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내가 믿는 것
2007년 12월 1일
몇 년 전, 나는 과학이 모든 사고 형태와 마찬가지로
체계화된 신념의 집합체
라고 썼다. 이 말은 너무나도 사실이라서 때로는 유쾌할 정도다. 예를 들어, 과학의 여왕이라 자처했던 천체물리학을 생각해보자. 그 목표는 우주의 현재, 과거, 미래를 이해하는 것이며, 혹시 그 창조를 뒤덮고 있는 안개를 밝혀내는 것까지도 포함한다. 나는 이 분야에 깊이 관심을 갖고 있었고, 곧 우리의 지식의 한계를 인식하게 되었다. 순수 과학의 정점이라 여겨지는 텐서 방정식을 다루는 법을 배웠다. 30년간 별먼지의 발명자이자 현대의 모래상인의 말을 들어왔다. 그는 우리가 프리드만의 세 모델 중 어떤 것이 올바른지를 결정하고 있다는 말을 반복했다. 팽창은 무한히 계속될까? 선형으로 변할까? 아니면 우주가 너무나 길게 늘어진 데서 지치고 다시 스스로를 수축하기로 결심할까? 프리드만의 '타원형' 모델이다. 이 모든 것은 우주 내 평균 밀도의 값에 달려 있었다. 기억나는가?
아니, 아무도 기억하지 않는다. 과학은 기억이 없다.
과학은 머리를 숙이고 앞만 보며 나아간다. 아서 코스틀러는 그의 유명한 저서 『수면 중인 자들』에서 과학의 방향이 어쩌면 오류를 범하는 것임을 처음으로 인식했다. 맞다, 과학은 수면 중인 자의 행동과 같다. 그러나 과학자 수면 중인 자는 계속 반복한다. "우리는 진보하고 있다, 우리는 진보하고 있다." 그러다가 뭔가 붙어 있는 접착제가 든 통에 발을 딛거나, 어둠 속에서 진보하다가 갑자기 빗자루장에 떨어진다는 것을 깨닫는다.
우주 팽창으로 다시 돌아가보자. 더 이상 '임계 밀도'라는 말은 쓰이지 않는다. 그 값은 다음과 같았다.
10-29g/cm³
이 값은 옛날 책들에 흩어져 있다.
『지오메트리콘』의 마지막 페이지 (1979년)
평균 밀도가 높으면 우주는 '진동형'이었고, 낮으면 무한히 팽창했다. 값이 한계에 가까우면 팽창은 포물선 모양일 것이라 여겨졌다. 잘 알고 있겠지만, 포물선은 닫히지 못하는 타원이다. 과학자들은 우주의 상수를 꽃과 화관을 들고 묻어버렸다. 그 시절에는 (프랑스어 캐나다 방언을 따라) 이렇게 들렸다.
넓은 합의
이후의 전개는 잘 알고 있겠지. 어느 날, 먼 초신성에 대한 측정이 이루어졌고, 적색편이가 매우 컸다. 그런데 놀랍게도, 팽창은 느려지는 것이 아니라 오히려 가속되고 있었다! 안녕, 소, 소, 우주, 둥지. 이제 과학자들은 새로운 신념과 새로운 '원소'를 찾고 있다. 이건 '사원소' 시대와 크게 달라졌는가? 별로 그렇지 않다. 중세 시대에 물, 공기, 땅, 불이라는 네 원소를 플라톤의 정다면체와 연결시켰다는 것을 알고 있을지도 모른다. 자, 테트라헤드론, 큐브, 옥타헤드론. 세 개다. 네 번째는 기억이 안 난다. 가정해보자, 다데카헤드론이었다면(아니면 그 반대). 네 정다면체, 네 원소, 정확히 맞다. 그런데 갑자기 다섯 번째가 발견된다.
이코사헤드론
만약 다섯 번째 원소가 있다면, 땅, 물, 불, 공기 외에 다섯 번째 '본질'이 존재한다는 뜻이다. 그 본질을 정의하기 전에, 우리는 그 다섯 번째 본질을
오계(五氣)
라고 불렀다. 어쩌면 암흑 에너지가 오계의 냄새를 품고 있지 않은가? 다음엔 뭐가 될까?
퍼림핀핀 가루?
다시 우리의 사랑하는 천체물리학으로 돌아가자. 마르세이유 천문대의 한 동료를 기억한다. 이름을 밝히고 싶지 않지만, 다른 동료들은 내가 '약간의 전문적인 흉내를 잘 내는 능력'을 가졌다고 말하면 곧 알아챌 것이다. 어느 밤, 나는 천문대의 큰 도서관에서 그를 만났다. 그림자들이 서서히 통로를 채워가고 있었다. 저녁과 아침 사이의 시간에 그는 갑자기 내게 말했다.
어느 날, 내가 은하의 후퇴 속도 데이터를 가져와서 관측 방향에 따라 분류해봤어. 그런데 허블 상수가 달라지는 걸 발견했어.
그건 우주가 등방적이지 않다는 뜻이지?
잠깐, 나는 그런 말을 한 적 없어! 동료들에게 내가 도서관에서 너에게 말했다고 말하지 마!
아니, 아니, 약속해. 아무것도 말하지 않아. 이건 우리 사이의 비밀이야.
좋아. 이 분류를 마친 후, 후퇴 속도에 진동이 있다는 걸 알아챘어.
그건 우주가 아코디언처럼 팽창하고 수축하는 것인가?
