#54 코스모스_1장 코스모스의 바닷가에서

  나쁜 책은 두껍고 어렵기만 한, 글쓴이의 자랑이 담긴 책입니다. 좋은 책은 두껍고 어렵지만, 다시 한번 읽을 용기를 주는 책입니다. 칼 세이건의 코스모스가 그렇습니다. 지역도서관의 대여 기간은 두 주입니다. 코스모스를 읽기에는 너무 빠듯한 시간입니다. 학교 도서관에서 다시 대여하고 한 달이 지나서야 책 읽기가 끝났습니다. 남은 페이지가 얼마 안 남았을 때 아들에게 이 책의 내용을 말해주고 싶은 마음이 생겼습니다. - 요즘 우주 과학에 빠져있다 - 그래서 책을 구입했습니다. 아들이 이해할 수 있는 말로 코스모스 해설서를 만들려고 합니다. 다행히 처음 읽었을 때보다는 내용이 쉽게 들어오고 읽는 시간도 빨라졌습니다. 이제 시작합니다. ^^  

『코스모스』 1장_코스모스의 바닷가에서 

은하들 중에서 가장 밝은 100만개, 작은 점 사각형 하나가 수십억 개의 별을 포함한 은하이다

1. 코스모스란 무엇인가

  처음엔 눈에도 안 들던 소제목의 의미가 떠올랐습니다. - 역시 책은 두 번 이상 읽어야 합니다 ㅎㅎㅎ - 그 옛적 미지의 바다를 향해 용기만 가지고 항해 한 사람들처럼 지금 끝없는 우주를 탐험하는 인간의 모습은 비슷합니다. 그래서 '코스모스의 바닷가'에서 라는 제목을 붙인 것 같습니다. - 좀 더 디테일하게 이야기하면 칼은 바다와 바닷가를 구분해서 말한다. 바닷가는 코스모스에서 보면 지구와 같다. 아직 우주로 나가지는 않은 출발점을 의미한다. -  

  먼저 '코스모스'란 무엇인지 생각해 봅시다. 칼은 본문 처음에 '코스모스는 과거에 존재했던 것, 현재 존재하는 것, 그리고 미래에 존재할 모든 것을 포함하는 거대한 전체를 뜻한다'라고 적었습니다. ‘코스모스’는 흔히 말하는 단순한 우주 공간이 아닙니다. 동양철학에서 사용되는 '삼라만상'이라는 말이 있습니다. '우주에 존재하는 온갖 사물과 모든 현상', 코스모스는 이 '삼라만상'이라는 말과 가장 유사할 것 같습니다.  

  비슷하게 ‘우주’라고 번역되는 말에는 Space, Universe, Cosmos가 있습니다. 비교해 보면 코스모스의 의미를 더욱 잘 알 수 있을 것 같습니다.  

1. Space — 우주 ‘공간’

Space의 기본 뜻은 말 그대로 공간이라는 뜻이다. 그래서 우리가 흔히 “우주에 가다”, “우주선을 발사하다” 라고 할 때 영어에서는 보통 space를 사용합니다. * 우리가 갈 수 있는 곳 그리고 이미 간 곳을 의미합니다.  (무인 우주선 포험)

• space travel → 우주여행
• spacecraft → 우주선
• outer space → 지구 밖의 우주 공간

2. Universe — 존재하는 모든 것

  Universe는 훨씬 큰 개념입니다. 별, 행성, 은하뿐 아니라 공간과 시간, 물질과 에너지까지 포함해서 존재하는 모든 것 전체를 의미합니다.

  “우주는 약 138억 년 전에 매우 뜨겁고 밀도 높은 상태에서 팽창하기 시작했다.”라고 할 때의 ‘우주’는 보통 universe입니다.

 

쉽게 구분하면, Space가 무대라면 Universe는 무대와 배우와 소품과 지금까지 벌어진 모든 일까지 합친 전체라고 볼 수 있습니다. *우리가 가보지 않았지만, 관측이 가능한 곳

 

3. Cosmos — 그런데 세이건은 왜 Universe가 아니라 Cosmos라고 했을까?

  Cosmos도 universe처럼 우주 전체를 뜻할 수 있습니다. 그런데 그 말속에는 질서(oder)라는 한 가지 의미가 더 들어 있습니다. 

