거의 모든 것의 역사 (2003) / 빌 브라이슨 저 / 이덕환 역

45억년에 이루는 지구의 역사를 하루로 친다면 인류 출현은 1분 17초이고 우리의 기록역사는 겨우 몇 초이고, 사람의 일생은 한 순간에 불과하다. 그러기에 우주, 지구, 생명의 역사는 거의 모든 것의 역사와 다름이 없다. 작가였던 빌 브라이슨은 평소에 가졌던 자연의 역사에 대한 자신의 궁금증을 풀기 위해 전세계 석학들을 찾아다니며 물었다. 이 책은 그 결과물이다.

우주는 아무것도 없는 그야말로 무에서부터 시작되었다. 우리에게는 폭발이 일어나면서 만들어지는 공간만이 존재한다. 우주 전체에 존재하는 행성의 수는 1조개의 100억 배일 것으로 추산했다. 

대폭발에서 가벼운 원소들은 많이 생겼지만, 무거운 원소들은 만들어지지 않았다. 우리가 존재하기 위해서 꼭 필요한 탄소, 철과 같은 원소들이 만들어지기 위해서는 가장 뜨거운 별 중심보다도 더 뜨거운 상태가 필요하다. 초신성이 그 해답이다. 초신성은 태양보다 더 큰 별이 수축되었다가 극적으로 폭발하면서 천억 개의 태양이 가진 에너지를 한 순간에 방출하여 한동안 은하의 모든 별을 합친 것보다 더 밝게 빛나는 상태를 말한다.

 

지구는 가끔씩 전 지구적 재앙을 겪었고, 그 과정에서 일부 생물 종들이 사라져버렸다. 18세기말 이런 주장은 하느님이 무책임했다는 의미가 담겨 있었기 때문에 종교적인 사람들에게는 몹시 불편한 것이었다.

 

E=mc2 이 식은 질량과 에너지가 동등하다는 의미를 담고 있다. 질량과 에너지는 존재의 두 가지 형식으로, 에너지는 물질을 해방시켜주고, 물질은 준비된 상태로 기다리는 에너지란 뜻이다. 빛의 제곱은 엄청나게 크기 때문에 물질에 갇혀 있는 에너지의 양은 엄청나다. 성인 몸은 대형수소폭탄 30개 정도가 터질 때의 에너지와 비슷한 에너지를 가지고 있다. 다만 우리는 그런 에너지를 활용하는 방법을 모르고 있을 뿐이다.

 

이 방정식은 별들이 수십억 년 동안 불타면서 연료가 바닥나지 않는 설명을 해주었고, 지질학자와 천문학자들이 단번에 수십억 년을 이야기 할 수 있도록 해주었다. 아인슈타인의 특수 상대성 이론은 빛의 속도는 일정하고 절대적이여 어떤 것도 빛의 속도를 넘어설 수가 없다. 이 이론은 빛은 우주의 본질을 이해하기 위한 핵심적인 개념이 되었다.

 

우주는 모든 방향으로 빠르고 균일하게 팽창하고 있었다. 우주가 한 곳의 점에서 시작되었다는 사실을 반증한다. 태초가 있었다는 것이다. 따라서 종말이 있을 가능성도 있게 되었다.

 

원자들은 영속성을 가지고 있다. 당신의 몸 속에 있는 원자들은 몸 속에 들어가지 전에 이미 몇 개 몇 별을 거쳐서 왔을 것이고, 수백만에 이르는 생물들의 일부였을 것이다. 수명이 상대적으로 짧은 우리는 모두 윤회하고 있는 셈이다. (*원자의 관점에서는 윤회지만 내가 윤회하지는 않는다는 아내의 말에 일리가 있다.)

 

의자에 앉아 있는 사람은 실제로 의자에 앉아 있는 것이 아니라, 1옹스트롬(1억분의 1센티미터) 정도의 높이에 떠 있는 셈이다. 사람과 의자의 전자들이 더 이상 가까워지는 것을 절대 허용하지 않는다.

