천문학자들의 잉여질

* 오~ 굉장히 오랜만에 천문 분야에 짤막한 글을 하나 올리게 됐다.

1. 지구의 자전을 따라가며 관측한 최장시간 개기 일식 (콩코드)

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1973년 6월 30일, 로스 앨러모스 국립 연구소 소속의 과학자들은 그 당시 최첨단 기술의 산물이요, 운임도 상상을 초월하게 비쌌던 콩코드 초음속 여객기를 전세 냈다. 그리고 그걸 타고 공중에서 개기 일식을 관측했다. (공교롭게도 과학자들의 국적이 미· 영· 프여서 콩코드 개발사의 국적과도 일치했었음)

콩코드는 극심한 공기 저항을 뚫고 무리하게 고속을 추구하느라 연료 소모가 너무 심했으며, 비행 후에 기체의 유지보수 비용도 많이 들었다. 그런 주제에 승객은 100여 명 남짓밖에 못 태웠으니, 1인당 운임은 기존 아음속 여객기의 1등석 이상으로 비싸질 수밖에 없었다.

낮은 연비로 인해 항속거리도 짧은지라, 콩코드는 대서양은 건너도 태평양은 직항으로 횡단할 수 없었다. 우리나라에서 콩코드가 취항했다면, 1990년대 이전처럼 끽해야 괌 내지 앵커리지 정도나 가지, 뉴욕이나 LA까지 곧장 갈 수 없었다. (콩코드 여객기가 마케팅 홍보 차원에서 지난 1976년 11월 9~10일엔 우리나라도 방문해서 김포 공항에 착륙한 적이 있었음.. ㄲㄲ)

허나, 마하 2라는 속도는 압도적인 매력이기도 했다. 전투기의 속도로 비행하는 여객기라니.. 얘는 적도에서의 지구 자전 속도보다도 더 빠르게 날 수 있었다. 자전 방향을 거슬러서 동쪽에서 서쪽으로 날아가면, 서쪽으로 넘어가던 해가 도로 거슬러 올라오는 광경을 볼 수 있었다.

그러니 천문학자들이 이런 생각을 하게 됐다. 지표면에서는 지구의 자전 때문에 개기일식을 겨우 몇 분 동안밖에 볼 수 없는 반면, 저 콩코드 여객기 안에서 우리도 지구의 자전을 거슬러서 계속 같은(?) 지점에 있으면 일식을 더 오래 관측할 수 있을 거라고 말이다.

그래서 이 사람들은 콩코드 여객기를 빌려서 각종 관측 장비들을 실었다. 이 콩코드는 무슨 관광버스.. 아니, 관광기 노릇을 하면서 평소에 여객용으로 전혀 다니지 않던 적도 부근의 인도양-아프리카-대서양 구간을 날았다. 과학자들은 콩코드 특유의 그 자그마한 창문을 통해 개기일식을 무려 74분 동안 관측할 수 있었다고 한다.
이때는 석유 파동이 아직 발생하기 전이고 기름값이 아주 쌌기 때문에 이런 덕질 돈지랄도 할 수 있었다.

2. 태양계 밖에서 지구를 바라본 모습 (보이저 1호)

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이건 태양계 외행성 탐사선인 보이저 1호가 무려 해왕성을 통과하고도 1년이 더 지났던 1990년 2월 14일에 찍은 사진이다.
인류가 만든 물건 중에서 지구에서 가장 멀리 떨어져 있는 놈이 바로 보이저 1호인데, 얘는 그에 걸맞게 세상 만물 중에 지구를 가장 멀리서 보고 찍은 사진을 전해 준 것이다.

1969년, 아폴로 8호가 지구를 찍은 “Earthrise(지구돋이)”라는 사진이 매우 유명하듯, 보이저 1호가 찍은 저 사진은 “The Pale Blue Dot(희미하고 푸르스름한 점)”이라는 이름으로 유명세를 탔다.
우리가 사는 지구라는 터전도 우주라는 거시세계에서는 얼마나 작고 보잘것없는 존재에 불과한지를 일깨우는 매우 의미심장한 작품이다.

이 사진은 NASA의 보이저 프로젝트에 관여하고 있던 유명 천문학자 겸 과학 저술가인 ‘칼 세이건’의 적극적인 제안 덕분에 찍힐 수 있었다고 한다.
그 당시에 지구와 보이저 호는 이미 60억 km가량이나 떨어져 있었으며, 신호를 보내는 데만 5시간이 넘는 상태였다. 지상 기지에서 실시간으로 카메라 영상을 확인하고 렌즈의 위치를 바꾸는 기동 따위는 가능하지 않았다. 사용 가능한 자원이 극도로 제한되어 있으니, 그 어떤 지시를 내리더라도 절대적으로 신중해야 했다.

그 와중에 미지의 세계인 태양계의 바깥을 하나라도 더 촬영해도 모자랄 판에, 반대로 지구가 있는 뒤쪽을 촬영하는 건 리스크가 컸다. 태양 쪽을 향해서 카메라를 잘못 구동하다가 기기를 망가뜨릴 수도 있었다. 이건 한가로운 덕질 잉여질처럼 비쳐질 수도 있었다.

그러나 다행히 저 사진은 별 문제 없이 찍힐 수 있었다. 칼 세이건의 제안 덕분에 인류는 지구를 저렇게 멀리서 찍은 진귀한 사진을 얻을 수 있게 되었다. 이것도 보이저 2호가 전해 준 천왕성이나 해왕성 사진 만만찮게 의미심장하지 않은가?

그리고 칼 세이건은 마냥 비현실 감상적 낭만적인 과학 덕후인 건 아니었다. 과학 분야의 행정가로서 국민 세금 아까운 줄도 알았으며, 무리한 유인 달 탐사의 반복에 대해서는 오히려 반대 소신이었다. 유인 달 탐사를 한 번 할 비용으로 무인 달 탐사는 n번씩 하면서 더 많은 발견을 할 수 있기 때문이라고..

보이저 1호에 장착되었던 카메라는 저 사진의 촬영을 끝으로 영구봉인되었다고 한다.
사실, 얘는 발사된 지 무려 40년이 넘었고, 이제 언제 교신이 끊기더라도 이상할 게 없는 노인학대 상태이긴 하다. 그나마 이렇게 오래 교신이 가능한 건 태양광이 아니라 물질 그 자체로부터 초월적인 에너지를 내는 원자력 전지 덕분이다.

3. 텅 빈 우주 공간에 찍힌 은하들의 모습 (허블 우주 망원경)

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‘허블 우주 망원경’이라고.. 인공위성 형태인데 여느 첩보· 통신 위성들처럼 지구 쪽을 촬영하는 게 아니라, 우주를 촬영해서 영상을 보내 주는 ‘이동식 천문대’가 있다.
얘는 1990년 4월 말에야 발사돼서 활동을 시작했으니, 아까 그 보이저의 지구 사진과 등장 시기가 비슷하다.

지구에서 우주를 관측하는 건 낮과 밤, 구름과 날씨, 대기에 의한 산란, 주변의 각종 불빛 때문에 애로사항이 매우 많다. 오죽하면 도시에서는 이제 별도 거의 볼 수 없는 지경이 됐을 정도이다. 천문대를 도심과 최대한 떨어진 오지의 산꼭대기에다 건설해 보지만, 이것도 사진의 품질을 올리는 데 한계가 있다.

보통 이공계에서 공기가 방해물로 작용하는 건 십중팔구 운동하는 물체에 대한 ‘공기의 저항’이다. 극한의 고속을 다루는 항공 우주 공학에서는 열까지 걱정해야 할 정도로 저항이 극심해진다. 그런데 천체 관측은 물체의 운동과는 전혀 무관하면서 지구 대기의 방해를 받는 영역이라는 것이 참 흥미롭다.

하긴, 물은 아무리 티없이 맑고 투명하더라도 일정 깊이 이상이 되면 빛조차 전혀 들어오지 않게 되니.. 유체는 빛의 진행 속도를 느리게 하고 진행 방향을 바꾸고, 더 나아가 빛을 차단하는 효과가 있긴 해 보인다.

그런데 아예 지구 대기권의 밖에서.. 우주에서 우주를 관측하면 저런 한계를 전혀 받지 않으면서 지구에서는 감히 상상도 할 수 없는 고품질의 관측 사진을 얻을 수 있다.
그 반면, 단점은??? 그야말로 상상을 초월하는 비용...

이거 뭐 일반 야구장과 ‘돔 구장’의 차이가 문득 떠오른다. 후자도 날씨에 구애받지 않고 언제나 야구 경기가 안정적으로 열리게 해 주지만, 건설과 유지보수 비용이 정말 살인적이라는 점에서 약간 비슷한 관계인 것 같다.

허블 우주 망원경은 우리 돈으로 환산하면 수천억~조 단위의 예산이 투입되어 개발되고 발사됐다. 하지만 얘는 만들어 내는 결과물이 워낙 압도적이고 탁월하기 때문에 전세계의 천문학자들이 한 번쯤 사용해 보고 싶어하는 로망의 대상이 됐다. NASA에서는 세계로부터 들어온 관측 신청서들을 검토한 뒤, 1년 단위로 망원경 운영 스케줄을 짠다고 한다.

그런데 그 와중에.. 1995년에 ‘로버트 윌리엄스’라는 천문학자는 예약이 꽉 찬 그 비싸고 귀한 허블 우주 망원경을 이용해서 특정 천체나 은하가 아니라 아무것도 없는 텅 빈 우주 공간을 쭉 zoom 당겨서 찍어 보면 어떨지 제안했다.

이건 아무 성과 없이 망원경의 막대한 운영 비용만 날리는 돈지랄로 끝날 수도 있는 도박 모험이었다. 더구나 극도로 어두운 우주에서의 촬영은 무슨 지구에서 셀카 찍듯이 찰칵 한 번으로 금방 끝나는 것도 아니었다. 최하 며칠 이상씩 노출을 하며 기다려야 했다.

그래서 이 제안은 가성비가 거센 찬반 논쟁의 대상이 됐지만.. 그래도 끝내는 승인되어 촬영이 시행되었다. 그런데 결과물을 들여다보니, 성경에 나오는 “깊은 데로 그물을 던져라” 같은 이변이 벌어졌다.
사진에는 무려 3천 개에 달하는 은하들의 모습이 담겼다~! 이 사진은 “Hubble Deep Field”라는 이름이 붙어서 세계의 천문학계를 발칵 뒤집어 놓았다.

우주라는 건 저기뿐만 아니라 아무 데나 대고 촬영해도 별, 아니 은하들이 우리가 차마 상상도 하기 어려울 정도로 많이 깔린 거시세계였던 것이다.
저 사진은 인류가 까마득히 가장 먼 지점을 관측한 결과물이라는 기록을 수립했다.

참고로..
(1) 지구도 쉴 새 없이 자전과 공전을 하지만 허블 우주 망원경은 지구를 도느라 지표면보다 더 빠르게 움직인다. 얘는 이 상태로도 카메라가 같은 목표물을 꾸준히 관측할 수 있도록 렌즈의 시선을 시시각각 수정하는 시스템이 갖춰져 있다.

(2) 그리고 허블 우주 망원경은 엄청 먼 거리에서 엄청 크고 빛도 내는 별이나 은하를 촬영하는 것에 맞춰져 있다. 그럼 지구에서 관측하기 몹시 힘든 천왕성, 명왕성, 해왕성 같은 걸 이 망원경으로 볼 수는 없을까? 더구나 천왕성은 보이저 2호가 다녀가던 당시에 사진을 굉장히 흐릿하게밖에 못 찍었는데 말이다.
답을 말하자면, 그건 못 하라는 법은 없지만 가성비가 맞지 않기 때문에 안 한다.

