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4시간 만에 끝내는 우주의 모든 것
하인츠 오버훔머 Heinz Oberhummer 지음 | 이종완 옮김 | 2011년 6월 30일
브랜드 : 살림
쪽수 : 224 쪽
가격 : 13,000 원
책크기 : 152*225
ISBN : 978-89-522-1586-4-03400
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별을 사랑하는 지구인을 위한 필수 교양
멀미 없이 우주를 여행하는 가장 좋은 방법

결국 별에서 만들어진 원소들로 이루어진 존재이기 때문일까? 별을 바라보고 아득한 향수에 젖는 것이 바로 인간이다. 하염없이 작은 존재임에도 감히 상상할 수 없는 것을 사고하며 태초부터 감추어진 비밀을 하나씩 하나씩 벗겨나간다. 이 우주의 시작은 어떠했을까? 우주의 끝은 어디일까? 우주는 무엇으로 이루어져 있는가? 모든 것을 설명하는 궁극의 이론은 가능할까? 생명체가 존재할 수 있도록 아주 정교하게 조정된 듯한 우주. 이 모두가 과연 우연일까? 우리 말고 다른 지적인 외계 생명체는 없을까? 가슴속에 별 하나와 우주에 관한 물음을 품고 사는 현대인들에게 『4시간 만에 끝내는 우주의 모든 것』은 천문학과 우주론의 핵심을 알기 쉽게 들려주는 반가운 책이다.
저자인 하인츠 오버훔머는 오스트리아의 일급 천체물리학자이자 저명한 과학저술가. 빈 공과대학 이론물리학과 교수이자 재미있는 풍자형식으로 과학을 일반인들에게 알기 쉽도록 전달하는 ‘사이언스 버스터즈’의 설립자이기도 하다. 유럽위원회에서 지원하는 ‘영화와 과학’ 같은 교육 프로젝트들을 주관하면서 과학 대중화를 위해 애써왔다. 이 책에는 그간의 연구 성과와 과학 대중화 노하우가 고스란히 반영되어 있다.
무엇보다도 천문학 및 우주론의 필수 교양을 군더더기 없이 쉽게 서술하고 있다는 것이 이 책의 강점이다. 주변적인 이야기는 최소화하고 곧장 우주론의 핵심으로 돌입하면서도 적절한 비유와 에피소드를 통해 이야기를 풀어나간다. 수식이나 도표 없이 고교생 정도면 이해할 만한 수준에서 이야기 식으로 서술하고, 이해되지 않는 부분이 나오더라도 계속해서 읽다 보면 좀 더 상세한 설명이 등장하도록 씌어 있어서, 책을 통독하는 동안 우주에 관한 기본적 지식은 물론 최신 우주론의 연구 성과까지 어렵지 않게 습득할 수 있게 된다. 때문에 이공계 학생들은 물론 인문계열 학생들과 일반인들에게도 ‘처음 읽는 우주 책’으로 적절하다. 각장 끝에 재미있는 일러스트를 곁들인 내용 요약부분을 통해 핵심을 되짚어주는 것도 초심자를 위한 배려다.

텔레비전으로 빅뱅 감상을?
일상의 사물을 동원한 실감나는 설명

당신이 지금 한 마리의 반딧불이 되어 원반 모양을 한 커다란 무리 속 한가운데를 날아가고 있다고 상상해보라. 모든 반딧불이 이 무리의 중앙을 중심으로 돌고 있다. 이제 당신이 무리의 바깥쪽에 있는 반딧불이 되어서 무리의 중앙 쪽으로 시선을 돌려본다고 가정한다면 그곳에서 많은 무리의 벌레를 볼 수 있을 것이고, 무리의 위쪽이나 아래쪽에서는 적은 수의 벌레를 보게 될 것이다. 우리가 밤하늘에서 밝은 은하수를 볼 수 있는 것도 바로 이와 같은 원리다. 즉, 은하의 나선 팔 가장자리에 위치하고 있는 우리 은하에서는 은하수의 다른 곳을 바라볼 때보다 은하의 중앙을 향해 바라볼 때 많은 별들을 볼 수 있는 것이다. _44쪽

사용되는 단위가 워낙 큰 데다가 겨우 상상할 수 있을 뿐 일상에서 찾아보기 힘든 대상이 많아 천문학의 탐구 대상이나 우주론의 주제를 제대로 이해하는 것은 무척 어렵다. 예를 들어 빛의 속도란 것도 흔히 엄청나게 빠른 속도를 가리키는 상황에서 비유적으로 사용될 정도로 익숙하지만 정작 그것이 어느 정도일지를 실감하기란 쉬운 일이 아니다. 하지만 이렇게 말하면 어떤가?