‘cosmos’는 고대 그리스어 kosmos에서 왔는데, 원래는 질서, 정돈된 상태, 조화로운 배열이라는 뜻을 가지고 있습니다. 그래서 cosmos에는 단순히 “엄청나게 큰 우주가 있다.” 가 아니라, “이 거대한 세계에는 어떤 질서와 법칙이 있다.”라는 느낌이 들어갑니다. 별이 제멋대로 움직이는 것처럼 보여도 중력이 작용하고, 지구도 일정한 법칙에 따라 태양을 돌고, 별도 태어나고 살아가고 죽어가는 과정이 있습니다. 자연의 법칙에 따라 서로 연결되어 있는 존재 전체이다. * 우리가 가 본 곳, 가보지 못한 곳을 모두 포함하며 그 안에 들어있는 모든 생각과 관념도 포함. 

 

IDEA: 코스모스를 정관 ( 靜觀 ) 하다  - 책을 읽다가 떠오른 생각을 적어보았습니다 -

  코스모스라는 말을 통해 세이건은 처음부터 아주 관념적이고 거대한 우주를 제시합니다. 그런데 인간은 코스모스 전체를 직접 볼 수도 없고, 모든 곳을 가볼 수도 없습니다. 미래에 존재할 것들은 더욱 볼 수 없죠. 그럼에도 인간은 관찰과 지식, 수학, 추론을 통해 직접 보지 못한 코스모스 전체를 생각할 수 있습니다. 이런 의미에서 ‘코스모스를 정관( 靜觀 )`한다’는 것은 우주 전체를 눈으로 바라본다는 뜻이 아니라, 우리가 알아낸 사실들을 바탕으로 우주 전체의 모습과 의미를 깊이 생각한다는 뜻으로 이해할 수 있습니다.

2. 코스모스의 바다에서 우리의 위치를 찾아간다

* 1장은 먼저 코스모스의 개념을 밝히고 전체(코스모스)에서 개별(인간)로 이야기를 이어갑니다.

세이건은 코스모스 전체를 이야기한 뒤 점점 범위를 좁혀 간다. 대략적인 흐름은 다음과 같습니다. 

코스모스 → 은하들의 세계 → 국부 은하군 → 우리 은하 → 별과 성단·성운 → 태양계 → 지구

마치 거대한 지도를 멀리서 바라보다가 점점 확대해 우리가 사는 집을 찾아오는 것과 같습니다. 세이건은 코스모스라는 거대한 바다에 어떤 것들이 들어 있는지를 보여주면서, 결국 독자에게 한 가지 질문을 던지고 있습니다. “우리는 어디에 있는가?”

3. 국부 은하군과 우리 은하

  우리 은하는 혼자 존재하지 않습니다. 우리 은하와 안드로메다은하, 삼각형자리 은하 그리고 여러 작은 왜소 은하들이 중력에 의해 하나의 집단을 이루고 있습니다. 이것을 국부 은하군(Local Group)이라고 합니다. 따라서 지구 → 태양계 → 우리 은하 → 국부 은하군이라는 관계로 점점 범위가 넓혀집니다. 

  안드로메다는 우리은하 안에 있는 것이 아니라, 우리 은하와 함께 국부 은하군에 속한 또 하나의 은하입니다. 세이건이 국부 은하군까지 소개하는 것은 우리가 속해 있는 세계의 규모를 단계적으로 보여주기 위한 것으로 보입니다. 

4. 은하, 성단과 성운

성단: 성단(星團)은 여러 별이 무리를 이루고 있는 것으로 즉, ‘별들의 집단’입니다.

성운: 성운(星雲)은 우주 공간에 가스와 먼지가 구름처럼 모여 있는 것입니다.어떤 성운에서는 새로운 별이 탄생하기도 하고, 죽어가는 별이 내놓은 물질로 만들어진 성운도 있습니다. 

은하

  은하는 성단보다 훨씬 큰 구조입니다. 수많은 별과 성단, 성운, 가스와 먼지 등이 하나의 거대한 중력 구조 안에 모여 있습니다. 따라서 대략적으로 별 → 성단 → 은하의 관계로 생각할 수 있습니다. 우리 은하는 나선 팔을 가진 나선 구조를 가지고 있는데, 태양계가 그 나선팔 가운데 한 지역에 자리 잡고 있습니다. 

