생명이 탄생하기 위한 No. 6 <여섯 개의 수>

여섯 개의 수 - 마틴 리스가 들려주는 현대 우주론의 세계 ㅣ 사이언스 마스터스 11
마틴 리즈 지음, 김혜원 옮김 / 사이언스북스 / 2006년 10월

"이 책의 주제는 그림1 ’오우라보루스’로 상징되는 미시세계와 거시세계 사이의 긴밀한 관계다.
소립자 세계의 힘에 의해 우리의 일상 세계가 존재하게 된 것 또한 우리 우주의 잘 조율된 팽창 속도와 은하 형성 과정과 고대의 별에서 만들어진 탄소와 산소 덕택이다.
몇 가지 기본 물립칙이 ’규칙’을 결정한다.
간단한 대폭발로부터 우리가 출현하게 되기까지의 과정은 6개의 ’우주의 수’에 민감하다.
이 수들이 정확하게 조율되지 않았다면 복잡성의 한 층 한 층을 차례로 벗겨 나가는 일은 이미 끝나 버렸을 것이다.
’나쁘게 조율된’, 그래서 열매를 맺지 못한 다른 우주들이 무한히 많을까?
우리의 전체 우주가 다우주 속의 하나의 ’오아시스’일까?
혹은 우리의 6개의 수가 행운의 값을 갖게 된 다른 이유들을 찾아야 할까?
우리 앞에는 아직 무수한 문제가 남아있다." 


 
이 책은 < 섹스의 진화 >, <원소의 왕국>, < 마지막 3분 >, <인류의 기원>, <세포의 반란>, <휴먼 브레인>, <에덴의 강>, <자연의 패턴>, <마음의 진화>, <실험실 지구>에 이어 ’사이언스 마스터스 시리즈’의 열 한번째 책으로, ’우주의 기원과 진화’를 소재로 삼았다.
 
’여섯 가지 수’란 무엇인가...
이 수들은 인류가 기원 전부터 ’수학’과 ’과학’이라는 분야를 탐구한 이래 모든 결과물의 핵심적인 총체라 할 수 있다.
그리고 과학자들은 이 수들이 서로 관련되어 있을 것이라고 추측하고 그것을 규명하기 위해 ’모든 것의 이론’에 파고들고 있다.
 
1. N : 원자들을 결합시키는 전자기력의 세기를 원자들 사이의 중력으로 나눈 값으로 그 값은 무려 10의 36제곱이나 된다.
         하지만, ’N’의 수에서 ’0’이 한 개만 줄었다면 우주는 커다랗게 성장하지 못하고 단명했을 것이다.
         그러한 소형우주에서는 어떤 생물도 벌레보다 크게 자랄 수 없고 생물학적 진화를 거칠만 한 시간도 얻을 수 없었을 것이다.
 
2. ε : 수소 원자 2개가 헬륨으로 핵융합을 일으킬 때 에너지로 전환하는 양으로 0.007이다.
         ’ε’는 원자핵들이 얼마나 단단하게 결합되어 있으며 지구의 모든 원자가 어떻게 만들어지는지 결정한다.
         이 수는 별 내부에서 일어나는 핵융합 과정을 통해 수소가 주기율표의 모든 원자들로 변환되는 과정을 통제한다.
         이 수가 작으면 원소 생성이 줄어들고 0.006이면 헬륨도 만들어지지 않는다.
         이 수가 크면 원소 생성이 늘어나고 0.008이면 수소가 남아있지 않아 물(H2O)도 부족하고 별이 일찍 사라질 것이다.
 
3. Ω : 우주의 임계밀도에 대한 실제 밀도의 비로 그 값은 0.04다.
         이 값은 은하, 흩어져 있는 기체 그리고 암흑물질 같은 우주 안에 있는 물질의 양을 측정한 것이다.
         ’Ω’는 우주 안에서 중력과 팽창 에너지의 상대적 차이가 가진 중요성을 말해준다.
         이 수가 특별한 임계값보다 높앗다면 우주는 오래 전에 붕괴했을 것이고 낮았다면 은하나 별이 생성되지 못했을 것이다.


 
4. λ  : 아인슈타인의 일반상대성 이론에서 진공의 에너지 밀도를 나타내는 기본상수, 즉 ’우주상수’를 의미하며 그 값은 6.2201×10^-40 N·m-2·kg-2·s-1다.
          1998년에 측정된 값이며 이 수는 반중력이 존재한다는 것을 뜻하고 우주의 팽창을 통제한다.
          ’λ’가 조금만 컸어도 은하와 별이 형성되지 못했을 테고 우주의 진화는 시작하기도 전에 억제되었을 것이다.
 
5. Q : 은하의 구조를 와해시키는 에너지와 전체 정지 질량에너지의 비를 말하며 그 값은 0.000001이다.
     만약 Q가 훨씬 더 작다면 우주는 불활성이 되어 구조가 만들어지지 않았을 것이다. 
     더 컸다면 우주는 격렬한 장소가 되어 그곳에서는 어떤 별이나 행성계도 살아남지 못하고 거대한 블랙홀들이 주도권을 쥐고 있었을 것이다.
 
6. D : 수 백년 전부터 알려진 수로 우리 세계의 공간 차원을 나타낸다. 즉, 3이다.
         ’D’가 만약 2나 4라면 생명체는 존재할 수 없었을 것이다.
         이 수는 ’초끈이론’을 통해 6이나 10으로 확장될 수도 있고 그렇다면 우리는 새로운 세계를 맞이할 것이다.


 
저자는 스티븐 호킹과 더불어 이 시대의 가장 창조적이고 뛰어난 우주론 학자로서 우주론의 수많은 핵심 개념들을 창안해내었고 환상적으로 강력한 에너지를 뿜어내는 준성의 핵이 거대한 블랙홀로부터 에너지를 받을 수 있다는 주장을 처음으로 내놓기도 했다.
저자는 이 책속에서 현대 물리학과 천문학, 우주과학이 이루어낸 성과를 자신있게 제시한다.
그러면서도 ’과학적 승리주의’에 빠지지 말고 끝까지 겸손하고 성실하게 연구와 탐구에 매진할 것을 다짐하기도 한다.
 
제목만큼 최신 우주론에 대해 핵심을 짚어주었고 생각보다 유익하고 재미있는 책이었다.

 

 

[ 2010년 10월 25일 ]