무한 그 너머로

무한 그 너머로 - 지구와 태양계, 그리고 블랙홀까지 우주를 가로지르는 아찔하고 흥미로운 지적 모험
닐 디그래스 타이슨.린지 닉스 워커 지음, 김소정 옮김 / 현암사 / 2026년 6월

우주의 경계는 어디일까요? 대기권을 벗어나면 어떤 일이 일어날까요?‘태양에 가까이 가면 안 된다.’ 크레타섬을 탈출하고자했던 다이달로스는 아들 이카루스에게 날개를 달아주며 태양에 가까이 다가가지 말라고 경고합니다. 태양의열기 때문에 밀랍이 녹아 땅에 떨어질 거라 생각했기 때문입니다. 하지만 젊은 이카루스는 태양으로 직진했고 결국 에게해로 떨어집니다. 이카루스 신화는 오랜 기간 날고 싶은 인간의 욕망을 표현해왔습니다. 그런데 실제로 하늘로 올라가면 밀랍이 녹을 정도로 뜨거울까요? 고도가 올라가면 기온은 오히려 낮아집니다. 에베레스트 산의 정상은 영하30도를 오르내립니다. 해발100m 마다 기온은 0.6도 정도 낮아진다고 합니다. 또한 태양이 그토록 가까이 있다면 인류는 이미 사라졌을 것입니다. 기온을 언급하려면 무엇보다 빛과 열의 관계를 알아야합니다.

지구에 갇혔던 물리학이 우주에 다가서면 전혀 다른 세상을 경험하게 됩니다. 지구는 대기라는 울타리를 방어막으로 열을 흡수하고 반사하며 태양 전자기파를 효과적으로 관리합니다. 지구상의 대부분 생명체는 태양의 전자기파 스펙트럼의 모든 파장을 빛의 형태로 방출합니다. 또한 모든 분자는 진동합니다. 온도는 분자가 진동하는 정도를 측정하는 단위입니다. 온도가 높으면 짧은 파장의 전자기에너지가 방출되고 낮으면 파장이 긴 에너지가 방출됩니다. 인간의 눈은 가시광선 영역만을 감지할 수 있으며 태양은 에너지의 절반을 가시광선으로 방출합니다. 우리가 태양과 달, 별을 볼 수 있는 이유도 지구의 대기가 가시광선을 통과시키기 때문입니다. 소량의 자외선이 대기를 통과하면 피부 분자의 전자가 들뜨게 되고 전자의 운동에너지는 열로 바뀌어 적외선이 방출됩니다. 지표면도 마찬가지입니다. 여름이 더운 이유는 대기에 갇힌 열이 적외선형태로 에너지를 방출하면서 온실효과를 일으키기 때문입니다. 이카루스의 몸은 태양에 가까이 다가갈수록 차가워졌고 결국 얼었을 것입니다.

카르만 라인을 넘어 우주로 나가기 위해선 로켓이 필요합니다. 저궤도를 왕복하는 스페이스x의 우주선 팰컨9이 활성화된 것은 극히 최근의 일입니다. 우주를 한번 나가기 위해선 기술의 발전과 함께 천문학적인 자금이 필요합니다. 대부분 소모성이고 간혹 실패하여 무용지물이 될 때도 많습니다. 그런데 머스크를 비롯한 억만장자들이 우주시대를 빠르게 실현시키고 있습니다. 21세기, 우주는 그 어느 때보다 신비하고 장엄한 자태를 보여주고 있습니다. 로켓은 공기압과 밀도를 통해 날 수 있습니다. 유체는 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르는데, 공기는 유체처럼 행동합니다. 공기의 마찰은 날개의 압력 차이를 발생시키며 위로 끌어올리는 양력과 공기의 마찰로 생기는 항력이 발생합니다. 하지만 엔진이 추력을 생성하고 비행기가 떠있을 수 있는 양력을 보존합니다. 그리고 공기저항이 적은 9Km 고도에서 800Km속도로 비행할 수 있습니다.

