웰컴 투 더 유니버스

무한하고 경이로운 우주로의 여행

Welcome to the Universe: an Astrophysical Tour

어서와 우주는 처음이지?

이 책은 일반인을 위해 쓴 천체물리학 입문서로서, 처음부터 나같은 우주 문외한을 대상으로 한 만큼 천체물리학의 기초에서부터 최대한 친절하고 알기 쉽게 설명하고 있다. 1장에서는 독자가 우주의 규모에 대한 감을 잡을 수 있도록 하기 위해 1부터 시작해서 차츰 큰 수로 나아간다. 1,000억 개의 햄버거(이만큼의 햄버거를 일렬로 늘어놓으면 지구를 216바퀴 돈 후 달까지 갔다 올 수 있다는 실감나는 설명도 빠뜨리지 않는다), 1조 초 전의 크로마뇽인, 1,000조 마리의 개미, 코파카바나 해변 10개에 있는 100경 개의 모래알…… 그리고 마침내 100해--‘관측 가능한 우주에 있는 별의 수’에 이른다.

그런 다음 지구의 자전과 공전, 별자리와 달의 위상 변화로 차츰 단계를 높여가면서, ‘낮의 길이는 겨울에는 길어지고 여름에는 짧아진다.’ ‘북극성은 밤하늘에서 45번째로 밝은 별이다.’ ‘황도대의 별자리는 12개가 아니라 13개다.’(따라서 모든 오늘의 별자리 운세는 한 달이나 어긋나 있다.) 등등 잘못 알려진 많은 천문학 지식도 바로잡는다. 이 인트로 파트에서 나는 얼마나 큰 흥미를 느꼈는지 모른다. 지금껏 내셔널 지오그래픽 채널에서만 볼 수 있었던 지식들을 줄글로 읽으니 감회가 남달랐다. (필자는 1장에서의 지식을 친구들 앞에서 자랑했다가 '쟤 요새 뭐 보고 다니는거냐? 라는 소릴 들었다.)

이 책은 시중의 딱딱한 과학책들과 달리 어려운 천체물리학 지식을 쉽고 재미있게 전달하기 위해서 저자들의 개인적인 이야기를 적극적으로 도입한다. 타이슨은 천왕성의 위성에서 따와 딸의 이름을 ‘미란다’라고 지은 사연, 생전 처음 영화(〈콘택트〉) 시사회에 초대되어 얼떨떨했던 일화 등을 특유의 입담으로 유머러스하게 들려주고, 스트라우스는 연애시절 칠레의 세로톨롤로 천문대에서 보았던 잊을 수 없는 은하수의 아름다운 모습을 통해 우리은하에 대한 이야기를 풀어가는가 하면, 고트는 대학시절 방문한 베를린 장벽을 통해 인류의 미래 지속기간을 계산하고, 직접 목격한 아폴로 11호 발사 장면을 떠올리며 우주 개발과 인류의 도전을 감동적으로 이야기한다. 나는 이토록 역사 속에서 중요한 인물들이 자기의 예시까지 들어가며 독자들을 이해시키려고 하는 모습에 감동하지 않을 수 없었다. 한 분야의 톱을 찍은 전문가들이 500장이 조금 넘는 두꺼운 책을 쓰기 위해 그들의 해박한 지식과 일상을 모두 녹였다는 사실은 읽는 나로 하여금 흥미를 갖도록 할 수 밖에 없다.

또한 저자들은 풍부한 비유를 통해 복잡하고 어려운 과학 개념을 피부에 와닿도록 설명한다. 스트라우스는 유명한 빵과 건포도의 비유로 빅뱅이란 공간 자체의 팽창이며, 우주가 팽창할 때 특별한 중심이란 없음을 멋지게 전달한다. 고트는 ‘미래에서 온 재킷’이라는 재치 있는 설정을 이용해 시간여행과 세계선의 개념을 명쾌하게 제시하고, 블랙홀을 탐사하러 떠난 교수와 대학원생 간의 가상 통신을 통해 블랙홀의 여러 특성을 알려준다. 비유를 통해 어려운 개념을 쉽게 설명하는 타이슨의 장기는 이 책에서 특히 빛을 발한다. 그는 버터총(버터를 쏘아 식빵에 버터를 바르는 가상의 발명품)을 통해 별의 거리와 밝기의 관계를 설명하는가 하면, 도토리나무와 다람쥐의 비유를 통해 별이 방출하는 상이한 스펙트럼을 설명한다.

