과학도서 - 인간과 우주 인간과 우주

인간과 우주
나는 과학 분야에서도 우주에 관한 것을 좋아한다. 그래서 과학 독후감 쓸 책이라는 명목 에 책을 한 권 샀다. 책을 그 자리에서 다 읽어볼 수도 없는 노릇이었기에 책의 겉표지와 대충 넘기면서 그림들을 보았다. 여러 가지 성운, 은하, 성단들이 눈에 들어왔다. 그래서 난 그 책을 샀다. 계산할 때 금액이 15,000원이나 해서 기겁을 했다. 그래도 그만큼 정보가 많겠거니 해서 샀다. 집에 오는 길에 책을 조금씩 읽어나가기 시작했다.
우주는 시공간과 물질-빛, 원리로 이루어져 있다고 한다. 쉽게 말해서 우주는 물질-빛을 일정한 규칙 하에 만들어 담고 있는 시공간이다. 지금까지 나는 우주라고 하면 그냥 행성들, 별들같은 천체를 떠올렸는데, 그게 다가 아니었나 보다. 밤하늘에 반짝이는 수많은 별들은 모두 ‘우리은하’라는 하나의 은하를 이루는 구성원이다. 태양은 다른 별들과 함께 우리 은하의 중심을 돌고 있다. 우주…(생략)

이 국부 초은하단도 우주의 조그마한 부분을 차지하고 있다니…우주는 상상했던 것 이상으로 넓은 것 같다. 은하의 종류는 굉장히 많은데, 겉모양에 따라 타원은하, 렌즈형 은하, 나선은하, 불규칙은하로 나뉜다. 거기서 더 세부적으로 나눌 수도 있다고 한다. 이러한 은하들은 내가 보기에 UFO처럼 생겼다. 아니면, 블랙홀의 모양형태 같기도 했다. 멀리 있는 은하들의 모양에 따라 나이가 많고 적고도 알 수 있다고 한다. 타원은하가 나선은하보다 먼저 생겨났다는 것도 알게 해주니 말이다. 우리 은하를 이루고 있는 것 중 별 외의 물질을 성간물질 이라고 한다. 성간물질은 수소나 헬륨, 얼음덩어리 같은 것을 통틀어 말하는 것이다. 은하 원반 안에 덩어리져 돌아다니는 성간구름들의 물리적 상태에 따라 세 가지로 나뉜다. 그 세가지는 암흑 성운과 수소가 원자상태로 있는 상태, 그리고 흔히 성운이라고 부루는 밝은 성간기체 이다. 그 중 세 번째의 상태에는 오리온 대성운, 삼엽 성운등이 있다. 굉장히 신비로운 빛의 덩어리었던 성운들이 사실은 기체였다니, 참 신비로웠다. 100개에서 1000개 정도의 젊은 별들이 불규칙한 꼴로 모여 있는 것을 ‘산개성단’이라고 한다. 또, ‘구상성단’은 10만개쯤의 늙은 별들이 둥그렇게 모여있는 무거운 성단이다. 그 둘의 사진을 보니 산개성단은 우주의 까아만 색깔 위에 신비로운 밝은 빛과 함께 크고 반짝이는 별이 있는 모양이었고, 구상성단은 꼭 구슬 아이스크림 같이 작은 별들이 다닥다닥 붙어서 둥그런 형태를 자아내고 있었다.
우주의 미래는 우리 인간에게 있어서도 미래이다. 사람들은 그 것에 많이 관심을 갖고 있다. 시공간이 어떻게 진화하는가는 일반 상대론이 주는 물질과 시공간 사이의 관계식을 풀어 알 수 있다. 이 관계식의 세 가지 해는 ‘고전적’ 빅뱅 우주론의 뼈대이다. 첫 번째 가능성은 ‘닫힌 우주’의 경우이다. 우주 안에 물질이 매우 많아지면서 수축하려는 중력 에너지가 우주의 팽창운동 에너지보다 커진 경우로, 이 경우 우주는 팽창을 멈추고 다시 수축해 나가며 우주 초기의 빅뱅과 같은 상황으로 되돌아가면서 시공간은 소멸한다. 두 번째 가능성은 ‘열린 우주’이다. 이 경우 우주의 평균밀도가 임계밀도보다 낮아, 중력 에너지가 팽창운동 에너지보다 낮은 경우로 우주공간은 무한하다. 세 번째 가능성은 우주의 밀도가 임계값보다 크지도 작지도 않고 정확히 같을 경우로 우주의 팽창은 결국 멈춘다. 이런 특별한 우주를 ‘평탄한 우주’라고 부른다. 이를 보아 우리는 우주의 앞날에 두 갈림길이 있음을 알 수 있다. 우선 닫힌 우주는 공간이 수축함에 따라 다시 뜨거워지고, 은하들은 서로 겹치게 되어 다들 죽어버릴 것이고, 별들은 더욱 빠르게 날아다닐 것이며, 때로는 서로 부딪쳐 소멸할 것이다. 결국 대붕괴를 맞을 것이다. 그 반대로 열린 우주는 몇 백조년이 흘러 모든 별들이 더 이상 빛을 내지 못하여 은하들은 완전히 죽을 것이고, 은하 속에서 돌고 있던 죽은 별들은 서로간의 역학적 마찰 때문에 은하 중심으로 천천히 소용돌이 쳐들어가 결국 은하들은 커다란 검은 구멍이 되고 말 것이다. 결국 우주는 검은 구멍들을 가진 채로 계속 팽창하는 것이다. 그럼 결국 그게 그거 아닌가라는 생각이 든다.
이 책을 읽으며 굉장히 어려운 전문 용어들이 많이 나와 괜히 샀다는 후회감 마저 들었었다. 그러나 그 용어들은 대충 이해해도 우리 우주의 상태와 미래에 대해 좀더 알 수있어 굉장히 흡족했다. 우주개발은 이제까지는 태양계 안으로 묶여 있었다. 그러나 멀지 않은 장래에는 인간의 새로운 주거지로서, 과학과 공학의 실험실과 관측소로서, 인류가 오늘날 마주 대한 많은 문제들을 풀어줄 수 있는 현실적인 대안으로 떠오를 수 있을 것이다.