7. 태양계와 여러 별의 세계

  우주에는 별 하나만 있는 항성계뿐 아니라 두 개의 별이 서로 공전하는 쌍성계, 세 개 이상의 별이 서로 중력으로 묶여 있는 다중성계도 있습니다. 그러나 우리가 사는 태양계에는 태양이라는 별 하나만 존재하는 항성계입니다.태양계는 태양을 중심으로 행성, 위성, 소행성, 혜성 등이 중력으로 묶여 있는 하나의 체계입니다. 성단은 많은 별이 모인 집단이므로 태양계보다 훨씬 큰 규모입니다. (은하 > 성단 > 태양계) 다만 현재의 태양계가 어떤 성단 안에 속해 있지는 않습니다.

8. ‘지구의 뒷마당’

  세이건은 지구에서 약 1광년 정도 떨어진 영역을 두고 ‘지구의 뒷마당’이라는 표현을 사용합니다. 1광년은 인간에게는 상상하기 어려울 정도로 먼 거리지만, 코스모스 전체를 두고 이야기한다면 여전히 우리 집 근처에 불과합니다. 여기서 ‘뒷마당’은 앞마당과 대비되는 특별한 천문학적 의미를 가진 말이라기보다, 영어의 ‘backyard’가 가진 우리 집 주변, 아주 가까운 곳이라는 친숙한 이미지로 이해할 수 있습니다 (왜, 뒷마당이라고 표현했는지 물어봤습니다 ;;;;)

  이 표현은 인간의 거리 감각과 우주의 거리 감각이 얼마나 다른지를 보여줍니다. 우리가 엄청나게 멀리 왔다고 생각하는 순간에도, 코스모스의 규모에서 보면 아직 집 근처를 떠나지 않은 셈입니다. 

* 지구에서 각 천체까지의 거리(빛이 가는 시간기준)

달	약 38만 km	약 1.3초
태양	약 1억 5천만 km	약 8분 20초
화성	약 0.8~4억 km (위치에 따라)	약 3~22분
목성	약 6~9억 km	약 35~52분
토성	약 12~16억 km	약 1시간 10분~1시간 30분
천왕성	약 28억 km	약 2시간 40분
해왕성	약 45억 km	약 4시간 10분

* 1광년은 태양계 어디쯤일까?

• 태양계의 행성 영역은 해왕성 궤도(약 30 AU)에서 끝나지만, 태양의 영향권은 훨씬 더 멀리까지 이어집니다.
• 1광년은 약 63,000 AU(1 AU = 지구~태양 거리)입니다. 
• 태양계 바깥쪽에는 혜성들의 고향인 오르트 구름이 있는데, 그 범위가 대략 2,000~100,000 AU예요. 즉 1광년 지점은 오르트 구름 한 가운데쯤입니다. 

9. 마침내 지구에 도착하다

  코스모스라는 개념에서 시작해서 마침내 지구에 도착합니다. 칼이 소개한 지구의 모습은 다음과 같습니다. 

푸른 질소의 하늘이 있고, 바다가 있고 서늘한 숲이 펼쳐져 있으며 부드러운 들판이 달리는 지구에 오신 것을 환영합니다

 

그는 우리가 너무 익숙해서 특별하게 생각하지 않는 것들을 마치 처음 방문한 외계 행성을 소개하듯 바라봅니다. 푸른 하늘, 바다, 숲, 들판. 이러한 것들은 지구에 사는 우리에게는 너무나 당연한 것이 우주적인 시선으로 보면 매우 특별해집니다. 

IDEA: “이제 지구에 도착했네.”

  세이건은 코스모스라는 말을 통해 관념적으로 가장 거대한 우주에서 출발한 뒤, 점점 범위를 좁혀 지구에 도착합니다.그리고 지구는 수많은 행성 가운데 하나지만, 생명이 존재하는 특별한 곳입니다. - 우리가 현재 알고 있는 범위에서는 -  더욱 흥미로운 점은 이 지구에 자신이 속해 있는 코스모스를 생각할 수 있는 인간이 존재한다는 것입니다.그래서 지구는 단순히 생명이 존재하는 곳일 뿐 아니라, 코스모스를 바라보고, 생각하고, 이해하려는 존재가 있는 곳입니다. 많은 사람이 평소 생각하고 있지 않지만, 그것이 지구를 더욱 특별하게 만드는 이유입니다. 

10. 이제 지구의 인간을 바라본다

  세이건의 시선은 다시 한번 좁혀진다. 코스모스 → 지구 → 인간 그리고 이제 질문이 달라집니다. “이 작은 지구에 사는 인간은 어떻게 자신이 사는 세계와 코스모스를 이해하게 되었을까?” 그 질문에 등장하는 첫 사람이 에라토스테네스입니다.

