입니다. 빅뱅 이 전의 우주가 허수우주인 셈이지요. 이거 책이 정말 흥미 진진하지 않습니까?
'super string', 즉 '초끈 이론' 어느정도 이해할 수? 있게됩니다. 허수우주, 빅뱅 이전의 허수 시간대의 공간을 뜻합니다. 그런데 이론의 주창자인 위튼이 1985년 프린스턴 대학에서 이론의 강의를 마쳤을 때, 참가가 그 어느 누구도 이론의 문제점등을 지적할 수가 없었을 뿐 아니라 재해석도 요청할 수가 없었다고 합니다. 이론이 너무 어려웠던 탓이죠. 말이 '초끈 이론'이지...이거는 뭐... 일반인들이 이해하기란...초끈이란 '에너지의 선'이라고 이해하면 됩니다. 그 끈은 너무나도 작아서 긁기는 0입니다. 이해하기 어려운 것은 그 끈을 길게 늘여도 긁기는 줄어들지 않습니다. 다만 길이에 비례하여 질량은 커져갑니다. 이 초끈 이론은 현대의 중력 이론인 일반 상대성 이론 과 양자 역학을 통합한 이론이라고 합니다. 이 두 이론을 뛰어넘는 이론이라는 이야기인데요 결국 모든 것의 이론이 된다고 합니다. 물론 실험적으로 증명하기란 여간 어려운 것이 아닙니다. 그러나 이론이 증명되는 날, 도대체 어떤 일이 벌어질지...과연 영원한 미제가되는 것인지...아니면 그 누군가에의해 증명이 되는 날이 오는 것인지... 분명히 이 책은 흥미 진진한 내용들로 가득한 책이 될 것입니다.
1. 태양의 탄생
우리의 태양계는 100억년이라는 시간에 걸쳐 서서히 형태를 갖추고 현재의 결과물이 되었다. 즉, 50억년 전 막 생성된 별이 태양이고 그 태양이 되기까지는 100억년이라는 시간이 걸린 것이다. 우주에 떠돌아다니던 물질인 성간 가스가 스스로의 인력에 의하여 서로를 끌어당겨 뭉치고 뭉치기를 100억년 해왔다는 이야기다. 태양이 만들어지는 과정에서 일부가 떨어져 나가 그 8개의 위성을 만들었다. 즉, 지구는 말하자면 태양이 만들어지는 과정에서 떨어져 나간 똥과 같은 존재이다. 지구는 45억년 전에 태양에서 떨어져 나온 태양의 똥이다. 마치 볼펜을 쓰다보면 볼펜 똥이 생기는 것 처럼...
태양의 모습: 미항공 우주국에서 찍은 사진입니다. 나사에서 다운로드 할 수 있게 했구요, 검게 보이는 부분은 강력한 자기장에 의해 온도가 약 2000도 낮은 부분입니다. 우주로 뻗어나가는 불꽃을 풀레어하고 하는데요. 그 폭발력이 너무 커서 태양의 인력을 뿌리치고 우주 밖으로 날아갑니다. 그 플레어가 지구에 도달하는 날에는 멋진 오로라는 물론, 강한 전파 교란으로 새들은 방향을 잃고, 비행기 역시 마찬가지 입니다. 우리는 엉뚱한 전화를 곧잘 받게됩니다. 아니면 엉뚱한 곳으로 전화를 걸게 되거나요.. 우리의 컴퓨터는 오작동을 하게되는데요 금융문제가 가장 심각한 일이 될 것입니다. 아..핵 무기 콘트롤러는 어쩌죠??...