목성의 흐릿한 고리 정도는 지구에서는 제대로 관측하기 매우 어렵지만 허블 우주 망원경을 동원하면 더 선명히 볼 수 있다. 그러나 지구의 천문대보다만 나은 결과가 나올 뿐, 천왕성· 해왕성· 명왕성 같은 건 어차피 보이저 2호나 뉴 호라이즌스의 근접 촬영을 능가하는 작품이 나오지는 못한다고 한다.
결국 탐사선과 우주 망원경은 서로 용도와 임무가 다른 셈이다. 저격 소총과 자주포가 용도가 다른 것만큼이나 다르다.

Posted by 사무엘

2021/12/31 08:36 2021/12/31 08:36
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흥미로운 과학사 에피소드

※ 세균의 발견, 비타민의 발견

1. 19세기는 인류가 미생물과 세균을 막 발견하고, 생물의 자연발생설을 완전히 떠나 보낸 시기였다.
독일에서는 로베르트 코흐가 1880년대에 탄저병, 결핵, 콜레라의 원인균을 최초로 발견해 냈는데, 같은 나라의 '막스 폰 페텐코퍼'라는 과학자는.. 위생학의 거장이었음에도 불구하고 세균설을 믿지 않았다. 더러운 물을 덮어놓고 마셔서 생물학적 세균이 아니라 화학적으로 해로운 독 때문에 탈이 나는 거라고 생각했던 것이다. 그게 아니면 유전병 또는 영양 결핍 따위..

그는 자기 주장을 입증해 보이겠다면서 콜레라 세균을 일부러 잔뜩 모아 놓은 맑은(?) 물을 공개적으로 원샷까지 했다.. =_=;; 그랬는데 그는 며칠(3~4일-_-) 설사만 약간 좀 하더니 멀쩡하게 나았다. 선천적으로 위장이 튼튼하고 면역력이 강했던가 보다.

그는 기고만장해서 자기 제자(루돌프 에머리히)한테까지 그 물을 먹였다. 불쌍한 그 제자는 죽을병을 끙끙 앓다가 간신히 살아났다.;;
그래도 페텐코퍼 아재는 죽을 때까지 자기 신념을 굽히지 않았다.
더러운 물 때문에 콜레라가 창궐한다는 것까지는 맞았다. 단지 더러운 물에 병균이 산다는 사실을 인정하지 않았을 뿐...

2. 그 다음으로 20세기에는 인류는 세균에 이어 비타민과 바이러스라는 것까지 발견해 냈다.
일본에서는 '모리 오가이'라고 문과 배경에다가 의학· 생리학을 두루 섭렵하여 일본군 육군 군의관을 역임한 꽤 똑똑한 사람이 있었는데.. 그는 군대에서 비타민 B의 결핍으로 인해 발생하는 각기병까지도 세균성 질환이라는 견해를 고집했다. 그래서 예방을 위해 식단 개선이 아니라 그저 근성으로 내무반 위생 검열만 빡세게 시켰다.

이 때문에 러일 전쟁 때 통계에 따르면 육군에서만 25만 명이나 되는 각기병 환자가 발생했으며, 이 중 약 2만 8천여 명이 사망했다. 이 환자 및 사망자는 거의 다 육군이었다. 오히려 식단이 더 열악했을 해군이 경험적으로 잡곡밥 처방을 하고 있어서 각기병 환자가 별로 없었다.
인품이 훌륭하고 자기 선에서의 능력도 뛰어났지만 실책으로 많은 병사들을 죽이는 흑역사를 남겼다는 점에서는 노기 마레스케 장군과도 비슷해 보인다. 이 사람도 죽을 때까지 비타민 B 결핍증이라는 걸 받아들이지 않았다고 한다.

* 파리와 구더기가 같은 종의 생물이라는 걸 모르고, 반드시 흐르는 물에 손을 씻어야 하는 이유를 모르던 시절, 무작정 피를 빼내기만 하다가 생사람 잡던 시절부터 시작해서 인류의 위생 보건 지식과 노하우는 비약적으로 발전해 왔다.;;

물리학에서는 19세기 말에 X선, 방사선 따위가 발견되고 양자역학이 태동하기 시작한 반면, 생물학은 비슷한 시기에 미생물과 세균의 존재가 연구되기 시작했으며 저명한 학자들 사이에서도 아직 저런 논쟁이 오갔다는 점을 생각해 보자. 바이러스도 아니고 세균은 양성자 중성자보다는 덩치가 훨씬 더 큰 놈일 텐데.. 그만치 생물은 무생물보다 연구하기 더 어렵고 까다롭기 때문일 것이다.

※ 지구의 나이, 우주의 나이

1. 미국의 클레어 패터슨이라는 과학자는 납 농도만 죽어라고 측정하다가 지구의 나이 대략 45.5억 년을 계산해 내는 업적을 남겼다. 이게 1940년대 말의 일이며, 그 이후로 지질학· 천문학에서 몇억, 몇천만 년 전 이러는 것들은(Before Present) 편의상 1950년 1월 1일로부터 그만치 전이라는 뜻으로 관행이 정착됐다. 컴퓨터의 유닉스 원년인 1970년 1월 1일보다 정확하게 20년 더 전이다.

이 사람은 실험 중에 다른 모든 변인을 통제했는데도 납 농도 측정이 정확하게 안 되고 뒤죽박죽인 이유를 캐다가.. 자동차 배기가스 때문에 공기 중의 납 농도가 미세하게 증가하고 있다는 걸 덤으로 알아내기도 했다.

납이야 인체에 매우 해로운 중금속이니.. 이 사람 덕분에 1970년대 이후부터 무연 휘발유가 따로 개발되게 되었다. 그 미세한 변화를 어떻게 감지하고 인과관계까지 파악한 걸까?
자외선(오존층 파괴), 이산화탄소만큼이나 나름 지구를 구한 셈이다.

2. 1964년, 벨 연구소에서 근무하던 연구원 둘(윌슨과 펜지어스)은 인공위성으로부터 신호를 받아야 하는데 사방팔방에서 감지되는 정체 모를 미세한 잡음 때문에 무진장 고생하고 있었다. 안테나를 아무리 닦고 광 내도 잡음은 없어지지 않았다.

그런데 알고 보니 이 잡음의 정체는 우주를 균일하게 가득 채우고 있는 아주 미약 미세한 열복사 전자기파였다. 지구의 운동, 계절 따위와 무관하게 모든 방향에서 거의 같은 세기로 도달했다. 즉, 얘는 태양계 바깥에서 온 놈이라는 뜻이다.
이것은 우주의 기원과 관련하여 대폭발설, 일명 빅뱅 이론을 입증하는 결정적인 증거로 인정받았다. 우주는 첫 시작이 있고 대폭발이 일어난 뒤 지금까지 엄청난 속도로 팽창하고 있다. 대폭발이 있었던 시점은 약 133억 년 전으로 여겨진다.

중세 때 천동설과 지동설이 대립했다면, 근현대의 천문학계에서는 정상우주설과 빅뱅이 대립하는 거나 마찬가지였다. 그랬는데 이런 상상을 초월하는 관측 덕분에 결과는 빅뱅의 KO승.. 이게 얼마나 대단한 발견이었으면, 저 두 사람은 지구를 구한 클레어 패터슨도 못 받은 노벨 상을 받았다.

* 납과 전파 잡음. 지구와 우주에서 십억 년을 넘는 연대기를 측정하는 실험엔 실험을 방해하던 외부 요인과 뭔가 ‘우연’이 있었다는 공통점이 존재한다.

Posted by 사무엘

2021/09/20 08:35 2021/09/20 08:35
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화학 이야기

물리학이 작용 반작용이 어떻고 하다가 전자기력, 핵력 따위를 다룬다면, 화학은 산과 염기가 어떻고 극성과 무극성(수용성 지용성..), 유기물과 무기물이 어떻고를 논하는 꽤 오묘한 과학 분야이다.
다만, 화학과하고 화학공학과는 일반 음대와 실용음악, 물리학과와 기계/전자공학, 심지어 언어학과 문예창작(!!)이 다른 것 이상으로 공부하는 것과 지향하는 바가 매우 다르다.;;;

20세기 이래로 인류가 누리는 복 중 하나인 합성섬유와 플라스틱, 냉장 냉동 시설의 냉매, 휴대용 전자기기에서 쓰이는 고성능 배터리, 이것 말고도 각종 저렴한 인조 물질들을 존재 가능하게 한 것이 화학이다.

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위의 다이어그램에서 파랑이 아닌 주황색 화살표는 아무래도 물리보다는 화학의 비중이 더 큰 영역이라 생각된다.
그림에서 반영되지는 않았지만, 열을 효율적으로 내기 위해서 연료를 잘 정제하는 것도 응당 화학의 몫일 테고.. 그러니 화학 회사는 전지 쪽이든 석유 쪽이든 '에너지 기업'이라는 이미지가 좀 있다.

비전공 화알못이긴 하지만 개인적으로 화학에서 굉장히 의미심장 대단한 변화/발견이라고 생각하는 건 다음과 같다.

1. 산과 염기 정의의 확장

전자기학에서 + -라는 양극을 다루는 것과 비슷하게 화학에서는 산과 염기라는 상극 개념이 있다. 그런데 그걸 엄밀하게 정의하는 게 은근히 난감했다.
처음에는 물에 용해됐을 때 H+ 이온을 내놓는 물질이라고 비교적 단순하게 정의됐는데(19세기 아레니우스의 정의).. 나중에는 그것만으로는 한계가 있었다(예: 수용액이 아닌 곳에서는?).

그래서 화학에서도 산· 염기의 특성을 더 미시적으로 규정한 새로운 정의가 등장하게 되었다. 비전공자로서 본인이 기억하는 건 루이스의 정의 정도가 전부이다.
이런 게 물리로 치면 미터와 초의 정의가 더 엄밀하게 바뀌는 것과 비슷하고, 수학에서 음수의 거듭제곱이나 로그, 팩토리얼, 제타 함수 따위를 대수적으로 확장하여 정의하는 것과 비슷해 보인다.

스타에서 디바우러가 뱉어내는 독성 물질이 설정상으로는 산성의 독액이다.;;
글쎄, 황산 염산에 비해 강염기가 금속을 녹인다는 말은 딱히 못 들어 본 것 같다. 하지만 생체 단백질을 녹이는 성능은 염기도 산보다 더하면 덜하지 결코 못하지는 않다.

그나저나 염기하고 '알칼리'의 차이는 뭐지..?? 단순 별칭인가?
원래는 동일한 개념인데 지질학인가 특정 분야에서는 둘을 약간 다른 용도로 구분해서 쓰지 싶다.

2. 유기물의 합성

인류는 연금술을 이용해서 구리에서 금을 '저렴하게' 인위로 만들어 내는 건 성공하지 못했다.
(오늘날은 뭐.. 입자 가속기 돌려서 원자 단위의 조작을 가해서 금을 이론적으로 만들어 낼 수는 있다..;; 하지만 실패 확률이 매우 높고 초극미량밖에 안 생기는데 비해 가속기 돌리는 비용은 가히 살인적.. 그냥 금은방에서 금 현물을 구입하는 게 더 쌀 정도로 가성비가 안 맞을 뿐이다. 물질을 원자 수준에서 본성을 유지시키는 원초적인 힘은 매우 매우 어마어마하게 강하기 때문에 현대의 과학 기술로도 제어하고 조작하기가 몹시 어렵다.)

그 반면, 인간이 금 생성 대신 다른 영역에서 성공한 것이 있는데.. 바로 요소라는 유기물을 실험실에서 자체적으로 합성해 낸 것이다.
그 전에는 고온에 노출됐을 때 곱게 녹고 달궈지고 증발하기만 하는 물질과(비등점), 불이 붙어서 에너지를 내며 활활 타고 재가 되는 물질(발화점).. 동식물 생명체로부터 유래된 물질은 근본이 서로 완전히 다르다고 여겨졌다. 그런데 그 통념이 깨지게 됐다. (플라스틱만 해도 열가소성 수지와 열경화성 수지로 나뉘는 걸 생각해 보자~!)

금을 인위로 만드는 것과 동급으로 불가능이라고 여겨졌던 유기물의 인위 합성(무기 화합물로부터)은.. 프리드리히 뵐러라는 독일 화학자가 1828년에 최초로 성공했다. 수학으로 치면 초월수임이 최초로 증명된 수, NP 완전 문제임이 자가증명된 최초의 문제와 비슷한 지위라 할 수 있겠다.

