도(道)를 아십니까

하늘과 바람과 별과 인간 - 원자에서 인간까지
김상욱 지음 / 바다출판사 / 2023년 5월

국제우주정거장에서 바라보는 지구에 인간은 없다. 도시의 건물도 첨단 과학시설도 없다. 넘실대는 푸른 물결, 황토와 초록의 대지를 바탕으로 하얀 구름만이 소용돌이치며 유영할 뿐이다. 분명 존재하는데 보이지 않는다니! 초속 29.8km 정도로 공전한다는 지구의 소리가 들린다면 어떨까! 내 앞에 버젓이 물질이 보이는데 물질의 근원이라는 원자는 99%가 빈공간이라니 환장할 노릇이다.

『대학』에 비슷한 맥락의 내용이 등장하지만‘마음’이 없다면 그렇다는 의미이니 이 경우와는 다르다. 두 눈 부릅뜨고 마음을 부라려도 ‘보아도 보이지 않고, 들어도 들리지 않고, 잡아도 잡히지 않고, 보이지 않아야 하는데 보이는 대상’이니까. 뭐지, 이 익숙한 느낌은? 『도덕경』에 나온다는‘도(道)’의 의미 아닌가! ‘도(道)’의 형이하학 버전, 이 세상이다.

관점을 달리하면 세상은 형이상학 못지않게 신비롭다. 한 존재의 육체와 영혼을 별개로 생각하기 어렵듯 형이하학적 세상은 형이상학과 조화를 이루며 나를 둘러싼다. 도깨비님의 첫사랑처럼 시선이 하늘에서 땅까지 아찔한 진자운동을 계속하면 세상은 온통 아이러니투성이다. 알쏭달쏭 알랑말랑 애매모호 월드다.

『하늘과 바람과 별과 인간』은 양자물리학자 김상욱의 시선으로 바라본 세상을 담은 책이다. 저자는 세상을 제대로 그리기 위해 물리학의 경계를 넘어 다른 학문의 영역을 서성인다. 13개의 장에 걸쳐 기본 입자에서 원자로, 원자에서 분자로, 분자에서 물질로, 분자에서 생명으로, 생명에서 인간으로, 인간에서 사회로 종횡무진한다.

물리학의 관점에서 출발한 세상의 모습은 생물학, 화학, 지구과학의 지식을 자연스레 흡수한다. 무생물에서 시작했는데 그를 따라가면 어느 순간 생물과 인간을 바라보는 나를 발견한다. 뫼비우스의 띠처럼 경계가 허물어진다. 세상의 모든 존재를 통섭적인 시각으로 바라보게 된다.

다른 영역을 아우른다는 점에서『총, 균, 쇠』가 떠오른다. 재레드 다이아몬드가 인류 문명에 초점을 두고 과학적 영역을 넘나든다면, 김상욱은 다양한 과학의 영역에서 정의하는 물질에 방점을 두고 인간을 이해하고자 한다. 『총, 균, 쇠』가 방대하고 탄탄한 과학적 고증을 바탕으로 인류 문명을 초고속카메라로 촬영하여 재생하는 듯하다면, 이 책은 기본 입자에서 시작하여 우주까지 진자 운동을 하는 물리학자의 방대한 시선을 보여준다.

“어? 이 책 읽으시네요? 유명하던데. 과학샘이시니까 술술 읽히시겠어요.”

지나가던 지인이 말한다. 물리교육을 전공했다고 하니 으흠~ 여유 있게 이 책을 읽으리라 예상한다. 연애를 글로 배운 인간, 무늬만 과학 교사는 그저 웃는다.

학교 현장은 전공 공부와 다르다. 중학교 과학은 물리, 화학, 생물, 지구과학 각 영역의 기본 개념이 통합된 교육과정이다. 단원별 구분만 있을 뿐 교사는 네 가지 영역을 모두 다룬다. 사범 대학을 졸업했다고 바로 수업할 수 있는 건 아니다. 첫 발령 후 몇 년간은 교재 연구에 많은 시간을 쏟아야 한다. 전공 영역은 장황해지지 않도록 무엇을 빼야 하나를 고민하고, 비전공 영역은 개론 정도의 지식만을 보유했기에 다시 공부한 기억이 있다.

대륙붕 깊이의 중학교 교과서 지식인으로서는 이 책의 모든 내용에 편안하게 끄덕이기에는 역부족이다. 용어들은 익숙하지만 딱 거기까지다. 들어본 적은 있지만 막상 설명하라면 주춤거리는 정도랄까. 정확히 알지 못한다는 거다. 이런 이유로 살짝 주눅이 들었지만, 관점을 바꾸기로 한다. 한계를 인정하고 이해할 수 있는 내용만 드문드문 흡수하기로 마음먹는다.

물리는 물질의 이치를 연구하는 학문이며 물리학의 언어는 수학이다. 물리학자들의 목표는 세상의 물질들이 만드는 규칙을 찾아 이를 수학적으로 표현하는 거다. 규칙은 보편적이고 단순할수록 좋다. 아우를 수 있는 영역을 확장하여 우주의 맥박을 알아내는 게 그들의 로망인 듯하다. 물질은 원자로 이루어져 있으니 ‘원자’가 이 책의 포문을 여는 건 당연한 수순이다.

생물이건 무생물이건 존재는 원자들의 조합으로 만들어진다. 이 과정에서 저자는 부분의 합이 전체가 아니라는 점을 강조한다. 원자들이 모여서 분자가, 물질이, 때론 생명이 만들어지지만 각각의 과정에서는 예측하기 힘든 ‘창발’이라는 새로운 특성이 나타난다고. 독립적인 존재들은 원자를 기반으로 한 수많은 창발적 결과물이다.