그러나 그 이전에 밀키웨이라는 우리의 은하계가 있었다. 우리의 은하는 옆으로 긴 타원형이며 나선형 은하인데 그 길이는 10만 광년이고 그 중심부의 폭은 1.5만 광년짜리 은하이다. 그 안에서 태양계는 태어난 것이다. 우리의 은하계에는 약 2천 억 개(200,000,000,000)의 별이 있는데 태양은 그 중 하나이다. 생몰(生沒)은 자연의 이치이니 생명을 얻은 우리의 태양계는 다시 100억년에 걸쳐 그 막을 내리게 되어있다. 태양의 나이는 현재 50억 살로, 앞으로 50억 살을 더 살다가는 늙어서 죽음을 맞이하게 될 것이다. 生老病死의 이치는 우리 인간만이 겪는 것이 아닌 모든 자연, 즉 우주의 법칙이었던 것이다.
* 우리의 은하와 태양계 : 하단의 중앙 부분에서 방사형의 선들이 만나는 지점이 우리의 태양계가 자리한 곳입니다. Sun이라는 글짜가 보이시는지... 사진을 줄여놔서 더더욱 제대로 보이지 않습니다. 길이는 약 10만 광년, 폭은 약 1.5만 광년의 크기입니다. 2천 억개의 별들이 있다고 합니다. 그 모습이 멋지죠?
(NASA에서 퍼온 사진입니다.)
2. 태양의 죽음 :
태양의 구성 성분은 70%의 수소와 30%의 헬륨으로 되어 있다. 현재는 수소들이 핵반응을 일이키면서 밝게 빛을 발하고 있는 중이다. 태양의 표면 온도는 약 6,000도 이고 약간 검게 보이는 부분은 강력한 자기장에 의해 그 온도가 2,000도 정도 낮은 4,000도의 지점이다. 그런 태양의 크기는 지구와는 비교할 수 없이 거대하다. 태양의 지름이 지구의 109배에 해당한다. 즉, 태양의 지름에 지구 109개를 일렬로 세울 수 있는 크기라는 것이다. 그토록 거대한 태양의 빛 입자들이 지구를 항하여 30만 km/sec로 직선 운동하며 달려온다. 지구의 미생물체는 그 빛을 이용하기 시작했다. 그리고 서서히 지금의 생명체로 진화를 했다. 그러므로 우리가 사용하는 모든 에너지원은 태양이라고 할 수 있다. 마치 태양이라는 건전지를 이용하여 작동하는 일련의 기계라고 말한다면... 으.... 너무 비인간 적인 표현이다 이건....그렇게 태양을 구성하고 있는 수소와 헬륨의 원자들이 소모되는 날...태양은 그 수명을 다하게 된다...
어린이용 
그렇게 지구에는 물론 우주에 자신의 빛을 전달하던 태양에서는 수소들의 핵반응으로 인해 그 수고가 고갈되는 날이 오게된다. 그리곤 고갈의 정도에 따라 태양의 온도는 서서히 식어갈 것이다. 이때부터 지구에 날아오던 빛의 양은 서서히 줄어갈 것이고 지구의 표면 온도도 덩달아 내려갈 것이다. 지구에는 곧 혹독한 빙하기..아니 얼음 덩어리로 변해 갈 것이다. 지구인의 생존에 커다란 위기가 찾아오는 것이다.
한편, 태양에서 수소의 고갈이 끝나가면 완전히 식어버린 후 태양은 남아있던 헬륨들이 새로운 반응을 일으키게 될 것이다. 그리고는 다시 빛을 발하는 밝은 태양으로 변화를 하게 될 것이다. 이때 지구는 이미 꽁꽁 얼어붙어 영하 수백도에 달하고 있을 것이다. 으~ 추워라...(물론 50억년 뒤쯤의 일이라 당분간 그런 일은 생기지 않습니다.)