이것은 연소와 관련하여 플로지스톤설이 부정되고, 생명의 자연발생설이 부정되고, 빛의 속도가 유한하다는 것이 알려진 것과 비슷한 급의 혁신이었다. 19세기에 물리학에서 전자기학이 새로 태동한 것처럼, 화학에서는 복잡한 탄소 화합물의 분자 구조를 다루는 유기화학이라는 난해한 분야가 이때부터 시작됐다. 그리고 요소 말고 다른 유기물들도 실험실에서의 합성 성공 사례가 봇물 터지듯이 쏟아져나왔다.

3. 암모니아, 아세톤의 합성

역시 독일의 화학자인 프리츠 하버는 1909년, 공기 중의 질소로부터 암모니아를 합성하는 공법을 개발했다. 이 덕분에 질소 비료를 원하는 만치 인위로 대량 생산할 수 있게 됐고 콩이나 휴경 같은 자연 요법 없이도 지력을 유지하며 농사를 계속해서 지을 수 있게 됐다.

이건 정말 '공기로부터 빵을 만드는 기적'을 행한 거나 마찬가지였다. 식량 생산이 인구 증가를 못 따라간다는 맬서스 트랩이 이 업적 덕분에 불식되었다.
그래도 이 사람도 구리로 금을 만들지는 못했기 때문에 조국 독일의 1차 대전 패전 배상금을 갚기 위해서 바닷물을 대량으로 증발시켜서 거기 녹아 있던 금을 추출할 생각을 했었다.. 하지만 이건 가성비가 안 맞아서 곧 포기..

비슷한 시기에 '하임 바이츠만'이라는 영국계 유대인 화학자는 또 다른 유기물인 아세톤을 인위로 합성하는 방법을 개발해서 화약의 대량 생산과 1차 대전 연합국의 승전에 큰 기여를 했다.
그는 그거 보답으로 유대인들이 들어갈 팔레스타인 땅을 요구했고, 훗날 이스라엘의 초대 대통령까지 됐다. 프리츠 하버와 하임 바이츠만의 비교는 수 년 전에 이미 한 적이 있으니 여기서는 그냥 링크로 대체하겠다. (☞ 링크)

20세기 전반은 정말 화학 강세였던 시절 같다. 정확하게는 화학공학..

Posted by 사무엘

2021/06/07 08:33 2021/06/07 08:33
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자연에 존재하는 모든 힘(= 질량을 가진 물체의 속도를 달라지게 만드는 그 무언가)이라는 것은 그 근원 내지 본질이 (1) 중력, (2) 전자기력, (3) 약한 핵력, (4) 강한 핵력이라는 넷 중 하나로 귀착된다.

1. 중력

솔직히 중력 하나를 발견하고 개념과 공식을 정립한 것만으로도 인류는 정말 위대한, 엄청난 발상의 전환을 경험했다. "사람이 땅으로 떨어진다"가 "지구가 사람을 끌어당기는 것이다, 아니 지구와 사람이 서로 끌어당기기는 하는데, 그 힘의 차이가 한쪽이 너무 넘사벽이기 때문에 일방적인 것처럼 보일 뿐이다."로 바뀐 것이기 때문이다.

이를 계기로 인류는 질량과 무게라는 걸 구분해서 생각할 수 있게 되었고, "지구가 둥글다면 지구의 아래쪽에 있는 사람은 어떻게 떨어지지 않을 수 있는데?" 같은 걸 궁금해할 필요가 없게 됐다. 우주는 이차곡선, 일명 원뿔곡선 궤적 운동이 만연한 공간이라는 것이 수학적으로 깔끔하게 규명됐다. 천동설이 완전히 확인사살 당한 건 덤..

그리고 물체의 운동을 수학적으로 엄밀하게 기술하는 과정에서 지금까지 떡밥 수준으로나 나돌고 학자마다 표기 방법도 제각각이던 '미적분학'이라는 것이 학문으로서 체계적으로 정립됐다. 여러 물체 중 진자의 운동은 정확하게 움직이는 괘종시계를 만드는 것과 관계가 있었다는 게 흥미롭다.

뉴턴으로 대표되는 이 고전역학은 부력이나 양력을 다루는 유체역학으로 이어지며, 공학으로 넘어가서는 기계공학을 정립시켰다. 중등 수준의 시험 문제에서는 "단, 공기의 저항은 무시한다, 마찰은 무시한다" 같은 단서가 붙지만, 현실의 문제를 풀 때는 그런 것까지 다 고려해야 할 것이다.

열역학은 보이는 힘과 보이지 않는 에너지의 변환 관계를 열과 결부지어서 꽤 심오하게 다루는 분야라 하겠다. 이론 자체는 새로운 게 나올 게 거의 없이 다 완성됐기 때문에 이것도 동력 기관이나 에어컨처럼 기계공학과의 응용이 차지하는 비중이 크다.

오죽했으면 100여 년 전에 이 분야의 대가이던 켈빈 경이 "이제 물리학은 나올 거 다 나왔고 측정값의 소수점을 바로잡는 일밖에 안 남았다"라고 내뱉었을 정도였다.;; 양자역학의 출현을 예상하지 못했기 때문이다. 뭐, 이 사람은 비행기도 존재 불가능하다고 예견했었지만, 다행히 비행기가 실제로 발명되는 건 간발의 차이로 보지 못하고 19세기 말에 먼저 세상을 떠났다.

끝으로, 기계공학과의 접점이 없이 고전역학이 물 만난 고기 역할을 하는 분야로는 천문학을 빼놓을 수 없다. 애초에 뉴턴, 케플러, 갈릴레이도 다 천체의 운동 연구에 일가견이 있던 사람이었다(진자가 아니라;;). 중력이란 건 앞으로 다룰 전자기력이나 원자력하고는 0의 개수가 수십 개씩 차이가 날 정도로 약하며, 천체 급으로 거대하고 거시적인 계로 나가야만 그 효과를 제대로 관찰할 수 있다.

물론, 천문학에서도

  • 우주 전체가 그런 식으로 돌아가고 있다면 궁극적으로는 모든 천체들이 서로 끌어당기다가 다시 한데 도로 붙어 버리지 않겠는가? 어떻게 유지 가능한가?
  • 우주의 모든 공간 아무 방향으로나 무한히 많은 별들이 놓여 있으면.. 지구도 그 별빛 때문에 궁극적으로는 어디서나 낮과 밤 구분이 없이 24시간 내내 밝아지지 않겠는가?

같은 논리 궤변이나 역설이 이미 몇백 년 전부터 제기되어 왔다.
어떤 건 그 시절의 과학 지식과 관측 기술만으로는 정확한 답을 구할 길이 없었다. 그래서 뉴턴조차도 "좋은 질문인데, 거기까지는 나도 잘 모르겠다. 아마 신이 알아서 인위로 조절하시지 않을까?"라고 넘겼을 정도였다.

오늘날 우주 생성의 유력 시나리오로 여겨지는 대폭발설은 저런 역설들을 말끔하게 해결해 준다. 우주가 계속 팽창하고 천체간의 거리가 멀어지고 있으니 한데 도로 붙을 일도 없고, 별빛도 지구에 영원히 도달하지 못하는 게 있다. 우주가 그렇게 되고 있다는 게 관측을 통해 확인도 됐다.

그런데 그럼 우주가 팽창하는 원동력은 무엇인지, 태양계 전체조차도 우리 은하의 중심부를 초속 수백 km로 공전한다는데 그럼 그 공전을 가능하게 하는 중심의 거대한 중력은 정체가 무엇인지.. 난 천체물리학을 딱히 전공하지도 않았으니 그런 건 잘 모르겠다.

2. 전자기력

중력 얘기가 좀 길어졌다만.. 자연에는 중력과는 완전히 다르고 중력보다 더 강한 다른 힘의 원천도 있다.
중력이 아니고 원자력도 아니면서 자연에서 발견되는 다른 힘들은 근원이 몽땅 전자기력으로 귀착된다. 이 역시 정말 놀라운 일이 아닐 수 없다. 게다가 전자기력은 서로 관계가 전혀 없어 보이는 힘까지도 한데 연결하고 있는 것이 많다.

제일 간단하게는 자석이 철을 끌어당기는 것.. 왜 이런 일이 가능한지 중력만으로는 알 길이 없다. 더구나 자석에는 당기는 것뿐만 아니라 미는 힘도 있다.
더 나아가 찌릿찌릿 정전기와 마찰 전기를 포함한 전기 현상, 전자석과 교류 발전기, 전동 모터.
그리고 생물의 근육이 힘을 내는 원천도 전자기력이다. 생체는 전기로 움직이는 각종 금속 기계와 전혀 다른 단백질 덩어리일 뿐인데.. 그래도 생각해 보니 생물 중에도 아예 전기 뱀장어나 전기 가오리 같은 동물도 있긴 하다.;;

소금쟁이가 물에 뜨고, 물이 컵의 용량보다 미묘하게 많이 담겨도 곧바로 넘치지 않게 하는 표면장력도 전자기력으로 가능한 일이다.
더 나아가 마찰력, 팽팽한 줄이나 스프링의 장력, 원자 레벨의 각종 화학 반응.. 이를테면 폭발(내연기관, 총기)도 배후에는 모두 전자기력이 있다! 원자조차 방사선을 내뿜으면서 더 작은 구성요소 입자 단위로 붕괴되고 엄청난 에너지를 내는 정도는 돼야, 그건 전자기력을 넘어서는 다른 힘의 영역으로 넘어간다.

그러니 전자기력부터는 화학하고도 어느 정도 관련이 생긴다. 그리고 이놈의 전자기력만 정복하면 자연의 이치를 어지간한 건 다 깨달았다고 생각해도 될 것 같다. 물론 그걸 미주알고주알 제일 저수준에서 통합적으로 기술하는 공식은 정말 상상을 초월하게 복잡하고 어렵다.. -_-;; 맥스웰 방정식이라고 이름은 들어 보셨는가? 그리고 전기도 직류가 아닌 교류로 가면 얼마나 살인적으로 복잡하고 어려워지는지~!

수학에서 미분과 적분은 서로 다른 목적과 방법론으로 출발했다가 합쳐져서 미적분학이 됐다. 하긴 지수와 로그도 서로 따로 출발했다가 한데 만났다고 하던데..
어쨌든 이건 물리학에서 전기와 자기가 합쳐져서 전자기학이 된 것과도 비슷해 보인다.

고전 물리학은 중력 위주의 고전역학에다가 이 전자기학 정도까지가 포함된다. 뉴턴과 아인슈타인에 비해 패러데이, 맥스웰 같은 사람은 인지도가 지나치게 낮은 감이 있다.
고전역학의 곁가지로 열역학, 유체역학 등이 있는 것처럼, 전자기학의 곁가지 범주에 드는 게 전자기파의 특성을 좀 다른 관점에서 세밀하게 연구하는 광학이다. 각종 렌즈라든가 그 이름도 유명한 레이저가 이 바닥을 연구하면서 개발된 물건이다. 광학은 고전 물리학의 영역에서 연구되는 것도 있고, 양자역학 수준의 현대 물리학의 관점에서 연구되는 것도 있다.

빛도 전자기파의 일종이긴 한데 이놈은 도대체 파동(전자기파)일까 입자(광자..??)일까 하는 고민이 진지하게 논의되기 시작했다. 이거 뭐 예수님이 하나님인 동시에 완전한 인간인 것처럼 빛도 이중성을 지닌 것이다.

빛의 속도가 무한이 아니라 유한하다는 것, 그리고 매질에 따라 변하기도 한다는 사실 역시 지구가 둥글다는 사실에 필적하는 엄청난 발견이며 인류에게 발상의 전환을 선사했지 싶다. 실제로 진공에서의 빛의 속력은 매우 중요한 물리 상수이며, 오죽했으면 오늘날 1m라는 길이의 단위가 광속에 근거하여 정의돼 있기도 하다.