만약 우리가 빛의 속도로 이동하는 것이 가능하다면 아마도 어머니들은 점심식사 전에 다음과 같이 말할 수도 있지 않을까? “얘들아 조금만 기다려! 옆에 금성 가서 수프 좀 데우고 올게. 한 4분 정도면 충분할 거야!” _16쪽

오랜 기간 과학 교수법을 연구한 저자는 일상의 친숙한 사물과 현상에 빗대어 어려운 개념을 설명하는 데서 발군의 능력을 발휘한다. 우주의 팽창과 수축을 암흑물질과 암흑에너지의 줄다리기 경기로 묘사하고(서로 잡아당기면서 왔다 갔다 하는 밧줄은 볼 수 있지만 그 줄을 잡아당기는 당사자, 즉 암흑물질과 암흑에너지의 실체를 우리는 전혀 볼 수 없다!), 빅뱅의 증거인 우주배경복사를 텔레비전에서 관찰할 수 있음을 재미있는 일화를 섞어 이야기하고, 원소가 생성되는 별을 마법의 부엌으로 묘사한다. 그러는 동안 은하, 은하탈주, 암흑물질과 암흑에너지, 빅뱅, 인플레이션, 다중우주와 우주미세조정 같은 어려운 개념도 친숙하고 재미있는 것들로 탈바꿈한다.
푸른 행성 지구를 비롯해, 시속 90만 킬로미터의 어마어마한 속도로 우리 은하 중심을 돌고 있는 태양계, 우리 은하와 충돌 가능한 궤도선상에서 초속 120킬로미터의 속도로 움직이는 안드로메다은하, 블랙홀과 중성자별, 그리고 우리 우주 너머까지 이르는 광활한 공간과 수백억 년의 시간을 오가며 우주의 역사와 구조에 관한 이야기가 이렇듯 흥미롭게 펼쳐진다. SF 문학과 영화의 상상력의 원천이자 온갖 음모론의 모판쯤 되다가 이제 정식 학문으로 자리 잡은 ‘우주생물학’이라는 새로운 학문에 관한 이야기도 이채롭다.
‘과학’ 하면 딱딱한 것, 대학입시와 함께 이별하고 말 것 정도로 여기는 우리나라의 학생들에게 과학의 재미를 알려줄 수 있는 방법을 고민하는 교사들에게도 이 책은 좋은 모델이 될 것이다.
머리말

1장 _ 지구에서 다중우주까지
태양, 별, 행성, 위성: 하늘에서 밝게 빛나는 천체들
혜성과 소행성: 우주로부터 오는 위험
은하, 은하군, 은하단: 무수히 많은 별들
암흑물질: 지배적이지만 불가사의한 것
무한한 우주

2장 _ 영원에서 영원으로
우주의 기원: 우주는 어떻게 탄생했을까?
은하탈주: 우주는 팽창한다
우주배경복사: 빅뱅의 메시지
빅뱅: 무엇이 폭발했나?
양자중력: 빅뱅 이전에 무슨 일이 일어났을까?
암흑에너지: 우주의 수수께끼

3장 _ 별의 일생
원소의 탄생: 우리 모두는 우주먼지다
별의 기나긴 일생: 원시성에서 초신성까지

4장 _ 거기 누구 없어요?
우주선 지구호: 우리의 고향 행성
우주생물학: 추측에서 정식 학문으로
외계 생명체는 존재하는가?