본 책은 지구를 벗어나 우주로 나가기 위한 물리학과 천문학의 연결고리를 중심으로 천체물리학을 소개합니다. 로켓의 발달과정과 궤도진입, 우주를 향한 인류의 끝없는 도전이 1부를 장식합니다. 2부는 대기권을 넘어 태양과 행성을 향해 시선을 확장합니다. 45억 년 전, 우리은하의 한 항성이 폭발하면서 태양계 천체들이 탄생합니다. 거대한 충격파에 의해 가스와 먼지구름이 평평한 성운으로 붕괴됩니다. 압력과 중력이 증가하면서 덩어리가 형성되었고 중심부의 수소 핵이 합쳐지며 엄청난 에너지를 방출하기 시작합니다. 붕괴과정이 멈추면서 태양이 탄생합니다. 1500만도의 온도와 양전하를 띤 수소 원자핵은 핵융합을 통해 헬륨으로 합성되고 사라진 질량만큼 에너지가 방출됩니다. 태양은 1초에 6억톤의 수소를 헬륨으로 바꾸며 내부붕괴를 막고 있습니다. 태양계의 행성은 태양에너지와 중력의 영향을 받습니다.

금성은 오랫동안 두툼한 대기에 가려진 수수께끼 행성이었습니다. 67년 베네라 7호가 탐사한 금성의 온도는 500도가 넘었고 대기압은 지구의 90배였습니다. 당시 칼 세이건은 금성의 대기를 가득채운 이산화탄소가 온실효과를 발생했을 것이라 예측했습니다. 온실가스 중 가장 강력한 것은 수증기입니다. 물이 존재했을지 모를 금성은 엄청난 온도증가로 온실효과가 발생하며 참혹한 행성이 되었습니다. 세이건은 85년 탄소사용증가로 이산화탄소가 지속적으로 방출된다면 지구는 심각한 기후위기를 맞이할 것이라 경고합니다. 그리고 인류의 지속가능 시간이 빠르게 줄어들고 있습니다. 석탄은 다세포생물인 산림식물의 잔해입니다. 반면에 석유와 천연가스는 고대 동식물성 미생물이 수백만 년 동안 압축되면서 퇴적되었습니다. 금성은 지구의 미래를 보여줍니다. 생명은 언제나 자신이 존재할 방법을 찾습니다. 하지만 생명이 반드시 인간일 필요는 없습니다.

지구인의 우주여행은 이제 시작되었습니다. 우주를 알아갈수록 폭넓은 지식이 쌓였고 과학기술의 발전이 이루어졌습니다. 아인슈타인은 상대성 이론을 통해 우주를 새롭게 인식할 수 있는 계기를 만들었습니다. 빛과 양자, 에너지는 광활한 우주를 이해하고 연결하는 최소한의 조건입니다. 본 책은 3부에 별의 탄생과 죽음, 우주 공간을 이해할 수 있는 물리법칙을 설명합니다. 특히 별의 탄생과 죽음에 얽힌 충격파의 역할이 무척 인상적입니다. 허블우주만원경으로 관측한 대마젤란은하의 소용돌이치는 가스와 먼지사이로 빛나는 별들을 바라볼 때 경이로움을 넘어선 형언하기 어려운 감정이 밀려옵니다. 우주는 인간의 상상을 뛰어넘습니다. 질량과 중력, 시공간의 왜곡, 다차원과 평형우주, 우리에겐 앞으로도 풀어야할 과제가 많습니다. 오히려 우주를 알아갈수록 더욱 많은 문제들이 발생할 것입니다. 떨어지는 별똥별을 동굴에 그렸던 인류는 이제 우주인으로의 발걸음을 재촉하고 있습니다. 우주는 인간에 무엇을 더 가르쳐줄 수 있을까요? 세계 최고의 천체물리학자가 들려주는 아름답고 경이로운 우주 이야기, 그 장엄함 모험에 빠져듭니다. 무한 그 너머로.

- 이 리뷰는 출판사에서 도서를 제공받아 직접 읽고 작성한 리뷰입니다.