전자기파는 파동인 주제에 음파와 달리 매질이 없어도 퍼져나갈 수 있으며, 덕분에 열을 '복사'라는 방법으로 전할 수도 있다.
전기로 빛을 내기도 하고 반대로 빛으로부터 전기를 얻을 수도 있다. 전기로 동력을 얻을 수도 있고, 전파 형태로 바꿔서 정보를 주고 받을 수도 있다. 이걸로도 얼마나 할 게 많으면, 공학과 접목한 분야가 전기공학과 전자공학으로 나뉜다.

아울러, 말이 나왔으니 말인데 물리학에는 광학 말고 음파나 물결, 지진파처럼 전자기파가 아닌 다른 일반적인 파동, 진동을 연구하는 분야도 있다. 도플러 효과니 뭐니 하면서.. 얘들은 관찰되는 현상의 규모가 전자기만치 미시적이지는 않으니 고전 역학과도 접점이 있는 분야일 듯하다. 지금까지 수학 시간에만 접하던 삼각함수 그래프를 현실에서 보게 된다.

3. 원자력

고전 물리학을 통해 인간은 우주 만물이 돌아가는 현상을 차원이 다르게 정확하고 세밀· 엄밀하게 기술하고 이해할 수 있게 되었으며, 이로부터 엄청난 양의 기술을 개발하고 수많은 문명의 이기들을 만들 수 있게 됐다. 그런데 20세기부터는 유럽의 천재 물리학자들에 의해 '양자 역학'과 '상대성 이론'이라는 그야말로 차원이 다른 분야가 새로 개척되었다.

돌턴의 생각과 달리, 원자는 더 쪼개지지 않는 물질의 최종 근원· 본질이 아니었다. 이것도 양성자니 중성자니 전자니 하면서 더 쪼개질 수 있었다.
그리고 이런 더 미세한 입자들은 일반적으로는 중력이나 전자기력보다도 더 강한 힘으로 굳게 붙들려 있어서 마치 한데 뭉친 것처럼 보이지만.. 어떤 특이한 원소는 이런 상태를 비교적(?) 쉽게 바꿀 수 있으며 원자력이라는 가히 상상을 초월하는 힘을 얻는 용도로 사용할 수 있다. 또한 이런 원소에서는 방사선이라는 아주 위험한 에너지가 뿜어져 나온다.

이 분야도 상대성 이론을 발견한 아인슈타인 외에 다른 양자 역학 선구자들은 해당 분야 전공자가 아니면 잘 모르는 경우가 대부분이다. 막스 플랑크, 조세프 톰슨, 어니스트 러더퍼드, 닐스 보어 이런 사람들 말이다.
그나마 뢴트겐은 X선을 발견했고 세계 최초의 노벨 물리학상 수상자이기도 하니 그럭저럭 인지도가 있는 듯하다. 인류 역사상 최초로 살아 있는 사람의 뼈를 해부하지 않고 라이브로 촬영할 수 있게 됐다니, 얼마나 충격적이었을까? 이건 의료에도 영상 의학이라는 완전히 새로운 장르를 창조해 냈다.

비슷한 시기에 러더퍼드는 우라늄의 방사선을 연구하면서 방사선 중에 알파 선과 베타 선을 최초로 구분해 냈다. 그리고 원자핵 내부의 양성자들이 전자기력의 반발을 이겨내고 안정적으로 핵을 구성하기 위해서는 그보다 더 강한 힘이 필요하다고 추론함으로써 강한 핵력이라는 것을 발견했다.
그에 비해 약한 핵력은.. 원자력 중에서 전자기력보다는 약한 힘인데, 이게 있어서 탄소 동위원소 붕괴라는 게 발생하며 연대기 측정이 가능하다는 것 정도까지만 개인적으로 알고 있다.

다음으로 보어는.. 우리가 지금 당연히 알고 있는 원자 구조 모형--원자핵 주변에 전자들이 마치 태양계에서 행성들이 태양을 도는 것처럼 도는 형태--을 최초로 제안했다. 이것은 선배 러더퍼드가 제안했던 모형을 더 개선한 형태였다.
여담이지만 보어는 full name의 앞부분이 '닐스 헨리크'라는 단어로 시작하는데, 이것은 5차 방정식을 연구했던 노르웨이의 수학자 '닐스 헨리크 아벨'의 앞부분과 완전히 일치한다.;; 신기한 노릇이다. 보어는 덴마크 사람이었다.

전자기학만 해도 돌아 버리겠는데 하물며 양자 역학부터는 관찰하고 다루고 계산하는 것들이 현실과 너무 동떨어져 있으니 어지간한 기계· 전자 공대생들도 접점이 없어지는 듯하다. 그냥 학부 1학년의 기초필수 과목 수준에서 잠깐 다루고 넘어가 버린다.
사실, 원자력이라는 건 물질 자체를 원자 차원에서 존재 가능하게 하는 힘이다. 힘이 적용되는 범위는 상상을 초월하게 짧지만, 반대로 그 어떤 힘보다도 압도적으로 강해야만 한다고 생각하면 좀 쉽게 이해할 수 있다.

그러니 물질이 다른 물질로 호락호락 바뀌지 않으며, 물리적 변화와 화학적 변화에는 분명한 경계가 존재한다. 과거의 연금술은 몽땅 실패했다. 어떤 금속이 물리적(?)으로 엄청난 열이나 충격을 받았다고 해서 갑자기 원자 차원에서 물질이 붕괴해서 다른 금속으로 바뀌었다거나 하지는 않는다.

전기 분해만 해도 꽤 힘들고 에너지가 많이 드는 과정인데, 하물며 극도로 불안정한 방사성 원소를 합성하는 입자 가속기는 가동에 드는 동력 비용이 억소리 난다. 오죽했으면 원소의 무게당 생성 비용이 금보다 훨씬 더 비싸질 정도이다.
마치 생물에도 종과 종 사이의 경계가 존재하며 종간 잡종은 자연적으로 더 번식을 할 수 없듯이, 원소 간에도 뭔가 이런 경계가 존재하는 것 같다.

그러고 보니 생물학도 20세기에 분자 생물학이 태동하고 DNA라는 물건의 내부 구조가 밝혀지면서 그야말로 상상을 초월하는 급격한 발전을 하게 됐다. 그 전 19세기까지만 해도 생물학은 파브르 곤충기, 맨델의 초파리 유전 이러면서 그냥 이미 있는 생물을 잔뜩 관찰하거나 해부하는 수준을 벗어나지 못했었기 때문이다. 러더퍼드가 "물리 이외의 다른 과학은 그냥 우표 수집과 별반 다르지 않음"이라고 괜히 말했던 게 아니다.

양자 역학이 등장하면서 물리학은 화학하고 굉장히 가까워졌다. 심지어 저 러더퍼드는 톰슨, 보어, 아인슈타인 등과는 달리, 노벨 화학상을 받았다. 하긴, 저 때는 원소 주기율표라는 게 완성된 지도 얼마 안 됐던 시절이었다.
이런 지식들이 차근차근 쌓이고 공학과도 손을 잡으면서 결국은 원자 폭탄을 만들고 원자력 발전을 하는 것도 가능해졌다. 인류는 태양에서 유래되지 않은 폭발적인 에너지를 얻을 수 있게 된 것이다.

한편, 상대성 이론은 그 자체가 양성자 중성자가 어떻고 전자가 어떻고 하는 양자 역학과 관계가 있지는 않고, 뭔가 다른 관점에서 기존 고전 물리학(역학+전자기학)의 한계를 보완했다. 미세 세계가 아니라 오히려 광속을 논하는 천체 운동에서 기존 물리 법칙으로 설명되지 않는 오차 문제도 여럿 해결했기 때문이다.

e=mc^2이라든가 "물체의 속도가 광속에 가까워질수록 시계가 더 느리게 가게 된다"는 문과 출신 일반인이라도 알 법한 너무 유명한 공식인데.. 저걸 어떻게 관찰과 증명을 할 수 있을까..? 그저 신기할 따름이다.
뉴턴과 갈릴레이 시절에는 정확한 진자 운동을 기술하는 게 목표였는데, 그로부터 300여 년 뒤엔 국제선 열차와 비행기가 등장하면서 세계 각국의 시계를 정확하게 똑같이 동기화시키는 게 매우 중요한 임무가 됐다. 상대성 이론은 이런 데서 오차를 줄이는 데에도 기여했다.

4. 맺는 말

이상이다.
지금까지 정말 맛만 보는 수준으로 간략하게 늘어놓은 바와 같이, 고전 물리학이 고전 역학과 전자기학으로 구성된다면, 현대 물리학은 양자 역학과 상대성 이론이 뼈대를 구성한다고 보면 되겠다. 고전에서 현대로 갈수록 관찰하는 스케일은 말도 안 되게 작아진다. 천문학적인 거대한 우주만 있는 게 아니라 각 물질의 입자 내부에도 작은 우주가 펼쳐져 있는 거나 마찬가지이다.

물론, 쿼크니 글루온이니 하면서 도대체 얼마나 더 쪼개야 이제는 진짜로 원천적인 물질의 본질이 도출될지, 아직 존재가 확인되지 않은 가상의 힘의 근원은 실존하는 건지, 4대 상호 작용을 더 근본적인 힘으로 통합할 수 있을지는 알 수 없다. 뉴턴 역학에서 시작했던 물리가 어째 이 정도로 추상적인 수준까지 갔는지 놀라울 따름이다.

교통수단 내지 군대의 작전 장소를 육해공으로 나누는 것만큼이나, 자연 과학을 물리-화학-생물로 나누는 것은 상당히 그럴싸한 구분법이다. 화생방은 이 개념이 그대로 담긴 명칭이며, 사람이 다치는 방법도 물리적인 외상, 화학적 독극물, 아니면 생물학적 질병이라는 세 양상으로 정확히 나뉘는 편이기 때문이다. (지구 과학/천문은 잠시 논외로 하고..)

요즘은 자연 과학이 아닌 학문에다가도 개나 소나 과학이라는 말을 붙이는 편이다(예: 사회 과학). 하지만 물리는 다른 어떤 과학보다도 수학이 도구로 동원되는 비중이 높고, 뭔가 아주 fundamental하다는 느낌이 난다.
그래서 요즘도 그러는지는 모르겠지만, 물리 전공자들은 자기 학문에 대한 부심이 있는 편이고 화학 같은 다른 과학이나 심지어 공학 쪽은 순수하지 못하다고(!!) 까는 경우도 있는 것 같다.

뭐, 아까 저 러더퍼드의 어록도.. 화학이나 생물은 우표 수집하듯이 그저 실험 결과 데이터 수집하면서 끙끙대는 수준을 벗어나지 못한 반면, 물리는 뭔가 깔끔한 이론과 법칙이 나와 있어서 더 근본적으로 우월하다는 요지로 한 말이었다.
그렇다고 화학이 완전히 물리의 하위 호환 시다바리로 전락한 것도 아니고 그쪽은 또 그쪽만의 관심사와 방법론, 연구 분야가 있다. 화학하고 화학 공학은 또 보기보다 굉장히 다르다. 아울러, 화학-화학 공학, 생물-생명 공학은 있지만 물리에 대응하는 공학은 기계, 전자, 항공우주, 원자력 등으로 굉장히 세분화돼 있다는 것도 생각할 점이다.

이렇게 인류의 과학 기술은 눈부시게 발전했으며, 우리는 자연 만물의 내부 구조를 과거에 정말 상상조차 할 수 없었을 정도로 미시적인 수준까지 관찰하고 파악할 수 있게 됐다. 하지만 과학의 힘으로 설명할 수 없는 영역은 마치 석유가 아직 고갈되지 않고 있는 것처럼 파도 파도 계속 나오고 있으며, 본질적인 한계는 여전히 넘지 못할 것 같다는 게 본인의 개인적인 생각이다.;;

마치 생명의 기원, 언어의 기원 자체를 설명하지는 못하듯이 "그럼 질량이라는 건 도대체 무슨 존재이길래 그렇게 뜬금없이 끌어당기는 힘을 내는 걸까?" 같은 의문을 떠올릴 수 있는데, 그런 것까지 따지자면 무슨 종교 논쟁처럼 답이 안 나오게 된다.