또 중성자별을 설명하면서 그 밀도가 1억 마리의 코끼리를 골무 크기로 압축한 정도이고, 지구중력에서 2만 킬로미터 높이의 절벽을 오르는 데(한 시간에 100미터씩 24시간 내내 오른다고 해도 22년이 넘게 걸린다) 필요한 에너지가 중성자별에서 종이 한 장 위에 올라갈 때 필요한 에너지와 맞먹는다고 비유한다. 지구과학 시간을 좋아했지만, 선생님이 지구과학 관련 SF영화를 틀어줄 때 졸지 않고 가장 좋아했던 나로서는(...) 저자들이 쉽게 풀어주는 이야기들이 얼마나 도움이 되었는지 모른다. 사실 지구과학이라는 과목을 상당히 좋아했지만, 영원히 친해질 수 없는 과목으로 남게된 이유에는 선생님의 어려운 설명과 교과서의 딱딱한 공식들이라고 생각한다. (물론 이 책에서도 가끔 눈 돌아가는 공식들이 나오기는 한다. 맹세컨대 다 읽기는 읽었다. 이해를 하지 못했을 뿐.....)

이처럼 지구과학과 친하지 않았던 당신, 우주의 우 자도 모르는 당신! 당신이라면 꼭 읽어야 한다. 현대 천체물리학의 가장 왕성한 산실에서 연구 중인 과학자들과 세계 최고의 과학 해설자가 만나 우주의 모든 것을 일반인도 이해할 수 있도록 쉽게 풀어 설명한 명강의를 이제 책으로 만나보자.

우주가 거대하듯 독자들도 이 책을 읽고 각자 느끼는 것이 다 다를테지

500페이지나 되는 책을 받은 순간 나는 결심했다. '다 가져가진 못하더라도 확실한 지식은 만들고 책의 마지막장을 덮자.' 솔직히 그럴것이다. 이 책의 모든 지식을 머리에 넣겠다는 심산으로 보기 시작하면 책을 일년, 오년... 아니 십년이 지나도 불가능 할테니 말이다. 확실히 책의 내용은 전문가들이 그들의 지식을 모두 다 넣자! 라는 마음으로 만들었기 때문이라서 그런지, 굉장히 많은 것들을 담고 있다. 이따금씩 뉴턴의 이야기와 미적분이 나올 때면 헛기침을 하며 회피하기도하고, 일상생활에 적용된 이야기가 나오면 집중해서 읽고 또 읽기를 반복했다. 그렇게 2주간 나는 이 책에 조금씩 스며들어 갔다.

새벽에 잠이 오지 않을 때 마다 '우주'나 '행성' 따위의 것들을 유*브에 검색해보곤 한다. 그 중에서도 내가 가장 좋아하는 영상은 행성들의 크기를 비교하는 영상인데, 이 영상에서 태양계가 끝나고 나면 성운.. 멀티버스 따위의 것들이 등장하며 지구.. 아니.. 태양이라는게 뭐였더라? 라는 생각이 들 정도로 멍하게 만든다. 그 때부터 지구의 광활함에 매료되기 시작했고, 티비 채널을 돌리다 다큐 채널에서 우주 관련 프로그램이 돌아가고 있으면 꼭 봤던 것 같다.

그런데 이 책에서는 내가 늘 궁금해했던 태양계를 넘어선 성운의 세계를 다뤄주었다. 그리고 별의 표면온도로 분류하는 알파벳 문자의 의미도 자세히 다뤄주어 가려웠던 부분을 긁는 느낌이었다. MKGFABO 순으로 점점 더 별의 표면온도가 높아진다는 이야기를 어느 누구에게서 들을 수 있단 말인가! 또한 그동안 영화 <헐크>를 볼 때마다 '감마선이라는게 도대체 뭐지?'라고 생각했던 것들 또한 속 시원히 해결해 주었다. 스펙트럼을 따라 파장이 짧은 곳으로 갈수록, 자외선에서 X선을 거쳐 감마선으로 갈 수록 각각의 광자가 가지는 에너지가 커진다는 이야기... 고등학생 시절 교과서 어디에선가 있었겠지만 그냥 지나쳤던 이야기들을 다시 마주하는 기분은 참 새로웠다.

