'움직이는 구름을 보니 정말 지구가 돈다는게 사실이구나.'

어린시절, 하늘 위를 둥둥 떠다니는 구름을 보며 저런 생각했다. 그렇다. 난 구름이 바람에 의해 움직인다기 보다는 지구가 자전하기 때문에 가만히 있는 구름이 움직이는것처럼 내눈에 보이는거라고 철썩같이 믿었었다. 그사실을 알게 되기까지 내눈에 보이는 구름과 지구에 관한 세상은 그러했다. 이와 같은 오해와 착각들이 각각의 지식을 만나기전까진 오해와 착각인지도 모른체 우리는 그렇게 살고있지 않나 하는 생각에 웃음을 자아내기도 하는 동시에 안타까움 들기도 한다. 지식이란 작게는 한 사람의 인생을 크게는 온 인류와 생명의 삶을 크게 뒤바꾸어 놓기도 한다.

키츠의 서사시<라미아>(1820)중에서

차가운 철학의 손길이 닿기만 해도

모든 매력이 날아가 버리지 않는가?

한때 하늘에는 외경스러운 무지개가 있었으나

이제 우리는 그 재료와 구조를 알기에

무지개는 흔한 것들의 지루한 목록에 있다. <p.7들어가며 중에서...>

이책은 인류에게 중요한 가치를 발휘하기 시작한 17세기 뉴턴의 과학혁명이후에 과학이 발견한 자연의 모습을 소개하는 동시에 과학의 참 모습과 과학적 소양을 기를수 있기위해 집필되었다고 한다. 총7장으로 이루어져 있는데 간단히 살펴보자면 1장은 과학의 본성으로 세상을 이해하는 기본지식과 사고방식을 제시하고 2장은 과학법칙의 종류를 변하는것과 변하지 않는것으로 나뉘어 제시하고 있다. 3장은 우리가 보는 세상에 대한 설명으로 우주의 탄생과 별에 대해 이야기한다. 4장은 우리가 보지 못하는 원자, 분자, 물질에 대해 제시한다. 5장은 지구에 대한 이야기가 담겨있고, 6장은 생명에 대해 설명하며 마지막으로 7장은 미래 문명을 열어갈 과학과 기술에 대해 언급한다.

1장에서는 일상적으로 알고있는 과학의 의미와 사고에 대해 짚어보고 있다. 과학이 갖는 의미가 우리삶어 있어서 어떠한 영향을 끼치며 이러한 과학적 방법들이 문제를 해결하는 방법은 어떤 원칙을 지니고 있는지에 대해 자세하고 명확하게 나열하며 서술하고 있다.

과학은 옹스트롬이라 부르는 아주작은 크기의 원자내부 세계부터 우주 전체라는 큰 세계에 이르기까지 다양한 크기의 세상을 살피고 찰나라는 짧은 순간부터 가장 긴 우주의 나이까지 폭넓고 다양한 대상에 관심을 갖는데 , 크게 기초과학과 응용과학으로 나눠진다. 기초과학은 물리학과 화학이 탐구하는 물리과학과 생명과학으로 나눠지고 하늘과 땅을 묶는 지구과학과 지질학, 대기학, 해양학이 있다고 말한다. 어렴풋이 이책의 전반적인 내용을 예상할수 있는 부분으로 학창시절을 보내면서 접했던 물리, 화학, 지구과학 등등 방대한 과학분야를 만날수 있겠구나 싶어 설레이기까지 했다.

2장에서는 우리주변, 아니 그보다 더 큰 이 지구상에서 변하는 것은 무엇인지, 변하지 않는 것은 무엇인지 여러 법칙들 예를 들면 뉴턴의 운동법칙, 양자역학, 열역학 제0법칙, 열역학 제1법칙, 에너지 보존법칙, 열역학 제2법칙과 엔트로피를 통해 거시적세계와 내주변에 있지만 보이지 않거나 인지하지 못하기에 알아차리지 못한 내주변의 세상을 바라볼수 있는 또하나의 렌즈를 끼울수 있는 기회를 제공해주었다고 하겠다.