수혈이 전혀 필요하지 않을 정도로 피를 똑같이 인공적으로 만들지는 못하고 있고, 식물을 대신해서 광합성을 하는 기계를 직접 만들지는 못할 것 같다. 아무리 양자 역학이 발달해도 구리로 금을 값싸게 인위로 합성하지는 못할 것이고, 인간이 저렴한 가격으로 비행기 타듯이 지구를 떠나 아예 다른 행성으로 건너가는 세상이 올 것 같지는 않다.
그리고 성경이 말하는 몸, 혼, 영의 위상이 물리학으로 치면 각각 중력, 전자기력, 핵력과 비슷하게 느껴진다. 다시 말하지만 이건 그냥 내 감과 뇌피셜이다. ^^

Posted by 사무엘

2021/03/02 08:36 2021/03/02 08:36
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서대문 자연사 박물관

본인은 지금까지 개인적으로 서울· 수도권에 있는 각종 역사 박물관(서울시, 대한민국, 한양도성..), 박 정희 대통령 기념관, 철도 박물관, 수도 박물관 등을 가 봤지만, 이들과 성격이 사뭇 다른 이색적인 박물관은 비교적 최근에야 가 보게 됐다. 바로 서대문 자연사 박물관이다.

수 년 전에 학교 뒷산인 ‘안산’(무악산) 등산을 하면서 이정표를 통해 이런 게 있다는 걸 우연히 접했었다.
서울에 있는 25개의 구 중에서 서대문구는 강서구와 더불어 구청이 지하철역 연계가 제일 안 되는 외진 곳에 있다. (‘서’짜가 붙은 구만 왜 이러는지 원.. ㄲㄲㄲ) 그리고 그 서대문 구청과 그리 멀리 떨어지지 않은 곳에 자연사 박물관이 있다.

얘는 ‘서대문’이라는 명칭에서 유추할 수 있듯, 국립이 아니라 시립이다. 이런 주제의 박물관은 국내에 매우 드물다.
본인은 중고딩 시절 이후로 수십 년 동안 맥이 완전히 끊어졌던 지구과학 시간, 그리고 1995~96년 사이에 매우 재미있게 봤던 “생명 영원한 신비” 다큐의 추억을 떠올리면서 즐거운 시간을 보냈다. 작년 말, 중공 폐렴이 3차 대유행을 일으키기 직전에 각종 공공장소들이 잠시 숨통을 트고 제한적이나마 개관을 했던 시절의 일이다.

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들어가 보니 공룡만 있는 게 아니더라. 더 흥미로웠다.
박물관은 3층에서 우주와 지구의 역사를 다루고, 2층에서 생물의 역사, 1층에서 자연과 환경을 다루는 구조이다. 1층에는 카페, 도서관, 독서실도 덤으로 갖추고 있었다.
이 블로그에서는 박물관의 모든 전시물을 일일이 소개하는 게 아니라, 본인이 인상 깊게 봤고 코멘트 할 만한 아이템만 선별적으로 다룰 것이다.

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이것들 말고도 큐리오시티(화성), 매리너 10호(금성과 수성), 마젤란(금성), 국제 우주 정거장(지구..;;), 아폴로 11호 LM(달~!)도 이런 식으로 소개돼 있어서 흥미로웠다.

전쟁은 스타크래프트가 아니고, 우주 여행도 스타크래프트 레이쓰나 배틀크루저처럼 할 수 있는 게 아니다. 혼자서 비행선과 비행기와 로켓 역할을 다 하는 비행체 같은 건 존재하지 않는다.
현실의 우주선들은 전혀 항공역학적이지 않은 모양으로 생겼다는 것이 핵심이라 하겠다.

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우주의 기원에 대해서 현재 정설로 통용되고 있는 대폭발설과 우주 배경 복사가 그림과 동영상으로 소개되어 있었다.
무슨 원동력으로 끊임없이 팽창하는지는 모르겠지만.. 우주가 계속해서 팽창하고 있어야만 사방의 무수히 많은 별들로부터 날아오는 빛 중에 지구에 절대 도달하지 못하는 빛의 구분이 생기고, 덩달아 지구에 낮과 밤 구분도 실제로 존재 가능해진다.

본인은 우주의 나이 138억 년, 지구의 나이 45억 년이 크게 잘못됐다고 생각하지는 않는다. 다만, 현 세상 인류의 연대기는 아담 이래로 6천여 년이라고 생각하고, 이전 세상과 현 세상의 간극을 믿는다.
그리고 대폭발설은 동의하지만, 폭발의 결과로 지구 같은 정교한 행성과 생명체가 아무 지적 설계 없이 우연히 만들어졌다고는 물론 믿지 않는다.

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태양계의 행성이 소개돼 있다. 외행성 중에 천왕성과 해왕성이야 보이저 2호 이래로 업데이트의 여지가 없지만, 명왕성은.. 아직도 상상도가 뭐냐? 뉴 호라이즌스가 명왕성을 다녀간 지가 벌써 5년 전 일인데.. 업데이트가 너무 안 된 게 아쉽다.

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단층, 절리, 부정합 같은 단어는 기억에 남아 있지만 '습곡'은 정말 몇십 년 만에 다시 듣는다.
그러고 보니 옛날에 지층 그림을 보면서 샌드위치 생각이 유난히 많이 났었다. ^^

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광물들이 참 예쁘다. 중학교 때 이런 거 실물이라도 볼 기회가 좀 있었으면 돌 이름들 암기하는 재미가 더 났을 텐데 말이다.
성경에 나오는 벽옥이니 자수정이니 하는 보석 이름들도 직접 보면 이해에 훨씬 더 도움이 될 것이다.

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스타크래프트 미네랄은 자수정에서 모티브를 딴 것이 분명하다.

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화성암, 변성암, 퇴적암 삼총사이다.
퇴적암 지층은 요즘 셰일 가스라는 명목으로 석유의 산지로 재조명 받고 있다.

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이제 생물편이다. 트리케라톱스의 거대한 머리뼈가 먼저 날 반겨 주었다.
이 공룡은 Kung Fury 영화 덕분에 내게도 친숙했다. 거기서는 트리케라톱스가 아니라 트리케(세)라캅스가 나오니까~~ ㅋㅋㅋ
트리케라톱스는 초식 공룡 중에 제일 험악하고 호전적으로 생긴 놈으로, 영락없이 코뿔소의 공룡 버전이라 하겠다. 아 뭐, 뿔 자체가 콧등에 달린 건 아니지만...

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아 그러고 보니 삼엽충과 암모나이트가 은근히 구분이 되지 않았었다.
대멸종이 공룡을 멸종시킨 중생대 말기의 그 멸종 말고도, 선캄브리아기인가 고생대 말인가 그때도 한번 있었다.

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이건 “생명 영원한 신비” 화면을 거의 그대로 재구성한 것 같다. 아노말로카리스를 실물 그림으로 구경하게 되다니~!
“생명 영원한 신비”는 生命이라는 한자가 꽝~ 박히는 오프닝 CG가 참 인상적이었다. 일본에서 만들었으니 한자가 나오지, 미국· 유럽 제작이라면 저런 화면이 나오지 않았을 것이다.

그리고 오프닝 주제곡좀 개량해서 찬송가 가사 같은 거 붙일 수 없을까 하는 생각을 개인적으로 오래 전부터 해 왔다. “어찌하여야”--후렴에 “하나님께 영광”이 반복해서 나오고 박 종호 같은 성악가가 부르면 딱이겠다 싶은 그 곡.. Andrae Crouch의 My Tribute--와 비슷한 느낌이 들지 않는가? 표절이란 게 아니라 분위기/풍이 비슷하다고 말이다. 두 곡을 모두 아는 분이라면 한번 생각해 보시라.

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스테고사우루스는 덩치가 산만 하고 등에 저런 조각들이 많이 달려 있는 한편으로 머리는 엄청나게 작다.;;
여기서 별도로 소개하지는 않지만, 두개골이 아주 두껍고 단단해서 박치기를 즐기는 공룡도 있으며, 이족 보행을 하는 공룡도 있다.
티라노사우루스는 앞발이 너무 작아 보이는데 실생활에서 무슨 쓸모가 있었나 모르겠다.

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관점이 창조이건 진화이건 무관하게, 공룡이라는 동물이 과거에 존재했다는 것 자체는 팩트이다.
신이 옛날에 공룡을 잔뜩 만들어서 인간의 역사 기간보다 훨씬 더 오랫동안 굴리고 화석으로도 남겨 놓으신 이유는.. 아무리 생각해도 어린애들 동심을 자극하기 위해서임이 틀림없다. 꼬마들 중에 공룡 안 좋아하는 애를 내가 지금까지 별로 못 봤다. 나부터도 초딩 시절에 공룡에 환장했던 시절이 있었다. -_-;;

밤 하늘에 겨우 1픽셀짜리 도트 하나 차지하라고 지구보다 훨씬 더 큰 수소 핵융합 가스 덩어리를 셀 수 없이 많이, 그것도 엄청난 옛날부터 까마득히 먼 거리에 배치해 놓지도 않았는가? 하나님의 스케일이라면 공룡도 그런 목적을 위해 이런 식으로 창조하는 게 얼마든지 가능하다. 못 할 이유가 없다.

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성경의 진술에 따르면, 고래는 이전 세상에서 존재하지 않았고 현 세상에서 새로 창조된 놈이다(창 1:21). 즉, 이전 세상에서도 있었다가 현 세상에서 다시 창조된 실러캔스하고는 다르다는 것이다.
그래서 그런지 고래 중에서 대왕고래(흰긴수염)는 지질 시대 전체를 통틀어서 지구상에서 가장 거대한 동물이면서 어류가 아닌 포유류이다. 또한 고래는 지능이 매우 높고 종 차원에서 사람과도 이례적으로 친숙한 등의 독특한 특성을 지니고 있다.

이런 고래도 진화 계보가 있다는 것은 다른 여느 동물의 내력과 달리 내게는 더 큰 의미를 지닌다. 고생대· 중생대 같은 까마득히 먼 옛날이 아니라 비교적 가까운 신생대가 성경의 진술과 충돌할 여지가 더 많다.

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고래 다음으로 인간도 말이다. 이건 아무래도 신의 인간 창조를 믿는 사람과 그렇지 않은 사람의 입장 차이가 가장 클 수밖에 없는 분야이다.
내 견해는.. 그냥 똑 같은 사람이 아니라면 이전 세상에 살았던 인간 비스무리한.. 그러나 현행 인간과 유전적으로도, 영적으로도 아무 관계 없는(특히 구원 계획) 휴머노이드 생물이다.

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  • "하나님께서 이르시되, 물들은 생명이 있어 움직이는 창조물과 땅 위 하늘의 열린 궁창에서 나는 날짐승을 풍성히 내라, 하시고.." (창 1:20)
  • "하나님께서 이르시되, 땅은 살아 있는 창조물을 그것의 종류대로 내되 가축과 기는 것과 땅의 짐승을 그것의 종류대로 내라, 하시니 그대로 되니라." (창 1:24)

그래서 common designer이냐, common ancestor이냐의 논쟁은 오늘도 끝이 나지 않는다..;;
사실, 생명이 무에서 저절로 생기는 것하고, 생물이 계속해서 분화하고 종이 바뀌는 것은 서로 별개로 살펴봐야 하는 문제이다. 그리고 생명이 탄생한 것하고 그 전에 지구가 이렇게 절묘한 환경을 갖춘 살아 있는 행성으로 짠 만들어진 것도 역시 별개로 살펴봐야 하는 문제이다.
박물관 소개는 이 정도로 하고자 한다. 자연에는 신비로운 것이 정말 많다는 생각이 들었다.