 

아원자의 세계는 우리가 알고 있는 세상과 다를 뿐 아니라, 우리가 상상할 수 있는 어떤 것과도 다르다. 작은 크기의 것은 큰 크기의 것들과는 전혀 다르게 행동한다. 아원자 입자들 중에서 어떤 짝들은 상당히 멀리 떨어져 있어도 상대방이 무엇을 하고 있는가를 즉시 알아차린다. 양자론의 불확정성의 원리로 우리는 전자가 어느 순간에 어디에 있는가를 정확하게 예측할 수 없게 된다. 전자는 행성이 태양주위를 공전하듯 핵 주위를 날아다니는 것이 아니라, 분명하게 말 할 수 없는 구름에 더 가깝다고 할 수 있다.

 

상대론에서 중력은 행성이 태양 주위를 공전하는 이유와 은하들이 뭉쳐지는 이유를 잘 설명했지만, 입자 수준에서는 아무 의미가 없었다. 원자들이 존재하는 이유를 설명하려면 다른 종류의 힘을 도입해야만 했다. 결국 물리학은 매우 작은 세상을 위한 법칙과 아주 큰 우주를 위한 법칙의 둘로 나뉘어져 거의 독립적으로 발전하게 되었다.

 

전자의 수준에 도달하면 그 속에 또 다른 우주가 들어 있다는 사실을 발견하게 될 가능성도 있다. 즉 우주 속에 우주가 들어 있는 형상이 끝없이 반복된다. 결국 아원자의 표준 모형에 따르면 여성 종의 쿼크와 여섯 종의 렙톤, 다섯 종의 보손, 미확인 1종의 보손, 강력, 약력, 전자기력의 세가지 힘으로 구성된다.

 

지구 표면에는 8~12개의 대형판과 20개 정도의 작은 판으로 구성되어 있고, 그런 판들이 모두 서로 다른 방향과 속도로 움직이고 있다. 움직이는 지각이 대륙과의 경계에 도달하면 섭입 과정을 통해 땅 속으로 들어가게 된다. 퇴척층이 어디로 간 것에 대한 설명이다.

 

소행성들 모두가 지구와 충돌할 가능성이 있고, 모두가 하늘에서 조금씩 다른 길과 속도로 움직이고 있다. 다만 우리가 그것을 보지 못할 뿐이다. 우리가 그런 물체가 다가오고 있다는 것을 미리 알 수 있는 것은 기껏해야 6개월 전이 될 가능성이 훨씬 더 높다.

 

도쿄는 세개의 지질학적인 판들이 만나는 근처에 있다. 1923년 관동대지진으로 20만 명이 사망했다. 도쿄지역은 80년간 긴장이 쌓여왔다. 그런 긴장은 결국 터져버릴 것이다.

 

여름날 햇볕 때문에 등이 뜨겁게 느껴지는 것은 사실 피부에 충돌하는 분자 때문이다. 그런데 높은 곳으로 올라가면 분자들이 적어지고, 따라서 충돌도 줄어든다.

 

지구의 열순환에서 가장 중요한 역할을 하는 것이 바로 아주 깊은 곳의 느린 해류에 의해서 시작되는 열염순환이다. 표면의 물이 유럽에 도착하면 밀도가 커져서 아주 깊은 곳으로 가라앉으면서 남반구를 향해 느리게 움직인다. 남극에 도달하면 남극 순환 해류에 의해서 태평양으로 떠오른다. 열염순환은 열을 옮겨줄 뿐 아니라 해류가 오르내리게 만들어서 영양분을 휘저어주기도 한다.

 

지구 온난화가 걷잡을 수 없이 일어나면 적응을 못하는 많은 나무와 식물들이 죽으면서 그 속에 가두어져 있던 탄소가 다시 방출되면 문제는 더욱 심각해진다.

 

바닷물에는 우리가 안전하게 소화시킬 수 있는 양의 70배가 넘는 양의 소금이 들어 있다. 오스트레일리아 바다의 대부분이 불모지다. 비옥하지 않은 땅에서 흘러가는 물에는 영양분이 많지 않기 때문이다. 오스트레일리아는 세계 1위의 수산물 수입국이다.