흙 속에 있는 산소 원자와 내 몸에 있는 산소 원자는 다르지 않다. 아끼는 사람이 죽는다면 그를 이루던 원자들은 세상 어딘가로 흩어질 뿐 완전히 사라지는 게 아니라는 의미이다. 물리학적으로 죽음은 원자의 소멸이 아니라 재배열이라는 문장이 많은 위안을 준다. 이토록 합리적이면서도 따뜻한 문장이라니!

생명체 안에서 일어나는 기작을 화학적으로 설명하는 부분에서는 동공 지진이 일어나지만, 몇몇 내용은 상당히 흥미롭다.

첫째, 원자들의 결합 방식과 우주에 존재하는 힘에 관한 설명이다. 이온 결합, 공유 결합, 금속 결합 등 어렴풋이 알던 내용을 확실히 설명해주니 답답하던 시야가 탁 트이는 기분이다. 중력, 전자기력, 강한 핵력, 약한 핵력에 관한 내용도 마찬가지이다.

둘째, 주기율표에 담긴 의미와 몇몇 원자들의 특성이다. 우리 몸에 꼭 필요한 아연이 카드뮴과 같은 ‘족’에 속하기에 몸에서 화학적으로 유사한 두 물질을 혼동한다는 설명에 소름이 돋는다. 수소, 탄소, 질소, 산소, 염소, 알루미늄 등 여러 원자에 대하여 몰랐던 특성을 알게 된 점도 좋다.

셋째, 산소의 무지막지한 존재감이다. 산소로 코팅된 지구를 밟고 있다는 사실을 새삼 인지한다. 다른 물질과 무차별적으로 결합한다는 산소의 특성에 순간적으로 두려움을 느낀다. 코카콜라 병을 젖병인 양 입에 물고 해맑게 웃는 순백의 CF 전속모델을 떠올린다. 북극곰이 실은 지상 최대의 포식자임을 종종 잊어버리는 인간을 생각한다. ‘산소 같은 여자’로 비유할 만큼 무해 한 대상으로 인식하는 산소에 숨겨진 막강한 속성이 비슷한 맥락으로 겹친다.

세상에 존재하는 모든 것을 이해하고 싶었다는 저자와는 달리 나는 세상이 전혀 궁금하지 않았다. 근본적인 세상의 실체는 시험 문제 밖의 영역이었으니까. 대학 4년을 떠올려봐도 딱히 흥미를 느낀 분야도 없다. 세상이 어떤 모습이든 먹고 사는 데 별반 도움을 주지 않는다고 여긴다.

시험을 목적으로 공부한 지식은 머릿속에서 금세 휘발한다. 곰곰 생각하면 지금까지 선명하게 각인되어있는 지식은 별자리, 야생화 등 스스로 알고 싶어서 공부한 분야의 것이다. 자발적인 동기로 쌓은 지식이 아니면 뇌는 가차 없이 메모리를 삭제하는가. 이보다 더 냉철하고 합리적일 수 없다.

이 책의 장점은 공부하고 싶은 마음이 들도록 만든다는 점이다. 김상욱 작가의 순수한 호기심과 세상을 알고자 하는 열정에 자연스레 동화된다. 지적 호기심과 더불어 나를 바라보게 만든다. 내가 무엇을 궁금해하는 인간인지 마음을 들여다본다.

가장 큰 장점은 시야가 넓어진다는 점이다. 그의 시각으로 세상을 바라보면 우주의 기운이 심장으로 확 스며드는 듯하다. 어느 순간 드넓은 공간으로 도약하여 까마득한 하늘에서 지구를 바라보듯 세상을 바라보는 상상을 한다.

비행기를 처음 탔을 때 가장 신기했던 점은 구름의 입체감이다. 스케치북에 그려진 2차원의 구름은 땅에 발을 딛고 하늘을 올려다볼 때도 별반 다르지 않다. 모든 구름 입자가 일렬횡대로 늘어선다는 건 과학적으로 말이 안 되지만, 3차원의 구름을 상상한다는 건 그 안으로 지나가 보지 않고서는 상상하기 힘들다. 비행기가 구름 속을 뚫고 들어가 구름의 홀로그램이 펼쳐지던 순간은 상상을 뛰어넘는 경이로움으로 다가온다. 좌라락 펼쳐지는 크리스마스 입체 카드를 난생 처음 보는 아이가 된다. “우와! 우와!” 절로 감탄사를 뱉어낸 선명한 기억이다.

다른 세상을 경험한 아이는 이전과 같은 시선으로 세상을 바라볼 수 없다. 매직아이의 입체 그림을 보아버린 거다. 땅으로 다시 내려와 고개를 들면 이제는 3차원의 구름을 충분히 볼 수 있다. 초점이 하늘을 향해 뻗어나가며 깊어지기 때문이다.

세상을 바라보는 다른 초점이 생겼다. 바라보는 세상이 넓어지면 마음도 덩달아 확장되는 걸까. 국제우주정거장에서 지구를 바라보는 우주인이라도 된 듯 깨작깨작 찌질한 일은 보아도 보이지 않는다며 훗~ 지나칠 수 있을 것만 같으니. 형이하학적 도(道)를 깨달은 기분이다.

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p63, 밑에서 6째 줄: 공기의 80퍼센트가 질소다. → ~78퍼센트~

p119, 첫째 줄: 질소는 ~ 대기의 75퍼센트를 이루고 있으니 → ~78퍼센트~

p119, 4째 줄: 산소는 ~ 대기의 23퍼센트 → ~21퍼센트~

p160, 6째 줄: 충동할 → 충돌할

p211, 밑에서 6째 줄: 포도당으로 분해 → 엿당으로 ~

p214, 첫째 줄: 생성물(물과 산소) → ~(물과 이산화 탄소)