Posted by 사무엘

2021/01/15 08:35 2021/01/15 08:35
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1. 종이, 현금, 베리칩

옛날에는 컴퓨터와 인터넷의 발달 덕분에 사무 자동화(OA)라는 말이 등장하고 재택 근무, 그리고 종이 없는 사무실이 대세가 될 거라는 전망이 나왔었다.
2020년대가 된 지금 생각해 보면, 기업의 분위기가 그 정도로 파격적으로 바뀌지는 않았다. 또한 많은 서류와 문건들이 전산화되긴 했지만 그래도 그와 별개로 종이는 여전히 건재하며, 소모가 오히려 더 늘었다고 한다.

다만, 그런 종이 말고 현금은 옛날에 비해 확실히 보기 힘들어진 것 같다. 카드로도 모자라서 스마트폰으로 금전 거래가 곧장 되니 평소에 아예 지갑조차 갖고 다니지 않는 사람이 늘고 있다.

그런 신분증과 카드 따위가 궁극적으로는 신체 내부에 통째로 이식될 것이고, 그것이 짐승의 수 666에 이마의 표 베리칩이 될 것이고 어쩌구...는 이미 1980년대 정보화 시대 운운할 때부터 일각에서 많이 떠들던 사항이었다. 바코드 음모론하고 같이 덩달아서 말이다.

글쎄, 저것들이 정말로 신체에까지 들어갈까? 난 단정적으로 예측하지는 못하겠지만 좀 회의적이다.
물론 난 과거에 "블로그가 있는데 굳이 SNS가 필요할까? 디지털 카메라를 쓰면 되지 왜 휴대전화에다가 어설프게 카메라를 달아?" 이랬을 정도로 극도로 고지식한 사람이기 때문에 미래를 보는 안목은 별로 없다. 그러니 내 예측이 딱히 믿을 건 못 되겠지만, 난 겨우 저런 게 성경이 말하는 짐승의 표라고 생각하지 않으며, 그게 실제로 등장할 가능성도 별로 높게 평가하지 않는다.

2. 삐삐와 팩스

난 지금은 주류에서 밀려난 1990년대의 과도기적 문명의 이기(?)들 중에 삐삐와 팩시밀리는 제대로 접한 적이 없다.
삐삐는 그 당시에도 좀 노는 애들(?)은 10대 나이에도 썼던 것 같은데 본인에게는 해당사항이 없는 물건이었다.

팩스는 그 시절에 직장 생활을 안 했으면 더욱 접할 일이 없고.. 요즘은 스캐너, 프린터, 복사기 복합기가 많지만 그 시절에 사무용 복합기에는 프린터와 팩스 복합기도 응당 포함돼 있었다. 아래아한글 도스용에는 문서를 팩스 발송용으로 인쇄하는 기능이 전화번호부 기능과 연계하여 존재했었다.

일본에서는 가정에도 팩스가 많이 보급돼 있었다고 하지만 한국은 그렇지 않아서 어디로 팩스를 보내려면 동사무소 같은 데라도 가야 했다. 요즘이야 이메일로 pdf를 보내면 끝이지만.. 전화선 기반의 올드 아날로그 레거시인 팩스도 마치 모스 부호 전신· 전보만큼이나 완전히 없어지지는 않고 있다.

3. 과거의 문명의 이기

(1) 요즘은 군대 내무반에서조차 에어컨이 설치된다고 하지만, 본인은 학교 교실과 기숙사 수준에서 딱히 에어컨 구경을 못 하고 학창 시절을 마쳤다. 교실 천장에서 뱅글뱅글 돌아가던 천장 설치형 선풍기의 기억이 지금도 선하다.
다만, 혼자서 대중교통을 활발히 이용한 것은 21세기의 대학교 입학 이후이다. 버스와 열차, 지하철 따위에는 모두 에어컨이 장착되어 있었다.

(2) 대학교 기숙사의 경우, 내가 딱 졸업하고 난 뒤 이듬해부터 조금씩 에어컨이 설치됐다고 들었다. 그리고 10Mbps이던 네트워크 속도가 연구실부터 100으로 증속됐는데, 이 역시 기숙사에는 본인이 졸업한 뒤부터 소급 적용되었다.

(3) 본인은 컬러 레이저 프린터라는 걸 가정에서 실물로 보는 날이 올 거라고 감히 생각하지 않았었다. 1990년대까지만 해도 레이저라는 단어가 들어가는 기계들이 얼마나 비쌌던가? 레이저 프린터, CD writer 따위.. 그랬는데 2000년대 이후부터 이것들이 경이로울 정도로 가격이 내려가고 흔한 물건이 됐다.

4. 컴퓨터 하드웨어와 소프트웨어 공간의 확장

21세기에 들어서면서..

  • 유니코드 문자 영역은 16비트 공간이 부족해져서 대략 21비트 남짓한 크기의 확장 평면이 등장했다. 확장 평면 영역에서 가장 주목받고 있는 문자는 한자와 이모지이다.
  • 컴퓨터 메모리는 4GB라는 32비트 공간이 부족해졌고 64비트 CPU로 물갈이됐다.
  • 인터넷 주소는 역시 IPv4라는 약 40억 개에 달하는 32비트 공간이 부족해져서 이를 대체하는 128비트짜리 IPv6가 등장했다. 하지만 IPv6는 등장한 지 10여 년이 지난 지금도 PC에서는 보급이 더디며(그냥 공유기로 기존 주소를 유동적으로 쪼개서 쓰는 편법..), 모바일에서나 주로 쓰이는 중이다.

IPv6의 도입은 마치 유니코드의 도입만큼이나 매우 fundamental한 변화이며, 15년쯤 전의 x64 CPU와 비슷한 물건처럼 느껴진다. IPv6의 지원을 위해 재래식 소켓 API에서 각종 구조체나 함수가 바뀐 부분들은 마치 64비트 지원을 위해 PE 실행 파일 포맷의 각종 필드가 확장된 것, Windows API가 일부 확장된 것을 보는 것과 비슷해 보인다. "님하의 브라우저는 HTML5를 모두 지원합니까?" 테스트 사이트가 있는 것처럼 "님하의 컴퓨터와 인터넷 서비스 사업자는 IPv6을 지원합니까?" 테스트 사이트도 있다.

IPv4 시절엔 주소를 구성하는 숫자를 무조건 10진법으로 적었던 반면, IPv6에서는 그런 것 없고 16진법으로 적는다.;; 그런데 원래 포트 번호를 구분할 때 쓰던 콜론을 왜 주소 번호의 구분자에다가 도입해서 괜히 사람 헷갈리게 만들었는지 모르겠다.

약간 분야가 다르긴 하지만 사람이 직접 취급하는 번호인 자동차 번호나 휴대전화 번호도 공간이 부족해서 난리이다. 자동차 번호의 경우, 자가용 승용차에 지역 표기가 생략되면서 공간이 더욱 부족해졌는데, 결국 앞자리 번호가 3자리로 확장되기에 이르렀다.
휴대전화 번호는 일명 국번이라고 불렸던 앞자리 번호가 진작부터 4자리였지만, 접두사가 010으로 몽땅 통합되면서 공간이 더욱 부족해져 있다.

5. 인터넷 속도와 동영상의 화질 향상

오늘날은 컴퓨터의 속도가 1990년대만치 급격하게 빨라지고 있지는 않지만.. 인터넷은 무선화 후에도 무슨 약을 빨고 이렇게 속도가 사기적으로 빨라져 왔는지 경악할 지경이다. 물론 이런 속도는 로컬 말단에 있는 컴퓨터의 CPU, 램, 디스크의 속도도 받쳐 준 덕분에 실현 가능해진 것이다.

인터넷의 발달 덕분에 요즘 노트북들은 광학 드라이브를 기본 장착하지 않고 있는데, 심지어 유선 이더넷 단자조차 생략하는 추세이다. 그냥 무선 와이파이만으로 충분하다고.. 요즘 승용차들이 스페어 타이어를 생략하는 것과 비슷한 현상 같다.

가로 해상도가 1000을 넘어가는 고화질 동영상을 인터넷에서 실시간으로 보는 날이 올 줄 감히 상상할 수 있었을까??
게다가 요즘은 해상도만 올라간 게 아니라 초당 프레임 수까지 모니터의 주사율에 근접하는 60hz에 달하는 동영상도 올라오고 있는데.. 화면이 아주 자연스럽고 부드러운 게 곧바로 티가 난다. 심리적으로 좋은 인상을 준다.

사운드에다 비유하면 해상도가 올라가는 건 단위 시간당 sampling rate가 올라가는 것이고, 프레임 수가 올라가는 건 샘플링의 정밀도 자체가 겨우 8비트이던 것이 16비트나 그 이상으로 올라간 것과 비슷하다고 하겠다.
옛날에 아날로그 필름 기반의 영화는 100여 년 전에 정해졌던 초당 24프레임을 벗어난 적이 있었다는 얘기를 난 들어 본 적이 없다.

6. 켈빈의 빗나간 추측들

오늘날 '켈빈 경(남작?)'이라고 불리는 윌리엄 톰슨(1824-1907)은 전기와 열역학 쪽으로 많은 업적을 남긴 영국의 수리물리학자이다. 절대온도의 단위인 켈빈(K)이 바로 이 사람 이름에서 유래되었다. 본명이 아닌 작위의 이름이 단위 이름이 된 것이다.

그런데 이 사람은 훗날 과학 기술의 발전으로 인해 오류 내지 단견으로 판명된 비관적인(?) 어록을 유난히 많이 남긴 것으로도 유명하다. 아마 제일 유명한 건 "공기보다 무거우면서 하늘을 나는 기계라는 건 절대로 존재 불가능하다"이지 싶은데, 알고 보니 그게 전부가 아니다.

왕년에 맬서스라는 사람이 인류가 앞으로 식량 부족에 허덕일 거라고 예상했었는데, 켈빈 경은 아예 인류가 산소 부족으로 인해 멸망할 거라고 예상했었다. 그리고 물리학이라는 학문은 이제 나올 게 다 나왔기 때문에 앞으로 실험 측정값의 소수점 아래를 다듬는 보정밖에 할 일이 없을 거라고 말하기도 했다.

산소 부족은 그렇다 치더라도(..;;) 나머지 어록들은 딱 20세기 초에 비행기가 발명되고 양자역학이란 게 태동하면서 전부 버로우 타게 됐다. 마치 생물학이 분자생물학이란 게 등장하면서.. 예전처럼 생물들 생태를 관찰하고 종류 분류나 하던 시절하고는 완전히 딴판의 학문으로 변모했듯이 말이다.

나중에 비행기나 텔레비전이나 컴퓨터에 대해서도 발전 전망과 활용 가능성에 대해 굉장한 단견(..)을 남긴 유명인사들이 등장했지만 켈빈은 그런 것까지 보지는 못하고 세상을 떠났다. 그러니 그런 것 관련 어록은 없다.
아, 비행기의 경우, 아까 같은 존재 가능성 말고.. 그 다음으로 "그게 군사용으로 도대체 무슨 쓸모가 있냐" 같은 거 말이다.

그렇게 단견을 남긴 사람들도 그 시절에는 다 왕창 똑똑하고 자기 분야에서는 전문가인 사람들이었다.
하지만 켈빈은 여느 과학자 이상으로 유난히도 "내가 나루토를 보고 있는데 느낀 게... 우린 안 될 거야 아마" 스러운 포스가 느껴진다.;; =_=;;

7. 창작물

지금까지는 인류가 이룩한 무시무시한 기술 문명에 대한 회고와 찬사 위주로 글을 썼는데, 그럼 다음으로 그 기술을 기반으로 인류가 만들어 낸 각종 문화 컨텐츠에 대해서 생각을 해 보겠다. 영화, 게임, 음반 같은 것 말이다.
과학 기술에 대해 이제 나올 거 다 나왔다는 회의적인 전망이 나돌았던 것만큼이나, 일각에서는 문화 컨텐츠에 대해서도 그 이상으로 이제 나올 것 다 나왔다는 회의론을 제기한다.