미국은 여러모로 '교육'의 질이 남다른 국가라고는 하지만, 그래도 이런 강의를 프린스턴 대학에서 노인이나 아이들도 청강을 통해 들을 수 있다는 사실에 새삼 놀라워졌다. 자신의 분야가 아닌 것에 몰두하는 사람들, 취미로 한 분야에 도전코자 하는 용감한 이들. 세상은 이런 사람들로 시작되어 달라지는게 아닐까 라는 생각까지 하게 된다. 미국에 간다면 이런 훌륭한 교수님들의 수업을 청강해보고 싶지만, 내가 흥미를 가진 곳은 청강보다는 체험에 가까웠다. 바로 이 책에서 처음 알게 된 미국자연사박물관의 로즈 센터이다. 사진을 보여주는 것 보다 공간을 재현하는 것이 낫겠다는 생각으로 지어진 지름 26미터 짜리의 구 모양의 천체 투영관은 그 탄생 비화를 읽는 것 마저 흥미로웠다. 우주의 규모를 체험할 수 있는 곳이라니. 정말 딱 내가 원하는 곳이 아닌가. 우주와 예술과 건축의 거장들이 모여 만들어낸 이 공간. 언젠가 미국여행을 하게 된다면 꼭 방문해보리라 다짐했다.

그리고 이 이야기에서 시작되어 우리에게 태양계의 가장 마지막 행성으로 익숙하던, 수금지화목토천해'명'. 그렇다. 명왕성의 이름이 지어진 비하인드 스토리부터 그가 태양계에서 자격을 박탈하기까지의 이야기를 읽어내려가면서는, 뉴스에서 더이상 명왕성이 태양계 행성으로 인정받지 못한다는 소식을 접하며 안타까워했던 어린 시절의 내 모습이 스쳐지나갔다. 즐겨읽던 연애 소설에서 감성적인 비유로 쓰여지는 명왕성, 학교 앞 당구장이름인 Pluto 등 내 삶 속에서 그저 추상적인 개념에만 불과했던 그것을 이 저자들은 탐구하고, 끝내 행성이라는 지위를 박탈하는 행위로 이어지게끔 만들었다는 사실이 참으로 놀라웠다.

은하와 성간 파트로 넘어가면 잠시 아득해지게 된다. 이 때부터는 숫자란 무의미하게 느껴진다. 별들 사이를 의미하는 '성간' 그리고 '별들 사이에 있는 물질'인 성간물질에 대해 이야기 하며 저자는 별의 성질에 대해 이야기 한다. 이 '성질'이라는 것이 또 꽤나 복잡하고 어지러워서 읽던 부분을 반복해서 읽게하는 치명적인 매력이 있지만, 읽다보면 분명히 알 수 있다. 이것은 한 번 읽은 것으로 이해할 수 있는 것이 아니라는 사실을. 집단으로 태어나는 오리온성운이나 삼열성운에서 약 700개의 별이 만들어지고 있다는 사실이 관측되었다라는 부분을 읽을 때에는 '우주는 정말 무한의 공간이구나 라는 생각을 했다.' 아이돌의 컨셉 메이킹에 굉장히 관심이 많은 나로서는 이런 우주 이야기를 좋아하지 않을 수 없는데, 왜 마케터들이 우주라는 공간적 컨셉에 아이돌을 끼워 맞추는지 이제서야 알 것 같았다. 우주는 끝이 없다. 끝이 없기에 우리에게 무한한 기대와 기쁨과 호기심을 줄 수 있다.

우주에 대한 이야기를 듣고 있노라면 우리 삶 속에 내재된 혹은 당연시된 것들이 우주에서 나왔다는 사실을 심심치 않게 발견할 수 있다. 어릴 적 배우는 수학 공식과 과학 기호는 물론이거니와 농담삼아 이야기하는 '정신이 안드로메다로 갔다.'라고 말하는 이유까지도. 이 책을 읽어내려가면서 안드로메다 성운에 대한 거리감을 깨닫고는 고개를 끄덕이고 이해할 수 있었다. 그래 이 책을 읽어내려가며 가끔씩 내 정신이 저 안드로메다에 다녀오기도 했지.