철도 분류장의 레일에 놓인 레일 캐리어처럼. 불규칙한 움직임이 있었어.
그럼 어쩌면?
그럼... 내가 그 모든 걸 빨리 불태워버렸어.
왜?
왜냐하면 우주는 등방적이고 균질하기 때문이다!
그건 가설일 뿐이지?
맞아, 그게 천체물리학의 근본 가설이야.
그렇지 않으면?
그렇지 않으면... 난 그건 내 문제 아냐, 친구. 나한테는 경력이 있어야 하니까.
그는 도서관을 도둑처럼 빠르게 빠져나갔다.
몇 달 전, 프랑스 천체물리학의 대변인인 마르크 라시즈-레이는 두 번째 채널에서 방송에 출연했다. 그는 사진을 하나 들고 있었다.
지구가 균질하고 등방적인 우주가 어떤 모습인지 아는가? 보여줄게.
우주
왜 이 타원형 모양일까? 지도 제작의 문제 때문이다. 지구의 구형이 이 방식으로 자주 보여진 적이 있겠지. 여기서는 천구다. 물론, 가까운 것들—별, 은하 등—은 모두 제거했다. 어떻게? 적색편이 값에 기반해서 말이다. 큰 적색편이를 가진, 즉 매우 멀리 있는 것들만 남겼다. 멀리 갈수록 오래된 것이니까. 이 초록색 타원은 'CMB', 즉 우주 마이크로파 배경이다. 실제로 10-5 수준, 즉 10만 분의 1 정도로 균일하다. 그래서 대체로 가설이 맞는 것으로 확인되었다. 그러나 조금 더 명확히 보기 위해 천문학자들은 대비를 강조했고, 그 결과 우리가 모두 한 번쯤 본, 코브 위성에 의해 드러난 이 이미지가 나왔다.
대비를 강조한 하늘의 뒷모습. 이제는 부드럽게 덩어리져 보인다
과학자들은 관측 결과에 항상 불만을 품는다. 왜냐하면 자주 이들이 가진 이론과 맞지 않기 때문이다. 그래서 우리는 이 이미지와 모델을 맞추기 위해 털끝을 여덟 조각으로 자르는 수고를 하던 중, 새로운 관측 결과가 쏟아져 나왔다. 그 순간, 진짜로 완전한 공백이었다. 의미도, 비유도.
연극에서 배우가 기억을 잃는 일은 종종 있다. 그는 조용히 마이크를 든 감독의 방으로 다가간다. 과학에도 '기억의 공백'이 있다. 그런데 감독은 없다. 이런 경우, 천문학의 포비에르 드 아르보르 같은 사람—라시즈-레이를 부른다. 그날, 2007년 여름의 어느 밤, 그는 새로운 이미지를 보여주었다. 그것은 '뒷배경의 뒷배경'이었다. 이미 매우 멀리 있는 것들 뒤에 드러나는 것이었다. 무엇이 보였는가?
거대한 구멍. 왼쪽에 라시즈-레이의 연필이 보인다
우주의 한 구석에, 10억 광년이나 되는 지름의 구멍이 있다. 이건 무질서하지 않은가? 아니, 농담이 아니다. 이 결과를 최종적으로 발표하기까지 수많은 검증과 재확인을 거친 천문학자 팀이 있다. 맞다, 우주는 실제로 구멍이 있다. 즉각적인 결과는, 우주가 명백히 균질하지 않다는 것이며, 등방적이지도 않다. 한마디로, 우주는 우리를 놀리고 있다. 그 정도로, 조심스러운 사람인 허버트 리브스는 생태학-기후학으로 전향했다. 이제 우리는 이렇게 묻는 것이 타당하다.
다음엔 뭐가 나올까?
단지 산만한 생각이었다. 과학은 대중화할 때, 과학사 이야기를 할 때는 좋다. 그러면 재미있는 것들을 많이 만들 수 있다. 하지만 세계를 설명하려는 시도를 하면, 정말 큰 위험을 무릅쓰게 된다. 그런데 이 세계는 우리가 살아가는 곳이다. 최근 들어 이 세계는 급속열차처럼, 브레이크가 고장난 자동차처럼 달리고 있다. 균형을 되찾고자 꿈꾸기 위해서는, 정말 큰 낙관이 필요하다.
그럼, 갑자기 내가 하고 싶은 일은 뭘까? '시리우스의 시각'을 취하는 것이다. 볼테르가 어느 날 이 주제를 처음 제안했었다고 생각한다. 그는 지구의 진동을 '시리우스의 주민'이 멀리서 관찰하고 있다고 상상했다.
좀 더 멀리서, 아주 멀리서 바라보자. 망원경으로 지구를 바라보자. 뭘 볼 수 있을까?
생명의 흔적이다. 이 행성은 생명을 품고 있다. 놀라운 사실이다! 하지만 시리우스의 주민은 단지 뉴욕 5번가에서 세일 날에 사람들의 움직임을 관찰하거나, 한 방울 물 속의 박테리아의 움직임을 관찰하는 것뿐 아니라, 탄자니아의 대평원에서 기린 무리의 이동까지, 모든 척도에서 생명의 움직임을 관찰할 수 있다. 그는 지구가 처음으로 식히기 시작한 이후 관측 가능한 모든 것을 녹화한 마그네토스코프를 갖고 있다. 그리고 두 번째 놀라운 사실이 드러난다.
생명은 복잡해지고 있다...
맞다, 대문자 M과 대문자 V를 가진 '생명의 세계'는 이전 샤크드가 제시한