본인은 그 관점에 어느 정도 조심스럽게 동의한다.
1990년대, 그리고 길어야 2000년대까지가 뭔가 중흥기였고, 그때 이후로는 분야 불문하고 이렇다 할 명작이란 게 나오지 않는 듯이 보이기 때문이다. 그냥 기존 명작 히트작의 리메이크만 할 뿐이다.

게임은 딱 세기말에 나왔던 스타(RTS), 둠과 퀘이크(FPS)를 능가할 작품은 나올 것 같지 않고 이젠 나올 수도 없어 보인다. 그 장르 자체가 많이 쇠락했으며, 고인물 썩은물이 됐다.

SEGA, id, 블리자드 등 어느 개발사들을 살펴봐도 8-90년대를 풍미했던 왕년의 스타 개발자가 2010년대 이후까지 계속해서 스타인 경우는 없다. 특히 요즘 블리자드가 이렇게도 많이 망가지고 몰락할 줄은 몰랐고 개인적으로 놀랐다.
이 업계는 그만큼 기술의 상향 평준화 속도와 컨텐츠의 소모 속도가 너무 빨라서 가히 개발자의 무덤이 된 것 같다. 이 교착 상태를 어찌 돌파할지 게임 개발사의 경영자들의 고민이 클 것 같다.

앞으로 타이타닉, 라이온 킹, 태극기 휘날리며 같은 급의 명작 영화가 또 나올 가능성이 있을까? 여명의 눈동자, 태조 왕 건 같은 명작 드라마가 또 나올 수 있을까?
특별히 우리나라는 2000년대가 국산 영화의 중흥기였다고 일컬어진다. 그리고 일반 음반은 잘 모르겠지만 CCM 분야는 딱 90년대가 중흥기였다. 디즈니 애니메이션도 1990년대가 완전 리즈 시절이었고(미녀와 야수, 알라딘, 라이온 킹..)..

이런 거 저런 거 다 따져 보면, 1800년대 말~1900년대 초에 유럽이 과학 기술의 눈부신 발전 덕분에 빅토리아 시대니, 벨 에포크, 스팀펑크 세계관이 하는 말이 나돌았는데.. 그로부터 100년 뒤인 1900년대 말~2000년대 초에 대해서도 비슷한 향수와 회상이 나올 수 있을 것 같다. 약간 옛날인 1980년대에 대한 회상은 이미 ‘쿵 퓨리’가 너무 병맛스럽게 해 놓았고 말이다.

8. 미래에 대한 불가지론

난 내가 태어나서 지금까지 직접 겪었던 사건들 중 가장 임팩트 있었던 것, 사람들의 고정관념과 생활 방식을 송두리째 바꿔 놓아서 never be the same again이라는 타이틀이 아깝지 않은 것은 다음 셋이라고 본다.

  • IMF(1997~98): 정리해고, 구조조정, 노숙자.. 더 이상의 자세한 설명은 생략한다.
  • 9· 11 테러(2001): 온통 장밋빛 꿈으로 가득하던 21세기가 이렇게 시작될 줄 누가 예상했겠나? 그 뒤 이라크 전쟁, 전세계적으로 급격히 강화된 항공 보안..
  • 코로나바이러스(2020): 올림픽 연기, 오프라인 예배 반토막.. 가히 전무후무하다.

저 셋보다는 임팩트가 덜하지만 개인적으로 굉장히 인상적이라고 느꼈던 사건들은 2010년대에 있었다.

  • 일본 천황과 로마 교황의 이례적인 생전 퇴위 선언: 20세기 히로히토(쇼와)의 존재감을 능가하는 천황이라든가, 요한 바오로 2세의 임팩트를 능가하는 교황은 앞으로 글쎄.. 가까운 미래엔 나오지 않을 것 같다.
  • 대한민국의 대통령 선거 시기를 거의 30여 년 만에 처음으로 바꿔 버린 대통령 탄핵 소추 파면 사건
  • 2차 세계 대전 이후 거의 처음으로 강대국들의 군사력을 한데 단결시켰던 ISIL 집단. 그래도 얘들은 허세 부리던 것과 달리 다행히 다 소탕· 토벌된 모양이다.

“인간이 달에 갔다가 돌아오는 건 소설 속에서나 가능할 뿐 현실에서는 불가능하다” 같은 말은 반박되었다. 그러나 “21세기쯤에 인류는 달이나 화성에 우주 식민지를 건설해 있을 것이다”는 아직까지도 이뤄지지 않았으며, 이거야말로 소설에서나 가능한 요원한 일이다.
그것처럼 세상일은 정말 알 수 없고 인간은 한 치 앞날을 내다볼 수 없는 것 같다. 198, 90년대에 2020년을 배경으로 설정하고 소설을 썼던 사람들, 세기말에 온갖 종말 음모론을 주장했던 정치 진영 종교 진영들이 이런 상황을 과연 예상할 수 있었겠는가?

앞으로 또 무슨 기막힌 과학 연구 성과가 나오고 무슨 발명품이 등장할지, 코로나바이러스의 기세가 궁극적으로 어찌 될지, 북한 김 정은이 언제 죽을지, 도쿄 올림픽이 내년에라도 개최 가능할지 아니면 질질 끌다가 결국 제일 안습하게 취소로 귀착될지, 그것도 나로서는 알 수 없다.

세상에는 신이 존재하는지 여부를 인간이 알 수 없다는 견해를 골자로 하는 '불가지론'이라는 종교관이 있다.
뭐, 본인이야 성경을 믿기 때문에 유신론이냐 무신론이냐를 두고 고민하지는 않는다. 단지, 한 가지 확실한 것은 미래에 일어날 일이야말로 확실하게 불가지론이 성립하는 영역인 듯하다.

그러니 세상 소식에 너무 연연하지 말고, "말세다 말세"라든가 "요즘 젊은것들은 말야" 같은 말을 함부로 내뱉지 말고(저런 말은 무려 몇천 년 전부터 나돌았던 드립!) 그 대신,
"이 또한 지나가리라", "아 맞아, 지금 생각해 보면 아무것도 아닌데 그땐 정말 그랬어. 세상이 다 끝나는 줄로만 알았어~!" 같은 영원의 관점에서 큰 그림을 떠올리며 사는 자세가 필요해 보인다. 성경적인 기독교 세계관은 그런 관점의 형성에 도움을 줄 것이다.

Posted by 사무엘

2020/05/31 08:33 2020/05/31 08:33
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도량형 이야기

오늘날처럼 미터법과 SI 단위가 세계 공통 표준으로 정착하기 전에는 동양에서는 척관법이, 서양에서는 야드파운드법이 오랫동안 쓰였다. 성경에서 마 5:41은 번역 과정에서 서양 단위(1마일, 2마일)가 동양 단위(5리, 10리)로 로컬라이즈도 된 흥미로운 예이다. 마치 "결혼하거나 결혼당하고"가 "시집 가거나 장가 가고"로 로컬라이즈 된 것처럼 말이다.

옛날 단위들은 기준이 서로 제각각일 수밖에 없다. 하지만 그럼에도 불구하고 1자(척)와 1피트는 둘 다 비슷하게 30cm대인 것 같다. 그리고 펄롱과 스타디온은 1/8마일에서 유래되었으며 둘 다 비슷하게 200m가량인 듯하다. 이런 식으로 뭔가 비슷한 쌍도 있다.

피트의 경우 말 그대로 발의 길이에서 유래되었는데, 보통 성인 남자의 신발 사이즈가 270 등 20cm대 후반인 것을 감안하면 그 정도 규모가 공감이 갈 것이다.
이 피트가 오늘날 항공업계에서 비행기의 고도를 나타낼 때도 활발하게 쓰인다. 3만 피트는 10km에 가까우며 여객기 순항 고도의 거의 상한선이다. 물론 비행기를 넘어 우주 발사체의 고도까지 가면 그런 거 없고 다시 km로 돌아간다.

그에 비해 성경에 나오는 큐빗은 발이 아니라 팔꿈치에서 가운뎃손가락 끝까지의 길이에서 유래되었으며, 파운드야드나 척관법과 무관한 히브리 고유의 단위인 것 같다. 그래서 성경의 번역 과정에서 딱히 로컬라이즈 되지도 않는 편이다. (참고로 큐피드 Cupid하고는 마찰음의 위치가 서로 맞바뀌어 있다. ㄲㄲ)

1큐빗은 대략 50cm대로, 자/피트보다 더 크다. 그래서 키가 6큐빗 1뼘이라는 골리앗은 키가 3m를 초월하는 거인이며(삼상 17:4).. 바산의 왕인 '옥'이라는 괴수는 침대의 길이가 소형 승용차의 길이와 비슷한 9큐빗이었음을 알 수 있다(신 3:11). 길이가 300큐빗이라고 기록된 방주(창 6:15) 역시, 길이가 270 '미터'인 타이타닉보다는 훨씬 작은 배이다.

길이 말고 거리로 가면 스케일이 더 커진다.
사실, 길이 length나 거리 distance나 차원은 서로 완전히 동일한 단위이다. 하지만 길이는 자(줄자)로 재어 측정하는 반면, 거리는 굳이 직선 형태가 아닐 수도 있고 측정자가 뭔가 직접 구르고 이동하면서 측정한다는 인상이 강하다. '피트'의 경우, 길이의 단위이니까 발의 길이로 정해졌지, 거리의 단위라면 보폭이 기준이 됐을 것이다.

부피만 해도 유체(기체+액체)의 부피와 고체의 부피는 좀 뭔가 다른 인상이 느껴지며, 고체의 부피에 리터나 갤런 같은 단위는 영 안 어울려 보이지 않은가? 그런 인간적인 심상이(?) 단위에 담기기도 한다.

그리고 반대로 물리적인 차원이 다르더라도 그런 인지적인 심상이 비슷하면 동일 단위가 여러 분야에서 쓰이기도 하게 된다.
가령, 무게의 단위 중에는 그대로 화폐 단위로 통용되는 것이 여럿 있다(탤런트, 파운드). 톤은 원래 담당이던 무게와 동시에 선박 배수량 부피 단위, 그리고 동급의 TNT 양을 기준으로 폭발 에너지의 단위로도 쓰인다. 무게라는 게 물질의 고유 물리량인 ‘질량’을 나타내는 것이니 의미 확장에 가장 유리하니 말이다.

얘기가 옆길로 좀 샜으니 거리의 단위로 돌아오면..
동양에서는 아리랑 가사에도 등장할 정도로 유명한 ‘리’(약 400m), 그리고 서양에서는 마일과 노트(knot 약 1.8km) 정도가 있다. 접두사가 덕지덕지 붙은 킬로미터보다 저런 단어가 더 익숙하고 짤막하고 좋긴 해 보인다.

미국에서 시속 55~60마일 제한이 한국으로 치면 시속 100km 제한과 얼추 비슷하다. 그리고 우리나라는 군사분계선의 길이가 어째 킬로미터 대신 155마일이라고 불분명한 출처를 통해 널리 퍼져 있다.
마일은 그렇다 치고 노트는 해상 업계에서 활발히 쓰이는 중이다. 인류는 미터법이 제정되기 훨씬 전부터 배를 타고 신대륙까지 개척했으니 단위가 다른 건 어쩔 수 없는 노릇이다. 1노트는 1해리, 해상 마일이라고도 부르며, 1마일보다 약간 더 크다.

한국과 미국이 기름값이 얼마나 차이가 나는지 정확하게 알기 위해서는 원/달러 환율뿐만 아니라 리터/갤런 부피 단위도 변환해야 한다(1갤런은 약 3.78리터). 2000년대 초엔 갤런당 1$대이던 게 2000년대 말 불황 때는 4$가 넘게 치솟았었고.. 그러다 지금은 2$를 넘어 3$대인 걸로 알고 있다.

