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138억 년 만물의 기원을 단 한 권의 책에 담으면서, 단숨에 교양과학 필독서로 자리잡은 《모든 것의 기원》이 리커버 에디션으로 출간되었다. 별과 은하에서 출발해 지구의 대기와 바다, 생명과 문명에 이르기까지 우주에 존재하는 모든 만물의 기원을 파헤친다. 이 책을 집어 든 독자는 과학적 호기심과 유머가 탑재된 롤러코스터를 타고 입자물리학, 판구조론, 광합성 등 경이로움으로 가득 찬 138억 년 우주의 역사를 빠르고 유쾌하게 둘러볼 수 있다.
저자 데이비드 버코비츠는 우주론과 지질학, 유전학, 기후과학, 진화론 등 흥미진진하면서도 방대한 만물의 역사를 한 권의 책에 간결하고 명쾌한 문체로 담아냈다. 과학에 관심 있는 독자들은 물론, 최근에 입문한 초심자까지도 유쾌하게 읽을 수 있는 책이다.

한 권의 책으로 떠나는 138억 년 우주여행
명쾌하고 간결하면서 이해하기 쉽고, 열정과 유머가 넘친다!

“세상의 기원을 탐구하는 호모 사피엔스들의 노력이 빚어낸 이야기”
이정모, 서울시립과학관장

현재를 포착하고 미래를 통찰하는 시선!
“우리 모두는 별의 먼지에서 태어났다.
수많은 발견의 역사와 미래에 대한 전망이 이 한 권에 고스란히 담겨 있다”
숀 캐럴,《세렝게티 법칙》저자

세상 만물은 원자로 되어 있다. 칼 세이건의 아름다운 언어를 빌리면 “우리 모두는 별들로 이루어져 있다We are made of starstuff”. 인류가 품어온 가장 오래되고 거대한 질문인 존재의 기원에 대한 과학의 답이다. 뉴턴, 다윈, 아인슈타인 등 인류의 역사에 빛나는 업적을 쌓은 수많은 과학자들은 이 근본적인 의문을 풀기 위해 오랜 노력을 해왔고, 지난 수백 년 사이에 장족의 발전을 이루었다. 행성물리학과 지진학 분야에서 가장 영향력 있는 과학자 중 한 명이자 예일대학교 지구물리학 교수인 데이비드 버코비치David Bercovici는 깊은 학식과 특유의 명쾌한 문체를 십분 발휘하여 이 놀라운 여정을 한 권의 책에 담았다.
예일대학교 학부생들을 대상으로 한 과학 교양강의를 엮은 《모든 것의 기원The Originals of Everything》은 별과 은하의 탄생에서 생명과 진화, 문명에 이르기까지 우주와 인류의 역사를 바꾼 핵심적인 사건들을 중심으로 만물의 역사를 시간순으로 정리했다. 장구한 138억 년 우주의 역사를 탐구한 호모 사피엔스들의 수많은 발견의 역사와 미래에 대한 통찰을 담았다. 특히 책은 많은 과학자들이 우주와 생명의 신비를 풀기 위해 가설을 세우고 실험하며, 때로는 동료 과학자들과 경쟁하면서 진리를 찾기 위해 고군분투하는 이야기로 가득한데, 이처럼 저자는 모든 것의 기원에 다가가기 위해 노력한 과학자들의 면면과 현대과학의 성과를 간결하고 유쾌한 필치로 그려냈다. 이를 들여다보는 것만으로도 138억 년에 걸친 기원의 탐구에 즐겁게 동참할 수 있을 것이다.
저자는 특정 이론에 뿌리를 둔 검증 불가능한 가설이나 신화적 상상력, 옛날이야기 등을 경계하고, 측정 가능한 예측을 수반하는 과학적 가설과 검증 가능성을 과학이 갖추어야 할 최고의 덕목임을 강조하면서 과학이론 전반을 균형 있게 고찰했다. 이를 위해 여러 이론을 나열해 설명하기보다는 “하나의 테마가 이전 테마의 결과이자 다음 테마의 원인이 되도록” 새로운 이론이나 아이디어로 나아가는 과정을 극적으로 구성했다. ‘검증 가능한 커다란’ 가설을 통해 과학을 가르쳐온 그의 강의가 수많은 학생들에게 신뢰를 받으며 예일대학교 명강의로 꼽혀온 데에는 그의 유쾌한 입담과 대가의 여유도 있겠지만, 이처럼 “모든 과학적 이론과 가설은 증명을 통해 권위를 얻는다”고 강조하는 그의 엄정한 과학적 태도도 작용했을 것이다.
“기원을 추적한다는 것은 매우 과학적인 개념”이다. 하지만 과학적 사실은 끊임없이 바뀐다. 갈릴레오 시대에는 지구가 우주의 중심이라고 생각했지만, 지금은 명백히 지구가 태양을 돌고 있다. 과학적으로 사고하는 것은 우리가 생각하는 것이 언제든 틀릴 수 있다고 회의하는 것이다. 이 책이 제시한 답들도 완전무결한 것은 아니다. 우주와 생명의 기원이 다 밝혀지지 않았듯, 해결되지 못한 의문들은 의문인 채로 남겨두었다. 다만, 광활한 우주 속에 포함된 우리가 과연 어디까지 알고 있는지, 어떤 질문을 던질 수 있는지, 우리는 어디를 향해 가고 있는지를 큰 맥락에서 깨닫게 해주는 길잡이로서 이 책은 충분한 역할을 할 수 있을 것이다.