세상의 변화중 가장 기본은 물체의 움직임이다. 물체는 왜, 어떻게 움직일까? 라는 질문에 대해 근대의 물리학은 '역학'이라는 답을 내놓았다. 힘은 물체를 움직이는 원인으로 이세상에 작용하는 힘, 다시말해 물리학의 네가지 힘은 중력, 전자기력, 강력, 약력으로 총 네가지이다. 지구나 태양과 같이 거대한 질량을 가진 우주를 지배하는 힘을 중력이라 부른다. 이 세상의 모든 물질은 원자로 이루어져 있는데 원자안의 핵과 전자들을 묶어 주는 힘이 전자기력인데 이는 중력보다 세고 우리삶의 대부분을 지배하고 있다. 중성자나 양성자는 쿼크라는 더 작은 입자로 이루어져있고 이 쿼크들을 묶어 양성자나 중성자를 만들고, 양성자와 중성자를 묶어 원자핵을 만드는 힘을 강력이라 한다. 마지막으로 핵이 커질수록 전자기력을 이기기 위해 강력을 만들어 주는 중성자가 더 많이 필요하는데 이중성자를 만들어 주는것이 약력이라 한다. 여기에서 잠깐 의문이 생긴다. 내가 아는 마찰력은 어떤 원인에 의해 작용하는 힘일까? 나의 예상과는 다르게도 마찰력은 전자기력에 의해 생기는것이라니 놀라웠다. 결론적으로 우리가 걷고 뛰고 땅위에서 생활할수 있는 바탕에는 중력뿐만이 아닌 위 네가지의 힘이 작용하기 때문이라는 좀더 세밀한 정보를 얻을수 있다는점이 좋았다.

3장에서는 일반적으로 살아가면서 우리가 볼수 있는 시간과 공간에 대한 내용이 수록되어 있다. 뉴턴의 관성계와 아인슈타인의 특수 상대성이론, 일반 상대성 이론과 실험적 증거들, 중력파 관측, 우주의 탄생과 별의 미래와 진화와 관련된 정보들이 수록되어 있었다.

어린시절 놀이터에 있는 뺑뺑이를 타본적이 있는가? 세게 돌리면 돌릴수록 우리의몸은 바깥을 향해 날아가려는 힘을 느끼며 재미나게 놀았던 기억이 눈앞에 선하다. 이처럼 자전하는 지구상에 살고 있는 나는 왜 바깥으로 나가려 하지 않을까 궁금했었는데 그답이 이책안에 담겨있었다. 이뿐아니라 갈릴레이가 빛의 속도를 측정하기 위해 갈릴레이와 조수가 한 실험내용, 최초로 빛의 속력을 측정하는 성공한 물리학자, 아르망 피조의 시간측정 방법은 정말 흥미진진하고 재미있었다. 이중 가장 기억하고 싶은 부분은 시간과 공간은 관측자에 따라 달라진다는 내용이었다. 인상깊게 본 과학영화중 '인터스텔라'와 연관된 이론인데 우주에 가기전 어린 딸아이는 주인공이 다시 지구에 돌아왔을땐 백발의 노인이 되어있는 장면이다. 이는 일정한 속도로 움직이는 계에서는 시간과 공간이 상대적으로 다르게 느껴지는 시간지연, 공간 수축이라 불리는 현상에 대한 신비로운 과학이론을 만날수 있었던 부분이다. 더군다나 중력이 강할수록 시공간의 휘어짐이 세져 시간이 느리게 흐르기에 우리가 느낄수 없는 미미한 수준이지만 아파트1층에 사는사람이 30층에 사는 사람보다 더 오래산다는 결론은 나로 하여금 완전 쇼킹한 과학적결론 중 하나로 기억될듯 하다.

4장에서는 3장과 다르게 우리가 보지 못하는 작은세계에 대한 설명의 향연이다. 물질을 이루는 기본단위인 원자에서 시작해 분자의 세계, 물질의 성질, 원자결합이 만드는 생명의 화합물인 산, 염기, 아미노산, 단박질, 뉴글레오타이드와 DNA, 인지질등이 그것이다.

학창시절 나의 약점은 분자구조였다. 화학시간 몸집 큰 화학선생님이 칠판에 홀로 분자의 결합식을 신나게 풀어 내려가던 그 뒷모습을 그저 경이롭게 바라보던 그때의 나로 되돌아간듯이 특히 이책안에서 4장은 읽어도 읽어도 머릿속에 쉽게 이해할수 없는 부분으로 남아버렸다. 분자의 결합구조를 보고있노라면 그저 머리가 멍해지기에 휘리릭 읽고 지나가는걸로 만족한다.