11. 에라토스테네스 — 그림자로 지구의 크기를 잰 사람 

  약 2200년 전, 에라토스테네스는 파피루스에 기록된 흥미로운 내용을 접합니다. 이집트 남쪽의 시에네에서는 하지 무렵 정오가 되면 태양빛이 깊은 우물 바닥까지 들어가고 수직으로 선 물체에는 거의 그림자가 생기지 않는다는 내용이었습니다. 에라토스테네스는 이것을 그냥 지나치지 않았습니다. 같은 시각 알렉산드리아에서는 그림자가 어떻게 생길까? 그는 알렉산드리아에서 그림자를 측정했고, 시에네와 알렉산드리아에서 나타나는 태양빛의 각도가 다르다는 것을 알게 되었습니다. 

  그 각도는 약 7.2도, 즉 원 전체 360도의 약 50분의 1이었다. 당시에는 이미 지구가 둥글다는 생각이 알려져 있었습니다. 에라토스테네스의 놀라운 업적은 지구가 둥글다는 것을 처음 발견했다는 데 있는 것이 아니라, 그 사실과 그림자의 각도, 두 도시의 거리를 이용해 지구의 둘레를 실제로 계산했다는 것입니다. 그에게 있었던 것은 기록 하나와 그림자, 거리와 수학, 그리고 질문이었습니다.

* 다른 글에서 좀 더 깊게 다루겠습니다.

IDEA: 회의 (懷疑)의 정신 

이 이야기가 보여주는 것은 단순한 수학 계산이 아닙니다. 

“왜 그렇지?”

라는 질문 하나가 얼마나 멋진 결과를 만들 수 있는지 보여줍니다. 작은 그림자에서 출발한 생각이 결국 지구 전체의 크기에 도달했습니다. 과학은 거대한 장비에서 시작되는 것이 아니라, 당연하게 보이는 것을 이상하게 여기는 데서 시작될 수도 있습니다. 바로 이것이 회의 (懷疑) 의 정신입니다. 

  세이건이 중요하게 생각하는 태도 가운데 하나가 회의의 정신입니다. 여기서 회의(懷疑)는 무조건 믿지 않는다는 뜻이 아니라 당연하게 보이는 것 앞에서도 “정말 그런가?”, “왜 그렇지?”, “다른 이유는 없을까?”라고 질문하는 태도를 말합니다. 따라서 과학에서의 회의는 부정을 위한 의심이 아니라, 더 정확하게 알기 위한 의심이라고 할 수 있습니다. 이 태도는 이후 에라토스테네스의 이야기와 연결됩니다. 그는 아주 사소해 보이는 현상을 그냥 지나치지 않고 ‘이상하게 여겼다.’ 그 이상함이 질문이 되었고, 질문은 관찰과 측정, 추론으로 이어졌습니다. 이상하게 여김 → 질문 → 의심 → 추론 → 검증

과학은 어쩌면 많은 지식을 알고 있는 데서 시작되는 것이 아니라, 당연해 보이는 것을 이상하게 바라보는 데서 시작되는지도 모릅니다.

12. 바다를 항해한 인간에서 우주를 항해하는 인간으로

  에라토스테네스 이야기와 함께 칼은 고대 페니키아인들의 항해도 언급합니다. 페니키아 선단은 아주 오래전 아프리카 대륙을 돌아 항해했다고 전해집니다. 당시 바다는 인간에게 미지의 세계였습니다. 세이건은 이러한 고대의 항해와 현대의 보이저 탐사선을 연결합니다. 고대의 인간이 배를 타고 미지의 바다 너머로 나아갔다면, 현대의 인간은 탐사선을 만들어 태양계 너머의 미지의 세계를 향해 보내고 있습니다. = 1장의 제목이 '코스모스의 바닷가'인 이유 = 

IDEA: 바다를 건넌 인간과 우주를 건너는 인간.

   도구와 시대는 완전히 달라졌지만 그 마음은 비슷할지 모릅니다. 자기가 알고 있는 세계의 경계 너머에는 무엇이 있는지 알고 싶어 하는 마음입니다. 세이건이 코스모스를 ‘바다’에 비유하는 것도 이런 인간의 탐험과 자연스럽게 이어집니다. 