빅뱅, 별의 탄생, 원소의 생성, 태양계와 지구의 탄생, 생명의 탄생과 진화…
한 권의 책으로 떠나는 138억 년 우주여행

138억 년 우주의 역사를 러닝타임 24시간짜리 영화로 축약하면, 최초의 인간은 영화가 끝나기 0.04초 전에야 비로소 등장한다. 우리가 그려볼 수 있는 우주의 기원은 찰나의 순간이지만, 그럼에도 이 책은 인류의 지적 자산을 총동원해 우주, 생명, 인류, 문명의 역사를 큰 그림으로 그려보려는 의미 있는 시도들 중 하나다. 책은 총 여덟 개의 장에 걸쳐 연대순으로 조명한다. 첫 장에서는 우주의 기원을 설명하는 빅뱅과 우주의 팽창, 최초의 천체가 탄생하기 이전의 암흑기를 다룬다. 2장과 3장에서는 은하와 별의 생성을 주제로 별의 핵융합반응과 진화 과정을 살피고, 50억 년 전의 거대한 먼지구름에서 어떻게 태양계와 행성이 만들어졌는지 알아본다. 4장부터 6장까지는 지구로 관심을 돌려 지진학seismology적인 지구환경과 내부구조의 변화, 생명 탄생을 주요 주제로 다룬다. 지질구조판과 강한 자기장, 대기 흐름과 물의 순환 등의 원리를 통해 어떻게 지구만이 생명체가 번성할 수 있는 유일한 행성이 되었으며, 최초의 생명체가 어떻게 다세포 생물로 진화해갔는지 추적한다. 7장과 8장에서는 영장류에서 인류에 이르는 진화와 문명의 과정도 살펴본다.
저자는 현대우주론과 입자물리학, 지구물리학 등에 입각하여 ‘기원’에 얽힌 실타래를 풀어나간다. 특히 표준이론으로 인정되는 커다란 이론을 바탕으로 뼈대를 세우고, 신빙성 높은 이론들을 선택해 추론의 살을 더한다. 일례로 우주가 짧은 시간에 폭발적으로 팽창했다는 인플레이션이론inflation theory과 입자물리학의 ‘표준모형standard model’인 초끈이론superstring theory이나 고리양자중력이론loop quantum gravity에 기대어 빅뱅 직후의 우주 생성 과정을 설명하며, 통일장이론Unified Field Theory이나 만물이론Theory of Everything의 기여와 한계도 짚는다. 태양계가 납작한 원반 모양인 것에 대해서는 회전축과 원심력의 상쇄 작용인 회전원반이론에서부터 자기장설, 태양요동설에 이르기까지 학계의 다양한 가설을 언급하지만 정설로 인정받기 어려운 한계에 대해서도 과학적인 반증 과정을 보여준다.
우리가 알고 있는 우주의 역사는 일부분에 불과하다. 방사성 동위원소로 연대를 측정할 수 있게 된 19세기 말 이전까지 지구의 나이를 둔 격렬한 논쟁이 있어왔고, 20세기 초까지만 해도 천문학자들은 우리 태양계가 속한 우리 은하milky way가 우주의 전부라고 생각했다. 여전히 우주의 95%를 암흑에너지와 암흑물질이 차지하고 있으며, 별과 행성, 인간 등 우리가 그려볼 수 있는 물질은 5%에 불과하다. 더욱이 질량이 목성과 토성의 1/300배도 안 되는 지구가 어떻게 목성의 가장 큰 위성보다 2배 더 큰 위성을 거느릴 수 있는지, 지구상의 생명 진화에 중요한 역할을 하는 달도 아직 미스터리다. 생명체의 기원 또한 정설로 받아들여지는 이론이 없다. RNA분자에 기초하여 복잡한 DNA 체계로 진화했다는 ‘RNA 세계 가설RNA hypothesis’이나 지표면의 유기물 혼합 용액에서 발생했다는 ‘원시스프 가설primordial soup’, 간단한 세포 구조를 가진 원핵생물로부터 복잡한 구조를 가진 진핵생물로 진화했다는 ‘세포내공설endosymbiosis’ 등이 있지만, 생명 자체는 아직도 베일에 싸여 있다. 그럼에도 저자는 고전물리학에서부터 양자역학, 우주물리학, 입자물리학, 지진학 등 현대물리학과 인류학에 이르기까지 방대한 지식을 섭렵해 찾아낸 실마리를 바탕으로 과학의 첨예한 쟁점들과 아직까지 해명되지 않는 부분들까지도 조화롭게 설명하고 있다.