5장에서는 지금 우리가 살고있는 지구에 대한 이야기이다. 지구가 언제 어떻게 탄생했는지, 지구의 내부구조는 어떠한지, 생명체는 언제 어떻게 탄생했는지, 지구 내부의 순환, 대륙의 이동, 지질현상, 우리 미래의 지도, 생태계, 기후변화의 원인과 기후위기에 대한 대응방안에 대한 내용들이 담겨있다.

이부분에서 가장 인상깊었던 것은 새로운 초대륙 출현을 시간순으로 예측해보면, 5천만년 후 호주 대륙이 한반도 근처 유라시아 대륙 동쪽과 충돌하여 아시아와 호주 양 대륙 사이에는 거대한 습곡산맥이 만들어지고 하와이 역시 유라시아 대륙 근처로 접근해올 것이라는 예상이었다. 비록 예측에 불과한 시나리오지만 대륙의 움직임과 맨틀에서 일어나는 풀룸의 운동을 고려해보고 정밀한 과학적 관측이 이루어지면 가능성이 클것이라 과학자들은 믿고 미래의 초대륙에 '판데아 울티마'라는 이름까지 지어놓았다고 하니 얼마나 흥미로운가 놀랍기 그지없다.

6장에는 우리인간과 닮은 생명에 대한 이야기를 담고있다. 생물의 특성인 다양성과 통일성, 창발성과 복잡계, 진화론과 돌연변이, 자연선택과 인공선택, 생명의 속성과 유전물질 DNA, 중심원리, 멘델의 법칙과 유전, 세포분열과 감수분열, 현대 생물학과 유전체학에 대한 정보를 품고있다. 이 장에는 찰스 다윈의<종의 기원>에 대한 언급이 잦았다. 그의 진화론에서 변형혈통이라는 개념이 등장하는데 여기서 두가지 명제를 내세우는데 그중 첫째는 현존하는 많은 생물은 과거에 존재했던 특정 조상생물의 후손들이라는 것과 둘째는 조상 생물들은 시간이 흐름에 따라 변화를 축적하면서 자손 생물을 낳게 되었다는것이 그것이다. 그리하여 '종의 기원'이라는 책에 관심이 쏠리게 된 결정적인 기회가 되어 꼭 읽어보리라 결심해본다.

마지막으로 7장에서는 인류문명과 밀접한 관계를 맺고있는 과학과 기술에 대해 살펴본다. 인류문명에 변화를 일으킨 요인인 기술에 의한 생활양식의 변화로 수렵채취생활, 농경목축사회, 산업화시대, 정보화시대, 초연결.초지능 사회로 변화되고 있고, 소재에 의한 생활양식의 변화로 석기시대, 청동기 시대, 철기시대, 화학소재와 플라스틱으로 전개됨을 알수있다. 또한 전기, 석유, 천연가스, 바이오 연료와 수소에너지와 같은 에너지 기술의 발달로 인한 인류문명 변화의 영향력에 대해 살펴볼수 있는 장이다.

우리가 살아가는 이세상은 과학의 세계라 해도 과언이 아니다. 그 세상을 어떠한 시각으로 바라보느냐에 따라 우리세상은 전혀 다른 세상으로 달라진다는 뜻이기도 하다. 현재 우리가 이렇게 간편하고 신속하고 정말 살기좋은 세상을 영위하고 있는건 어찌보면 과거 수많은 과학자들이 일반인들과는 다른 시각으로 세상을 바라보며 떠오르는 셀수없이 많은 궁금증과 의문에 대한 해답을 찾고자 끊임없이 연구하고 실험한 끈질긴 정신력과 그들의 헌신이 큰 힘으로 작용한것이라 여겨진다.

과학에 대한 전반적인 지식들을 만나보면서 과학의 연구분야는 나를 원점으로 출발하여 내가 사는 세상, 나의 몸을 이루는 요소, 내가 살아갈수 있는 기본원리, 내 주변 모든 만물의 생성원인과 요소와 미래 등등등 모두 하나하나 언급할수 없을정도로 셀수없이 많은 것들을 알고자하는 과학자들의 근본원칙은 결국은 나를 알고자 하는데서 시작한것이라 여겨진다. 즉, '과학은 결국 나를 연구하는 학문이다.'라는 결론으로 마무리 지으며 책장을 덮는다.

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