유레카 3 - 열세번째 이야기
(보이는 것이 존재하기 위해 안 보이는 것이 훨씬 더 많이 필요하다)
1부. 우주
5장. 암흑물질 1
* 이 글은 <유레카3>의 13번째 글입니다. 우주와 생명에 대한 철학적 진실을 탐구하고, 그를 바탕으로 새로운 삶의 방식을 제시하고자 합니다. 1부 우주, 2부 생명, 3부 길로 구성되어 있으며, 26장 73편의 이야기로 나뉘어져 있습니다. 이 글을 접하시는 모든 분들이 제가 깨달은 것을 함께 깨달아, 지성의 즐거움을 함께 만끽하며, 인류와 생명의 진보와 진화의 길을 함께 걸어가게 되기를 기대합니다.
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33. 장자이야기
어느 날 장자는 제자를 불러 이런 말을 들려주었다.
"내가 어젯밤 꿈에 나비가 되었다. 날개를 펄럭이며 꽃 사이를 즐겁게 날아다녔는데, 너무도 기분이 좋아서 내가 나인지도 잊어버렸다. 그러다 불현듯 꿈에서 깨었다.
깨고 보니 나는 나비가 아니라 내가 아닌가?
그래 생각하기를 아까 꿈에서 나비가 되었을 때는 내가 나인지도 몰랐다.
그런데 꿈에서 깨고 보니 분명 나였다.
그렇다면 지금의 나는 정말 나인가, 아니면 나비가 꿈에서 내가 된 것인가?
지금의 나는 과연 진정한 나인가? 아니면 나비가 나로 변한 것인가?"
알쏭달쏭한 스승의 이야기를 들은 제자가 이렇게 말했다.
"스승님, 스승님의 이야기는 실로 그럴듯하지만 너무나 크고 황당하여 현실세계에서는 쓸모가 없습니다."
그러자 장자가 말하기를,
"너는 쓸모 있음과 없음을 구분하는 구나. 그러면 네가 서있는 땅을 한번 내려다보아라. 너에게 쓸모 있는 땅은 지금 네 발이 딛고 서 있는 발바닥 크기만큼의 땅이다. 그것을 제외한 나머지 땅은 너에게 쓸모가 없다. 그러나 만약 네가 딛고 선 그 부분을 뺀 나머지 땅을 없애버린다면 과연 네가 얼마나 오랫동안 그 작은 땅 위에 서 있을 수 있겠느냐?"
제자가 아무 말도 못하고 발끝만 내려다보고 있자 장자는 힘주어 말했다.
"너에게 정말 필요한 땅은 네가 디디고 있는 그 땅이 아니라 너를 떠받쳐 주고 있는, 바로 네가 쓸모없다고 여기는 나머지 부분이다."
34. 보이는 것과 존재하는 것
한바탕 시끌벅적한 불꽃놀이가 끝나자 동굴 광장은 적막하기 그지없다. 동굴은 긴 휴식기에 들어간 것 같다. Dark Age. 암흑의 시대가 열린 것이다. 동굴은 다시 희미한 불빛에 휩싸이고 평온하기 그지없다.
우주 탄생 38만 년 이 후 무려 4억 년 간 우주에는 아무 일도 일어나지 않았다.
암흑.
나는 동굴광장의 한쪽에 가부좌를 틀고 명상 속으로 들어가 본다. 생각을 집중한다. 장자의 물음을 되새겨 본다. 내가 땅에 발을 딛고 서 있기 위해서는 내가 밟고 있는 땅뿐 아니라, 내가 밟지 않은 땅도 절대적으로 필요한 것이다.
내가 나인 것은 나 아닌 다른 사람이 있어야 비로소 내가 나로서 존재하는 것이다. 내가 밟고 있지 않은 땅이 많으면 많을수록 내가 더 안정이 된다. 생명도 나 아닌 다른 생명들로 풍족해야 우리 생명도 더 안정되는 것이 아니겠는가? 인류의 문명으로 인하여 많은 생명들이 멸종되어 간다. 그것은 결국 인류의 미래도 불안하게 하는 요소가 될 것이다.
우주 또한 그러하다. 보이는 것이 존재하기 위해 안 보이는 것이 훨씬 더 많이 필요하다. 그것이 오늘 이야기할 암흑물질과 암흑에너지의 역할이다.