“우주의 기원은 곧 우리 자신의 기원이기도 하다”
세상의 기원을 탐구하는 호모 사피엔스들의 노력이 빚어낸 이야기

밤하늘을 수놓는 별이 가장 많이 만들어진 시기는 약 100억 년 전 우주의 암흑기가 막을 내리던 시점이다. 하지만 별은 지금도 생성되고 있으며, 특히 ‘창조의 기둥’으로 알려진 독수리 성운에서는 새로운 별과 태양계가 수시로 탄생하고 있다. 별이 태어나는 중요한 요인 중 하나가 중력이다. 우주공간은 우리가 아직은 관측할 수 없는 무수한 먼지와 수소, 헬륨 등의 가스가 존재한다. 이러한 성간 먼지interstellar가 모여 성운nebullar(라틴어로 구름)을 이루는데, 이 기체구름은 서로의 인력으로 주위 물질을 끌어들이면서 크기를 더욱 크게 만든다. 커진 기체구름의 내부는 중력으로 수축을 하면서 압력이 커지게 되고, 높은 압력은 중앙부를 뜨겁게 달구기 시작한다. 이렇게 질량이 커지고 밀도가 높아져 임계점에 다다르면 수소와 헬륨의 핵융합반응으로 인해 엄청난 빛과 열을 방출하게 된다. 이처럼 스스로 빛과 열을 내기 시작한 기체구름을 우리는 별이라 부른다.
별도 그 찬란한 삶을 마감하는 때가 온다. 연료를 소진하고 수명을 다하게 되면 점점 부풀어 올라 거대한 붉은 별이 된다. 적색거성red giant이다. 연료를 빠르게 소모하면서 거성의 중심부는 중력에 의해 수축하려 하고, 바깥쪽은 밖으로 나가려고 하면서 결국 최후의 순간에 초신성이 되어 대폭발을 일으킨다. 초신성 폭발 이후 별의 가운데 부분은 계속 압력이 가해져 원래 크기의 1/100로 쪼그라든 백색왜성white dwarf 또는 중성자별neutron star, 혹은 엄청난 중력으로 빛마저 빨아들이는 ‘블랙홀black hole’이 되면서 종말을 맞이하게 된다. 그리고 그렇게 폭발한 별은 다시 먼지와 가스가 되어 다른 새로운 별과 행성계를 위한 밑거름이 된다.
우리의 삶도 별의 생성과 소멸의 궤적을 닮았다. 장대한 우주의 이야기는 우리의 이야기이며 우주의 기원은 우리의 기원이기도 하다. 우리의 입장에서 인간은 우주에서 특별한 존재이길 바라지만, 138억 년을 이어온 자연의 법칙에는 인간을 특별 대우한다는 예외조항은 없다. 하지만 자연의 법칙은 쉽게 변하지 않기 때문에 과거의 걸어온 길을 토대로 앞날을 예측하는 것은 가능하다. 과학자들이 애써 만물의 기원을 밝히려는 이유가 여기에 있다.
요즘 우리 시대 교양의 새로운 강자로 과학이 부상하고 있다. 출판시장을 비롯해 각종 언론매체의 칼럼이나 심지어 TV프로그램에서도 과학 대중화의 신호들이 종종 드러나고 있다. 어쩌면 그동안 우리가 필요로 했던 것은 과학의 업데이트된 지식이나 정보가 아닌, 삶의 문제와 연관한 과학의 통찰이지 않을까. 세상의 기원을 탐구하는 호모 사피엔스들의 치열한 도전과 지성에 관한 이야기가 궁금하다면《모든 것의 기원》이 성실한 답이 될 것이다.