3부에서는 아인슈타인을 다룬다. 이름이 곧 천재를 뜻하는 고유명사가 되어버린 레전드. 과연 그는 어떤 사람이었을까 늘 궁금했었는데, 책을 읽어내려가며 후세에까지 전설로 전해지는 이유를 깨달았다. E＝mc2라는 공식은 아직도 내게 어렵지만, 뭐 이 공식이 어느 누구에 의해 어떤 이유로 생겨나게 되었는지 아는게 중요한게 아닐까 라는 생각을 하게 된다. 특수 상대성 이론, 광전 효과, 일반 상대성 이론이라는 세 가지 아이디어를 머리속에서 끄집어낸 아인슈타인. 모두가 어떻게 그가 이런 훌륭한 것들을 발견해냈는지에 대해 의문일테다. 그러나 미성년자 시절부터 실험을 하며 자신이 곧 만들어낼 공식들과 친해져가고 있었던 그를 이해할 수 있는자가 과연 이 지구상에 몇명이나 될까? 그럼에도 불구하고 그와 그의 공식들 그리고 이론에 대한 자세한 설명이 필요한 사람은 반드시 이 책을 봐야한다. 책의 315~374 페이지에 자세하게 기록되어 있다.

흔히 우리가 어린 시절 실존한다고 굳게 믿다가, 성인이 되면 화가나거나 후회스러운 일이 있을 때 마다 상상 속에서만 끄집어 내는 물건이 바로 타임머신이다. 우리는 '아 언젠가는 누가 만들어 주겠지~'라고 생각해버리는 그 타임머신을 이 저자들은 실제로 연구를 하고 있었다는 사실에 다시 한 번 무릎을 칠 수 밖에 없었다. 고작 잊고 나온 서류 가방 하나에 세계선까지 등장시켜가며 설명하는 괴짜들은 몇 없겠지만, 또 그런 괴짜들이 해주는 이야기가 가장 즐겁지 아니한가. 시간여행과 시간여행자에 대한 이야기를 읽어내려갈 때에는 침 삼키는 소리마저 방해될 정도로 집중하며 읽었다. 언젠가 나도 하게 되려나? 라고 생각하며 말이다. 그러나 시간여행이란 말처럼 단순한 것은 아니고, 영화 <어벤져스4>에서 나오는 것 처럼 간단히 뿅 하면 이루어지는 일이 아니다. 참 그러고보니 미국발 공상과학 영화들은 정말 이론에 입각하여 잘 짜여진 듯한 느낌이 들었다. 책을 읽어내려가면서 몇 영화 속 장면들을 떠올릴 수 있었기 때문이다.

마지막으로 4차원 우주 속에서 살아가는 우주시민인 우리들. 과연 우리가 발 붙이고 살아가는 이 '우주'라는 곳을 죽기전에 얼마만큼 이해하고 또 발견할 수 있을지는 그 어느 누구도 모르지만, 적어도 이 공간은 신비로움과 축복으로 가득하다는 사실만은 알고 있어야 한다. 어떻게 생겼는지(모양)는 자세히 알 수 없지만, 어떻게 생겼는지(탄생)는 알 수 있는 몇 안되는 것들 중 하나이기 때문이다. 우주와 뗄레야 뗄 수 없는 것이 시간이고, 우리네 인생에서 가장 중요한 척도가 되는 것도 시간이다. 시간 속에서 어떻게 보면 함께 변형하고 성장해나가는 우주와 인간. 나는 두 개체가 마냥 독립적인 것만은 아니라는 생각이 든다. 흔히들 인체를 우주에 비유하듯 말이다.

이 책을 읽는다고 해서 하루아침에 당신이 뉴턴이나 아인슈타인이 되는 것은 아니다. 반대로 책장을 덮고 나면 지금까지 읽었던 지식이 블랙홀로 빨려들어갈수도 있고, 혹은 반대로 빅뱅처럼 어떤 지식의 탐구의 시작을 알리는 신호탄이 머릿속에서 터질 수도 있다. 그것은 모두 다 당신이 느끼기 나름이다. 그렇지만 당신이 어딘가에 가서 '나 우주 좀 알아요'라고 말하고 싶다면 반드시 읽어야할 책임에는 분명하다. 그 내용은 섬세하고 수려하며 군더더기 없다. 우주 분야 강국인 미국에 사는 세 명의 학자가 힘을 모아 쓴 책, 웰컴 투 더 유니버스. 이젠 당신의 차례이다.