인류의 과학은 우주 탄생 후 10의 -43초 이 후, 즉 탄생의 원인을 제외한 지금까지의 138억 년 간의 우주의 역사를 그럴듯하게 밝혀낼 정도로 혁신적으로 발전하였다. 빅뱅우주론이 우주론의 정설이 된 것은 불과 몇 십 년 전의 일이다. 지금까지도 빅뱅우주론에 신뢰를 보내지 않는 과학자들도 많이 있다. 그럼에도 불구하고 빅뱅우주론은 확고하게 우리 우주의 진화 모형으로 자리 잡아 가고 있다.
35. 우주 급팽창의 또 다른 증거
내가 이 글의 초안을 쓰는 기간 중인 2014년 3월 17일, 미국 하버드-스미스소니언 천체물리센터는 남극에 설치된 일종의 망원경인 '바이셉2'(BICEP2)라는 관측 장비를 이용해 우주 배경 복사(cosmic background radiation)의 편광 상태를 분석해 약 138억 년 전 대폭발(Big Bang) 직후 지금과 같은 우주가 생긴 과정인 '우주 인플레이션'(cosmic inflation)에 대한 직접 증거가 사상 최초로 발견됐다고 발표했다.
(남극에 설치된'바이셉2'(BICEP2)의 모습)
당시 급팽창의 흔적은 중력파의 형태로 우주 전체에 퍼져 나갔고, 나중에 이것이 38만년 후 우주 전체를 가득 채운 '빛의 물결'인 우주 배경 복사에 특정한 패턴을 남겼는데, 이 패턴을 탐지하는 데 성공했다는 것이 이번 실험의 요지다.
실로 대단하지 아니한가? 이러한 공로는 인류의 호기심과 지능이 어울려 낳은 쾌거이다. 우주 배경복사는 빅뱅의 직접적인 증거로 그 발견과 비대칭이론으로 두 번이나 노벨 물리학상이 주어졌는데, 올해 2014년 노벨 물리학상은 급팽창 증거를 찾아낸 이 팀에 주어질 가능성이 높아졌다.
(※ 2014년 노벨물리학상은 고효율 청색 발광다이오드(LED)를 개발해 조명기술에 혁명적인 변화를 불러온 아카사키 이사무(85) 메이조대(名城大) 종신교수 등 일본 출신 과학자 3명에게 돌아갔다.)
36. 암흑물질(暗黑物質, dark matter)
내가 암흑물질을 이야기하는 것은 다음에 이야기할 암흑에너지를 이야기하기 위한 전제이다.
과학자들이 눈에 보이는 모든 은하와 별들의 질량을 측정한 결과 우리 눈에 보이는 물질은 전체의 약4%라는 것을 밝혀내었다. 나머지 23-24%는 암흑물질, 72-73%는 암흑에너지라는 것이다. (자료마다 약간의 차이가 있으나 그 작은 차이가 우리의 철학 탐험에는 그리 큰 영향이 없으므로 이후로는 4:23:73으로 정리하기로 한다.) 여기서 암흑이란 모른다는 미지의 의미를 지니고 있다. 즉, '암흑'이라는 부정적인 용어보다는 '미지 물질', '미지 에너지'라는 표현이 의미상 맞는 표현이다.
또한 이 글은 암흑물질과 암흑에너지의 과학적 설명이 아니라 철학적 사유임을 미리 이야기하고 글을 시작하고자 한다.
종교와 철학과 과학은 사물과 현상을 보는 서로 다른 관점이다.
예를 들어 '기적' 이라는 현상을 앞에 두었을 때, 종교적 관점은 '신의 은총과 섭리'로 표현될 것이고, 과학적 관점은 '확률 상 아주 낮은 현상의 출현 또는 착각이나 환상 혹은 사기'라고 표현할 것이며, 철학적 관점은 '그 현상의 역할과 의의'에 더 관심을 둘 것이다.
마찬가지로 지금부터 이야기 할 '암흑물질과 암흑에너지'에 관한 부분은 이 물질들의 과학적 사실 여부가 아니라, 이 물질과 에너지의 우리 우주에서의 역할에 초점을 두고 있다.
입자물리에서 밝혀낸 힉스를 포함한 17개의 기본입자. 이것은 광자에 대응하는 입자들이다. 이 입자와 힉스장과의 마찰이 질량이 된다. 우리가 잘 아는 빛의 입자인 광자는 힉스장과 마찰이 없기 때문에 질량이 ‘0’으로 나타난다. 그런데 물질 중에는 질량은 있지만 즉, 힉스장과 반응은 하지만 광자와는 반응하지 않는 물질이 있는 것으로 추정된다. 이 물질을 우리는 암흑물질이라 한다.
원문 ; 2014년 2월 21일
1차 수정 ; 2014년 4월 11일
2차 수정 : 2014년 10월 18일