린다 엘킨스탠턴(애리조나주립대학교 지구우주탐사학부 학장)
와인 한 잔 따라놓고 친구와 대화를 나누는 분위기에서 들려주는 우주 만물의 역사. 세계적인 학자
가 구사하는 겸손한 유머도 책의 재미를 더한다.

더그 맥두걸(캘리포니아대학교 지구과학과 교수)
명쾌하고 간결하면서 이해하기 쉽고, 열정과 유머가 넘친다.

숀 캐럴(이론물리학자, 《다세계》 저자)
우리 모두는 별의 먼지에서 태어났다. 수많은 발견의 역사와 미래에 대한 전망이 이 한 권에 고스란히 담겨 있다.

이정모(국립과천과학관장)
우리 호모 사피엔스가 다른 동물, 특히 여타 유인원들과 다른 결정적인 차이는 뇌다. 뇌의 차이는 이
야기로 드러난다. 사람만이 이야기를 만들고 이야기를 통해 지식과 지혜를 다음 세대에 전달할 수 있다. 그리하여 우리는 모두 선배의 어깨 위에서 시작할 수 있게 되었다. 생명의 기원은 하나, 생명을 이루는 모든 원소들은 별에서 왔다. 그리고 그 별들을 이루는 수소와 헬륨은 빅뱅의 순간에 만들어졌다. 이것을 설명하기 위해서는 무수히 많은 교과서가 필요하다. 모두 읽을 엄두가 나지 않는다. 하지만 우리는 이야기를 만들어내는 호모 사피엔스가 아니던가. 모든 것의 기원을 단 한 권의 책에 꾹꾹 눌러 담았다. 우주가 가장 잘한 일은 호모 사피엔스를 빚어낸 것이다.

서문
1장 우주와 은하
2장 별과 원소
3장 태양계와 행성
4장 지구의 대륙과 내부
5장 바다와 대기
6장 기후와 서식 가능성
7장 생명
8장 인류와 문명
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감사의 글
옮긴이의 말
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우주의 역사는 거꾸로 써나가는 것이 제일 좋다. “사역 의주우……”처럼 글자를 거꾸로 쓰자는 말이 아니라, 태초부터 지금까지 일어났던 사건들을 시간의 역순으로 거슬러가보자는 뜻이다. 종교적이건 과학적이건 간에, 사람들이 우주창조설에 관심을 갖는 이유는 ‘나’라는 존재의 기원이 궁금하기 때문이다. 지난 7,000년 동안 기록된 역사와 고고학적 증거를 종합해볼 때, 인간은 약 700만 년 전에 처음 등장한 것으로 추정된다. 동물은 인간보다 6억 년쯤 먼저 등장했고 최초의 생명체는 동물보다 30억 년 먼저 출현했으며, 태양계와 지구는 이보다 10억 년쯤 전에 형성되었다. 우주에 시간이 처음 흐르기 시작한 시점은 여기서 또 90억 년을 거슬러 올라간다. 우주의 역사를 러닝타임 24시간짜리 영화로 축약하여 필름을 거꾸로 돌려보면 엔딩크레딧이 지나가고 4/100초 후에 최초의 인간이 등장하고, 1시간을 더 기다리면 최초의 동물이 등장한다. 지구와 태양계의 탄생 비화를 보려면 다시 7시간을 기다려야 하며, 여기서 16시간을 더 기다려야 우주가 탄생하는 장관을 볼 수 있다._ 【서문】 7~8p