무엇 때문에 생명이 시작되었는가는 알 수 없지만, 생명의 출현은 단 한번만 일어났다. 35억년 전에 획기적인 일이 일어났다. 얕은 바다에서는 어느 곳에서나 눈에 보이는 구조가 나타나기 시작했다. 남조류들에 먼지, 모래처럼 작은 입자들이 달라붙어서 ‘스트로마톨라이트’ 가 되었다. 오스트레일리아 샤크만에서 발견되었다. 이 생물들이 20억년 동안에 배출된 산소가 지구 대기의 산소를 20퍼센트로 끌어 올림으로써, 다음 단계의 더욱 복잡한 생명의 역사가 시작될 수 있었다.

 

서로 다른 박테리아가 포획되었을 때 양쪽 모두에게 적절했기 때문에 공생하게 되었다. ‘내공생’이라 부르는 미토콘드리아의 침략에 의해 복잡한 생영이 가능하게 되었다. 식물의 엽록체도 이와 비슷한 방법으로 만들어져서 광합성을 할 수 있는 식물이 생겨났다.

 

생명이라는 것이 그저 존재한자는 사실을 간과하기 쉽다. 인간으로서 우리는 생명에 어떤 의미가 있을 것이라고 생각하는 경향이 있다. 우리는 미래에 대한 계획과 소망과 욕망을 가지고 있다.

 

45억년에 이루는 지구의 역사를 하루로 친다면

새벽 4시경 최초의 단세포 출현

저녁 8시30분 해양식물 등장

저녁 10시 직전 육지 식물 출현

저녁 11시 직전 공룡 등장 45분간 무대를 휩씀

저녁 11시 58분 43초 인간 출현

우리의 기록역사는 겨우 몇 초이고, 사람의 일생은 한 순간에 불과하다.

 

모든 생물종은 멸종한다고 생각하는 것이 옳다. 고등생물의 경우에 종의 평균 수명은 약 400만 년에 불과하다. 인간도 대략 그 정도 존재한다.

 

분류학은 과학으로 취급되기도 하고, 예술로 취급되기도 하지만, 상상하는 것보다 훨씬 더 무질서한 상태다. 그래서 생물 종의 전체 수룰 파악하는 일은 생각처럼 간단하지 않다. 지구상의 식물과 동물 중에서 97퍼센트가 아직 발견되지 않고 있다.

 

식물은 포식자로부터 도망 칠 수가 없기 때문에 화학무기를 사용할 수밖에 없고, 그래서 매우 흥미로운 화합물을 많이 가지고 있다.

 

단백질은 모든 살아 있는 생물을 움직이도록 해주는 말이다. 세포에는 언제나 수 억개의 단백질들이 바쁘게 활동하고 있다. 더욱이 단백질의 거동과 기능은 유전자의 경우처럼 화학적 특성만이 아니라 그 모양에 의해서도 달라진다. 그런 활동을 모두 알아내는 것은 쉽지 않다.

 

이족보행은 힘들고 위험스런 전략이다. 골반이 엄청난 부담을 지탱할 수 있어야 한다. 필요한 강도를 유지하려면, 산란관이 좁아져야만 한다. 그런 골격은 산고가 엄청나게 되고 사망률을 높인다. 아기의 뇌가 작아져 신생아를 오랫동안 돌봐야 한다. 그것은 남성과 여성의 긴밀한 협력을 요구한다.

인류가 두 차례에 걸쳐서 유라시아 대륙을 가로질러 퍼져 나갔다. 첫째는 200만 년 전 호모 에렉투스였으며 상당기간 여러지역에 정착했다. 두번째는 10만 년 전에 아프리카 평원에서 등장해서 퍼져 나갔고 새로운 호모 사피엔스는 에렉투스를 밀어냈다.

 

지난 5만 년 정도의 세월 동안 우리가 가는 곳이면 어디에서나 짐승이 사라져버렸다. 아프리카에서는 1만 년에서 2만 년 전 사이에 현대 인류가 대륙에 발을 들어놓는 순간부터 30속의 대형동물들이 사라졌다.

 

진실은 아무도 모른다는 것이다. 짐작조차도 할 수가 없다. 현재의 활동이 미래에 어떤 영향을 주게 될 것인지도 모른다. 우리가 확실하게 알고 있는 것은 그런 일을 할 수 있는 지구가 하나뿐이라는 사실과, 상황을 충분히 개선할 수 있는 능력을 가진 생물도 단 하나뿐이라는 것이다. 윌슨은 “하나의 지구, 하나의 실험” 이라고 표현했다.