태양은 지구의 운명을 아는지 모르는지 다시 헬륨들의 반응을 계속할 것이다. 물론 헬륨이 바닥이 날때까지.... 헬륨의 소진은 태양의 인력을 완전히 상실하게 만드는 결과를 초래할 것이고, 태양은 풍선처럼 부풀어 오르다가는 어는 순간 뻥~ 소리와 함께 터져버리게 된다. 이때 지구인들이여 고막이 손상되는 일이 업도록 하려면 미리 귀를 막고 계시라... 그 순간 태양계의 모든 행성들은 그 태양의 폭발력에 의하여 산산조각, 아니 풍비박산이 나서는 콩가루로 변해버릴 것이다. 아...우리 인간도 가루가되어 먼지로 변해버린 단 말인가....그리고 은하계를 떠돌다가는 새로운 별을 준비하는 우주 물질로 변해버린 단 말인가.... 과연 이것이 지구의 운명이자 우리 인간의 운명이란 말인가...
3. 지구인의 운명은? 
* 칼세이건의 코스모스는 개인적으로는 필독서라고 생각하는 책 중의 하나입니다. 나의 관심을 우주로 끌어들인 바로 그책이거든요..이 책에서는 우리 은하에 별이 4천억개 있다고 소개하고 있는데 워낙 책이 오래전에 씌여진 때문입니다. 요즘은 2천 억개로 보통 소개하고 있습니다.
물어보나 마나 태양이나 지구와 그 운명을 함께 할 것이다. 그럼 뾰족한 수는 없는 것일까... 아마도 찾아보면 얼마든지 있을 것이다. 인간이 어떤 존재이던가... 분명 머리를 굴려 방법을 모색하여 결국에는 그 재앙을 피해가고 말 것이다. 태양계의 궁극적인 증발이 우주의 섭리라면 종족 보존의 본능 또한 우주의 섭리이니까...ㅋ...
4. 지구인들은 어떻게 그 재앙을 피해갈 것인가?
청소년 이상용
우리 은하에는 태양과 같은 별들을 약 200,000,000,000 (2천억)개를 가지고 있다고 했다. 은하로 치면 약소한 규모이다. 그 중에 태양계와 유사하거나 거의 일치하는 또 다른 태양계가 없으리라고 단정 할 수는 없는 일이다. 뭐 미덥지 않다면 우리의 은하계에 그런 태양계가 없다고 치자. 그렇다면 안드로메다 은하계는 어떠할까.
한 때 ‘캐산’라는 만화 영화가 방영된 적이 있었다 ‘안드로메다 군단’이 지구에 쳐들어 온다. 물론 마이크로맨 캐산이 모두 물리치기는 하지만 말이다. 만화가는 우리 은하와 가장 가까운 거리에 있는 은하가 안드로메다 은하라는 것을 알고 서 하는 말이겠다. 안드로메다 은하는 우리의 은하와 가장 가까운 거리에 자리를 차지하고 있다. 어떤 책은 200만 광년 떨어져 있다고 하고, 미항공우주국의 사이트에는 150만 광년 떨어져 있다고 써있다. 그곳에는 빛을 발하는 별이 6천억(600,000,000,000)개가 있다고 한다. 똥그라미 개수를 보시라. 무려 11개나 된다. 엄청나게 큰 수이다. 결과적으로 우리 은하보다 3배 정도 더 크다고 보면 될 것이다. 우리 은하의 별과 합치면 8천 억(800,000,000,000) 개나 된다는 이야기이다. 과연 지구는 8천억 분의 1의 비율에 해당하는 존재에 불과한 것일까...로또와도 비교할 수 없이 낮은 비율.... 벼락 맞아 죽을 비율은 저리 가라인 것이다.
만화영화 캐산 15세이상 관람가
그런데, 우리와 약 2,000,000 (2백만) 광년 떨어져 있는 안드로메다에서 우리 은하까지 올수 있는 녀석들이라면 그들의 과학 발전의 정도를 예측할 수 있습니다. 과연 우리의 캐산이 그들을 물리칠 수 있을 것인가... 겨우 200년의 과학 역사를 가지고 있는 지구입니다. 나이는 45억년. (단, 그들의 행성에서 생명체의 발달이 지구와 같은 과정을 거쳤다는 가설을 세워두어야 합니다) 그들의 과학은 5억 년의 차이가 날 것입니다. 200년대 5억년의 과학 발전의 차이...그 차이를 과연 짐작이나 할 수 있을까요....아마도 그들은 우주 공간을 마음대로 날아 다니고도 남을 지도 모릅니다...우리가 아직 상상할 수 없는 정도로...