이 책의 제목은 ‘모든 것의 기원’이지만, 대상을 아무렇게나 고른 것은 아니다. 하나의 테마는 이전 테마의 결과이자 다음 테마의 원인이 되도록 순서를 배치했다. 생명의 구성 요소는 지구의 공기와 바다, 그리고 바위에서 비롯되었으며, 이들의 원래 신분은 성간星間 먼지interstellar dust였다. 이 먼지의 구성 원소들은 빅뱅Big Bang과 함께 탄생하여 기체 형태로 부유하다가 중력으로 뭉쳐서 거대한 별이 되었다. 그리고 태양과 거의 비슷한 시기에 형성된 지구에서는 바다와 대기, 지각, 내핵 등이 복합적으로 작용하여 복잡한 생명체가 탄생했다. _ 【들어가는 말】 16p

결국 당신의 몸을 이루고 있는 모든 원자들은 과거 어느 날 별에서 만들어진 것이다(단, 물에 포함되어 있는 수소는 빅뱅 직후에 만들어졌다). “별의 후손”이라고 하면 무슨 외계인이나 신성한 존재를 떠올리지만, 사실은 우리가 별의 직계 후손인 셈이다. _ 【2장 별과 원소】 55p
모든 행성은 작은 먼지 덩어리를 먹어치우면서 몸집을 키워왔으므로 어중간한 크기에서 큰 덩어리로 자라려면 먹성도 좋아야 하지만, 그에 못지않게 먹는 속도도 빨라야 한다. 그렇지 않으면 사방에 음식이 널려있는데도 미처 다 먹지 못하고 원시 태양으로 빨려 들어갈 것이다. 작은 먼지 덩어리가 살아남으려면 크기가 1m 남짓한 시기를 수백 년 안에 넘겨야 한다. 사람에 비유하면 사춘기를 단 며칠 만에 끝내야 한다는 뜻이다. _ 【3장 태양계와 행성】 78p

지질구조판과 액체 상태의 바다가 상호 의존적이었다면, 닭과 계란의 기원설과 비슷한 질문을 제기하지 않을 수 없다. “어느 쪽이 먼저 생겼는가?” 이것은 지구과학에서 가장 중요한 질문 중 하나이다(물론 빅뱅만큼 중요한 질문은 아니다). 이 질문에 답하려면 지질구조판과 바다가 처음 형성된 시기와 형성 과정을 알아야 하는데, 지금까지는 감질나는 가설만 제기되었을 뿐이다. _ 【4장 지구의 대륙과 내부】 126p

인간에 의한 기후변화를 문제 삼는 이유는 지구를 걱정하기 때문이 아니라 인간을 걱정하기 때문이다. 인간은 먼 조상부터 추운 날씨에 줄곧 적응해왔기에, 지구의 일부에 불과한 서식 가능 지역이 따뜻해지는 것을 원치 않는다(다른 동물의 생존도 걱정하는 척하고 있지만, 급박한 상황에서는 언제나 인간이 우선이다). 그러나 우리가 환경을 아무리 망쳐놓아도 지구는 적어도 앞으로 수백만 년 동안 멀쩡하게 유지될 것이다. 과거에도 그랬듯이 지질구조판은 인간이 내뿜은 이산화탄소를 흡수하여 정상적인 상태로 되돌려놓을 것이다. 인간의 입장에서는 시간이 너무 오래 걸린다는 것이 문제지만, 지구는 인간의 생존 여부에 아무런 관심도 없다. _ 【6장 기후와 서식 가능성】 205p

기술과 의학으로 무장한 인간은 지난 수십 억 년 동안 누구에게나 적용되어왔던 자연선택의 섭리를 교묘하게 피해왔다(선진국일수록 심하다). 그러나 자원이 고갈되어 자연선택을 더 이상 피할 수 없게 되면, 가장 하찮게 여겼던 미생물의 먹이로 전락할 것이다(더 과격하고 적나라하게 쓰고 싶지만, 사전검열(?)에 걸릴 것 같아 자제했다. 커트 보니것Kurt Vonnegut의 추종자들에게 양해를 구한다). 사실 이것은 탐욕이나 나태함의 문제가 아니다. 주어진 자원을 무분별하게 낭비하는 것은 경쟁자가 없는 생명체에게 흔히 나타나는 성향이다. 실험용 페트리 접시에 박테리아를 넣어두면 음식과 에너지를 마구 소모하다가 자원이 고갈되면 모두 굶어죽는다. 여기에 이유 같은 것은 없다. 살아가는 방식이 원래 그렇다. _ 【8장 인류와 문명】 260p