5장 _ 이 모든 것이 우연일까?
우리는 우주를 설명할 수 있는가?
생명친화적 우주?
계획인가 우연인가

옮긴이의 말
그림 출처
찾아보기
우리 은하와 가장 가까운 은하는 안드로메다은하이다. 형태는 우리 은하와 흡사하지만 우리 은하보다 5배나 많은 별이 있다. 안드로메다은하에서 관찰한 우리 은하의 모습은 우리 은하에서 관찰한 안드로메다은하의 모습과 닮았을 것이다. 이 은하는 육안으로는 밤하늘의 희미한 점처럼 보인다. 지구에서 250만 광년 떨어져 있는 안드로메다은하는 우리가 육안으로 관찰할 수 있는 가장 멀리 떨어져 있는 천체이다. 우리가 오늘날 하늘에서 보는 안드로메다은하의 빛은 이미 250만 광년 전에 비추기 시작한 것이다. 이 시기라면 지구상에는 최초의 인류가 정착하기 시작하던 때다. 이렇듯 안드로메다은하는 지구의 과거와도 밀접한 관계가 있다.
무수히 많은 별들이 있는 안드로메다은하는 우리의 미래에도 영향을 미친다. 은하수 전체와 지구의 운명이 안드로메다은하와 관련이 있기 때문이다. 즉, 안드로메다은하는 은하수와 충돌 가능한 궤도선상에 놓여 있으며 초속 120킬로미터의 속도로 은하수를 향해 움직이고 있다. 이런 추세라면 약 20억 년 후에 서로 충돌할 가능성이 있다. 충돌 이전에 안드로메다는 그림 17에서도 볼 수 있듯이 하늘 전체를 차지하면서 웅장하고 장대한 위용을 드러낼 것이다.
이런 거대한 충돌은 과연 어떻게 일어나는 것일까? 이런 충돌은 파괴적인 과정이라기보다는 오히려 하나의 변형 과정으로 봐야 한다. 은하끼리의 이와 같은 충돌 과정에서는 놀랍게도 개별적인 별들의 충돌은 일어나지 않는다. 그 이유는 별들과 별들 사이의 거리에 비해 별은 너무나 작기 때문이다. 가령 태양이 오렌지 정도의 크기라고 가정하면 가장 가까운 다음 별은 수천 킬로미터나 떨어져 있는 셈이다. 은하들은 마치 유령 같은 안개처럼 서로 관통하게 될 것이다.
하나의 개별 은하 안에서는 은하 중심에서 작용하는 중력이 은하 밖으로 향하는 원심력과 균형을 이루게 된다. 그래서 별들이 은하의 중심을 따라서 거의 원에 가까운 모양으로 회전하는 것이다. 그렇다면 두 은하가 서로 접근한다면 다른 은하의 중력이 덧붙게 된다. 이렇게 되면 결국 태양과 지구가 속해 있는 우리 은하의 외곽은 마치 굴러가는 타이어에서 물방울이 튕겨 나가듯이 은하수에서 튕겨 나와 우주의 깊숙한 곳으로 내던져질 것이다. 그곳에서 지구는 외로운 존재로 남게 될 것이며 그곳 지구의 밤하늘에는 어떤 별도 보이지 않을 것이다. 이미 그때의 지구는 은하에 속해 있지 않을 것이기 때문이다. _45~46쪽

다음과 같은 상황을 한번 상상해보자. 아직 정리되지 않은 당신의 책상이 어느 날 갑자기 유럽 대륙만 한 크기로 팽창된 것이다. 팽창되기 이전에 당신 책상에 놓였던 물건들, 이를테면 볼펜, 연필, 종이쪽지, 책, 메모지 등은 팽창하면서 갑자기 서로 몇백 킬로미터나 멀어지게 된다. 그렇게 되면 당신의 거대해진 책상은 거대해지기 이전보다 더 정돈된 형태를 보일 것이다. 이와 마찬가지로 팽창한 우주는 보다 더 큰 질서를 보여준다. 인플레이션을 통해서 생겨난 질서는 은하단, 은하, 별, 행성, 그리고 생명과 같은 우주의 질서정연한 구조들을 만들어냈다. 그리고 이런 질서 상태가 생명이 탄생하는 데 필수불가결한 조건이 된다. _72~73쪽

우리 몸의 각종 장기와 조직 속에 있는 탄소, 뼈 안에 있는 칼슘, 피에 들어 있는 철분, 몸의 수분 속에 있는 산소 등과 같이 우리가 생명을 유지하는 데 필수적인 원소들은 모두 별에서 만들어졌다. 우리는 모두 결국 아주 오래된 과거 별의 유산이자 자손인 셈이다. 만일 당신이 사랑하는 사람에게 다가가 “당신은 나의 별이오!”라고 말한다면 그것은 아주 적절한 표현이다. 왜냐하면 우리는 실제로 모두 별들의 먼지로 구성되어 있는 존재이기 때문이다. _124~125쪽

블랙홀이 그 어떤 것도 빠져나올 수 없는 곳이라면 블랙홀의 존재를 어떻게 증명할 수 있을까? 바로 이런 이유로 블랙홀을 직접 관찰하는 것은 불가능하다. 블랙홀은 어마어마한 중력을 가지고 있다. 따라서 우리는 블랙홀에 의해서 끌어당겨져 삼켜지는 가스나 심지어 별 전체의 관찰을 통해서 그 존재를 증명할 수 있다. 이 물질들은 블랙홀로 빨려들어 갈 때 극도로 뜨거워져서 높은 에너지의 광선을 발산한다. 이는 마치 블랙홀에 잡아먹혀서 사라지기 바로 직전에 내뱉는 죽음의 울부짖음과도 같다. 광선으로 이루어진 바로 이 마지막 울부짖음을 통해서 블랙홀의 존재가 입증되는 것이다. _136쪽

유일한 하나의 우주만이 존재할 가능성은 몸에 맞게 옷을 재단해주는 맞춤 옷가게에 비유될 수 있다. 반면에 다중우주는 옷걸이에 걸려 있는 옷들을 골라서 살 수 있는 백화점에 비유된다. 만약 백화점이 하나의 거대한 창고를 가지고 있다면 우리는 우리에게 맞는 옷을 찾을 수 있다는 사실에 크게 놀라지 않을 것이다. _205-206쪽