안드로메다
안드로 메다 - NASA에 의하면 우리 은하와는 150만 광년의 거리에 있다고 합니다. 6천억개의 별이 있으며 그 질량은 우리보다 50%더 크다고 합니다. 그래서 우리 은하는 그쪽으로 시간당 50만km의 속도로 끌려가고 있는 중이라는 것이죠. 주장하는 이에 따라 어떤 이는 30억년 후, 혹자는 70억년 후에 우리는 그들과 만날 것이라고 하네요. 그때까지 살아있기만 하다면 그 장관을 구경할 수 있을 지도..별이 바로 우리 옆으로 지나가는 모습을 보게 되는건 건 아닐까요...^^
(NASA에서 퍼온 사진입니다)
안드로메다에 대해서는 위에서 언급했지만, 기왕에 한 가지 더 언급할 것이 더 있다. 안드로메다는 크기도 우리의 은하보다 3배 이상 크기도 하지만 그 질량도 우리보다 50%정도 더 큰 것으로 알려져 있다. 그러니 그 인력은 우리의 상상을 초월하겠다. 결국 하고 싶은 이야기는 그 안드로메다가 우리 은하를 끌어당기고 있다는 이야기이다. 어떤 이는 안드로메다가 50만(500,0000)km/h로 우리 은하로 다가오고 있다고 말하지만 사실은 그 속도로 우리의 은하가 그쪽으로 끌려가고 있는 중이라고 말해야 옳을 것이다.
그러다보니 어느 과학자는 약 30억년 뒤에는 두 은하가 충돌을 한다고 하고, 어떤 과학자는 70억년 뒤에 충돌할 것이라고 말 한다. 30억년 뒤 이든 70억년 뒤이든 결국에는 충돌한다는 이야기이다. 그러나 이 ‘충돌’이라는 표현도 적절한 표현은 아니라고 생각한다. 왜냐하면 충돌이라기 보다는 흡수 병합이기 때문이다. 충돌이란 ‘서로 부딪혀 서로 피해를 입는다’는 갈등의 의미를 내포하고 있다. 그러나 흡수 병합이라는 말은 피해를 입는다는 뜻 보다는 매우 자연적이고 순리적인 우주의 법칙에 의하여 그 어느 별하나도 다치지 않고 새롭게 질서를 잡아간다는 뜻이다. (이 우주의 법칙이 바로 동양에서 추구하는 도의 길이다 -그래서 동양의 학문은 자랑스럽다. 갑자기 뚱딴지 같은 소리^) 안드로메다와 우리 은하는 그렇게 하나가 될 것이다. 자연의 부드럽고 조화로운 거대한 힘에 의하여...
그러나 만약 그 흡수 병합이 70억년 뒤의 일이라면 그 때는 이미 지구의 운명은 끝났을 것이다. 그 전에 우리는 무슨 수를 내야 할 것이다.
수준이 있는 도서들...
다시 방법의 모색으로 돌아가서...
일차적으로는 우리의 은하계에 지구와 같은 조건의 행성을 찾는 일이 시급하다. 그런데 마땅한 행성이 없다고 치자. 그럴 경우 우리는 이제 안드로메다로 달려가야, 아니 날아가야 할 것이다. 과연 어떤 방법으로 우리는 안드로메다에 도달할 것인가...그 방법에 대해서 이야기가 필요한 시점이다. 아...이사짐 쎈터는 무슨소리냐구요? 안드로메다로 가는 길 편에서 아실 수 있습니다^
어린이 및 청소년용