IDEA: 모든 별의 빛은 과거다

  우주를 바라볼 때 우리가 보는 것은 그 천체의 ‘지금’이 아닙니다. 빛에는 속도가 있기 때문입니다. 태양빛조차 지구에 도착하는 데 약 8분이 걸립니다. 따라서 우리가 지금 보는 태양은 약 8분 전의 태양입니다. 수십 광년 떨어진 별이라면 수십 년 전의 모습이고, 수백만 광년 떨어진 은하라면 수백만 년 전의 모습을 보고 있는 것이다.

   밤하늘을 바라본다는 것은 단순히 멀리 있는 별을 바라보는 것이 아니라 우주의 과거를 바라보는 일입니다. 우주는 공간적으로만 거대한 것이 아니라 시간적으로도 거대합니다.

숫자: 본문에 나오는 숫자의 뜻과 의미를 생각해 봅니다.  

 * 10의 - 33승: 코스모스의 한구석을 무작위로 찍는다고 했을 때 그곳에 운 좋게 행성 바로 위나 근처일 확률, 코스모스의 광대함을 표현하면서 인간이 사는 세상이 참 고귀하다는 것을 말한다. 

* 우주에는 대략 1000억(10의 11승)개 있고 각각의 은하에는 저마다 평균 1000억 개의 별이 있다. 모든 은하를 합치면 별의 수는 10의 11승 곱하기 10의 11승, 즉 10의 22승이 된다. 이렇게 어마어마한 별들 속에서 생명이 사는 별은 우리 지구 밖에 없다. 

단어와 표현

정관(靜觀)

고요히 바라보며 깊이 생각한다는 뜻.

코스모스를 정관 한다는 것은 우주 전체를 실제 눈으로 한꺼번에 본다는 뜻이 아니라, 관찰과 지식을 바탕으로 그 전체 모습과 의미를 깊이 생각한다는 뜻으로 이해할 수 있다.

회의(懷疑)

어떤 것을 당연하게 받아들이지 않고 ‘정말 그런가?’라고 의심하고 따져 보는 것.

과학에서 회의의 정신은 모든 것을 부정하는 태도가 아니라, 증거를 통해 더 정확하게 알고자 하는 태도다.

영겁(永劫)

인간이 쉽게 상상할 수 없을 정도로 매우 긴 시간.

우주의 긴 시간을 표현할 때 잘 어울리는 말이다.

조탁(彫琢)

원래는 옥이나 돌을 깎고 다듬는다는 뜻.

자연이나 시간이 어떤 대상을 오랜 세월에 걸쳐 조금씩 변화시키고 만들어 냈다는 뜻으로도 사용할 수 있다.

광년

빛이 1년 동안 이동하는 거리. 시간 단위처럼 보이지만 거리의 단위다.

국부 은하군

우리 은하와 안드로메다은하를 비롯한 여러 은하가 중력으로 묶여 있는 은하들의 집단.

성단

별들이 모여 있는 집단.

성운

우주 공간에 가스와 먼지가 구름처럼 모여 있는 것.

쌍성계

두 개의 별이 중력으로 묶여 서로의 공통 무게중심 주위를 도는 체계.

마무리

칼이 이야기 합니다. 

  대폭발의 혼돈으로부터 이제 막 우리가 깨닫기 시작한 조화의 코스모스로 이어지기까지 우주가 밟아 온 진화의 과정은 물질과 에너지의 멋진 상호 변환이었다. 이 지극히 숭고한 전환의 과정을 엿볼 수 있음을 인류사에서 현대인만이 누릴 수 있는 특원임을 깨달아야 한다. 그리고 우주 어딘가에서 우리보다 지능이 더 높은 생물을 찾을 때까지, 우리 인류야말로 우주가 내놓은 가장 눈부신 결과물이라고 할 수 있을 것이다. 인류는 대폭발의 아득히 먼 후손이다. 우리는 코스모스에서 나왔다. 그리고 코스모스를 알고자, 더불어 코스모스를 변화시키고자 태어난 존재이다. 

 

내가 이야기 합니다. 

코스모스는 넓어도 그 코스모스를 생각할 수 있는 생명체는 아직까지는 지구밖에 없습니다. 우리 인간 뇌의 무게는 약 1.25kg ~ 1.4kg(남성 약 1.4kg, 여성 약 1.25kg) 정도입니다. 그리고 뇌의 용량은 1,350CC입니다. 코스모스에 비하면 너무나 보잘 것 없는 사람의 머릿 속에 코스모스를 담을 수 있습니다.