지역과 상황에 따라 케바케이긴 하지만 미국의 기름값은 한국 기름값의 거의 50~70%대라고 생각하면 대체로 맞다. 뭐, 저기는 자동차가 신발이나 마찬가지인 동네여서 모든 가족 구성원이 차를 굴리는, 아니 굴리지 않으면 안 되는 곳인 걸 감안할 필요가 있다. 고등학교가 아니라 중학교를 졸업한 뒤에 면허를 따며, 30대 나이의 직장인이 아니라 10대 알바생도 자가용으로 출근한다. 안 그러면 등교고 통근이고 아예 할 수가 없기 때문이다.;;
한국보다 기름을 훨씬 더 많이 소비하겠지만, 같은 일을 했을 때의 소득도 한국보다는 높을 테고.. 그런 차이가 있다.

또 무슨 단위가 있을까?
면적의 경우, 국내에서는 땅이나 임야에 대해서는 헥타르를 많이 쓰고 집에 대해서는.. 그 유명한 ‘평’을 많이 썼다. 요즘이야 제곱미터로 몽땅 물갈이 됐다. 헥타르는 미터법 단위의 10배수이기 때문에 이해하기 쉽지만 평은 1/3배수에 가까워서 좀 직관적이지 못하다.

리터는 그 정의부터가 세제곱 cm의 1000배이기 때문에 얘 역시 미터법 단위의 10배수 alias(딴이름 별칭)에 가깝다. 옛날에는 이탤릭체/필기체 소문자 l로 많이 썼었지만 요즘은 숫자 1과 혼동된다고 대문자 L로 쓰는 게 대세가 돼 있다.

인치는 한국에서 일상적으로는 거의 쓰이지 않는 듣보잡 단위이지만 디스플레이의 크기를 나타낼 때는 끈질기게 살아남아서 존재감이 각인돼 있다. 12인치 모니터, 30인치 모니터가 대충 어느 정도 크기인지 다들 아실 테니 말이다. 그리고 옛날에는 디스켓의 크기도 5.25인치, 3.5인치 같은 식으로 분류했다. 물론 이것들은 다 미국의 공업 규격으로부터 영향을 받은 흔적이다.

미터법은 철도 궤간이나 국제 표준시(GMT/UTC) 같은 것과 달리, 대영제국이 퍼뜨린 표준이 아니다. 얘는 기원을 굳이 따지자면 프랑스에 가깝다.
미터법은 SI 단위로 체계가 확장되고 현대의 과학계가 정식으로 채택함으로써 (1) 인류 역사상 어떤 도량형도 가져 본 적 없던 엄밀한 정의를 갖게 되었다. “빛이 진공에서 n초만치 진행한 거리, 세슘 원자가 x회 진동하는 데 걸리는 시간, 플랑크 상수가 y가 되게 하는 질량값” 따위 말이다.

(음악으로 치면 도레미파 기준음의 엄밀한 정의를 "어디어디서 나는 특정 소리"가 아니라 소리굽쇠의 440hz 진동수라고 숫자를 동원해 딱 굳힌 것과 비슷하다. 모든 악기의 음높이를 일관되게 조율하려면 그 바닥에서도 절대적인 기준이 필요할 테니... 물론 hz를 엄밀하게 정의하려면 '초'부터 엄밀하게 정의해야 할 것이다.)

길이, 시간, 무게(질량)이야 말 그대로 시공간을 구성하는 기본 축이니까 전근대 시절부터 단위가 존재했지만, 전기(전압, 전류, 전하량)나 밝기 같은 물리량은 애초에 고전 단위계에서는 아웃 오브 안중이었다. 이렇게 (2) 후대에 과학이 발전하면서 추가로 도입된 단위 차원은 오로지 SI 단위에만 존재한다.

다른 단위들의 합성을 통해서 만들 수 없는 새로운 차원이 몇 개가 더 존재하려나 모르겠다. 온도는 그런 새로운 차원의 대표적인 예이다. 서양에는 화씨라고 불리는 단위가 전통적으로 존재해 온 반면, 동양에는 그런 게 없는 것 같다.
길이의 단위가 평균적인 인체의 치수를 근거로 제정되었다면, 온도는 우리 주변에서 쉽게 볼 수 있고 온도별로 다양한 상태로 쉽게 변하기도 하는 물의 끓는점과 어는점을 기준으로 단위가 만들어지는 게 자연스럽다.

그 끓는점과 어는점을 어떤 숫자로 정할지는 엿장수 마음대로이지만 말이다. 단, 과학이 발전하면서 온도는 열역학적 완전 정지를 나타내는 하한이란 게 있다는 게 밝혀졌다. 절대온도는 섭씨 온도와 비례상수는 동일하고(y=ax+b에서 a), 절대영도를 표현하기 위해 상수인 b만 다르다.

사실, 열과 온도는 마치 질량과 무게만큼이나 엄밀· 정확하게 차이를 이해하기 어려운 개념이다. 열은 또 줄이니 칼로리니 하는 에너지로도 연결되니까.. 같은 열을 받아도 다들 알다시피 공기와 물고 금속은 온도의 변화가 전부 다르니 말이다.

SI 단위계는 인간의 심상 인지 유사도와 무관하게 (3) 물리적으로 차원이 동일하다면 반드시 같은 단위를 쓰게 하고, 기존 차원으로부터 유도· 파생되는 단위라는 개념을 명확히 했다. 이 원칙에 따라 칼로리는 차원이 동일한 줄에 밀려 도태하는 중이고, 요즘은 그냥 영양학적 열량 분야에서만 명맥을 유지하고 있다. 한편 와트는 분야가 다르지만 차원이 동일하기 때문에 고전역학의 일률과 전기에서의 전력을 모두 나타내는 데 쓰인다.

끝으로 SI 단위계는 (4) 숫자의 10진법 자릿수 보정을 위해 킬로, 밀리 같은 접두사도 명시하여 체계화했다.
그러니 여러 모로 굉장히 깔끔하고 쓸 만한 단위계가 됐다. 로마 숫자에서 아라비아 숫자로, 그림문자에서 음소문자로 바뀌는 것 같은 변화가 아닌가 싶은데..

그럼에도 불구하고 미국은 세계에서 거의 독보적으로 미터법을 따르지 않는.. 아니 더 정확히는 따르지 못하고 있는 갈라파고스 국가이다. 관습적으로 정착한 단위와 학술적으로 통용되는 단위가 서로 심하게 다르기 때문에, 대중을 상대로 과학 발표나 강연을 하면서도 각종 통계 자료에서 “아, 이 값들은 단위가 미터법인 걸 양해 바랍니다” 이런 말도 안 되는 해명을 해야 한다.

그리고 극단적으로는.. 현업 종사자조차도 단위를 헷갈리는 바람에 정비 불량으로 비행기와 우주선이 추락하는 사고가 난 적도 몇 차례 있다. 기름을 n 갤런만치 넣어야 하는데 실수로 n 리터만 넣는다거나 하는 식으로 말이다. 세계 최강의 과학기술 강국이며 행정 시스템 선진국인 천조국의 위상과 전혀 어울리지 않는 흑역사가 아닐 수 없다.
심지어 종이 크기도 세계 표준인 A4(제곱미터 기반) 대신 레터라는 인치 기반의 독자 규격을 쓰는데.. 이에 대해서는 나중에 별도의 글로 또 다룰 것이다.

일본이 협궤가 골칫거리라면 미국은 단위계가 골칫거리인 셈이다. 뭐, 둘 다 110V 전압도 골칫거리이긴 하다만.. 근대화 산업화를 일찍 한 나라는 이렇게 시대 흐름에 뒤쳐진 레거시도 하나씩 생기는가 보다.

우리나라는 SI 단위가 잘 정착한 축에 들지만 부동산의 면적에서는 평이 다른 단위로 대체되기는 영 쉽지 않아 보인다.
그리고 딱히 도량형은 아니지만.. 나이를 좀 한국식과 만의 구분을 없애고 간단하게 "현재 연도 - 태어난 연도"로, 즉 만 나이로 통일해 버렸으면 좋겠다. "한국식 나이로, 만 나이로" 이게 미국에서 "미터법을 쓰자면..." 이러는 거나 다를 바 없는 삽질이다.

학년을 따질 때 빠른 생일 1, 2월 구분을 없앤 지는 꽤 됐는데.. 저것도 더 간단하고 합리적으로 바꿨으면 좋겠다.

Posted by 사무엘

2020/04/01 19:34 2020/04/01 19:34
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지구의 자기장

매일 아침마다 우리 머리 위로 떠오르는 태양은 인간이 사는 데 필요한 열과 빛만 곱게 쏴 주는 평범한 불덩어리가 아니다.
태양풍이라고 불리는 온갖 방사선과 전자기파 같은 흉악한 ray들도 쏴 대는데, 이게 전자기기들을 교란시키는 건 말할 것도 없고, 주변 천체에 그나마 붙으려 하는 가벼운 기체(대기)들을 쓸어내고 생명체도 죽게 만든다. 태양은 불덩어리뿐만 아니라 초대형 초강력 전자 레인지와 비슷하다고 생각해도 될 것이다. (가스 레인지와 전자 레인지의 성격을 모두..)

이는 항성이라는 게 애초에 나무나 석유를 태워서 불 때는 것 같은 평범한 방식으로 발열· 발광하는 물건이 아니기 때문이다. 태양풍에 비하면, 오존층 때문에 인지도가 높은 편인 자외선의 해로움 정도는 그냥 약과로 느껴질 정도이다.
태양풍을 어찌하지 않으면 지구는 아무리 온도가 적당하고 산소와 물이 있다고 해도 다 증발하고 날아가 버리며, 정도의 차이가 있을지언정 금성이나 화성처럼 생물이 살 수 없는 불모지 사막이 돼 버린다.

고체인 운석이야 대기와의 마찰열로 그럭저럭 걸러진다. 하지만 운석보다 더 미시적인 태양풍을 차단해서 지표면의 평안과 안녕을 보장해 주는 것은 다름아닌 지구의 자기장이다. 자기장이 일종의 실드를 형성해서 지구를 감싸 준다.

사용자 삽입 이미지

지구의 자기장이란 건 생각보다 굉장히 대단하고 고마운 물건이다. 단순히 나침반 바늘을 돌려서 방향 파악에 도움을 주는 것을 훨씬 능가하며, 지구의 생명 존재와 관련해서 오존층보다도 기여하는 것이 훨씬 더 많다. 스타에다 비유하자면 태양풍은 베슬의 EMP+이레디 복합이고, 지구 자기장은 프로토스 실드와 비슷하다.

지구에 자기장이 생성될 수 있는 것은 지구의 깊숙한 중심부에 유체 형태의 고온 고압 금속 핵이 있고, 내핵과 외핵의 온도 차이로 인한 대류가 발생하고, 그 상태로 그럭저럭 지구가 자전도 해서 얼추 발전기가 돌아가는 것 같은 상황이 만들어지기 때문이다. 천체의 자기력의 원천은 영구 자석이 아니라 일종의 전자석이며(다이나모 이론).. 지구의 자전은 지표면에서 낮과 밤을 만들고 물질을 순환시키는 것 말고도 밑바닥에서 이런 중대한 일까지 덩덜아 하는 셈이다.

그렇기 때문에 지구가 자전을 멈춰 버리면 (1) 낮과 밤 구분이 엉망이 되고 (2) 기상과 기후도 싹 바뀌고, (3) 지금까지 원심력 때문에 적도 쪽에 몰려 있던 바닷물이 다시 남북의 고위도 지역으로 흘러가서 수위가 상승하고 저지대가 침수될 뿐만 아니라.. (4) 지구의 자기장까지 사라지게 된다.

그러면 지구도 태양풍을 직격으로 맞으면서 화성보다는 금성의 마이너 버전을 찍게 된다. 태양이 굳이 적색거성으로 부풀지 않아도, 지구 온난화가 악화되지 않아도 지금 정도의 거리와 태양의 위력만으로도 그렇게 될 수 있다는 점이 몹시 섬뜩하다.

하긴, 금성만 해도 지구보다 대기가 훨씬 더 짙으니 운석이 지표면까지 떨어질 걱정 따위는 안 해도 될 것이다. 하지만 금성은 모종의 이유로 인해 자전이 끔찍하게 느리다(자전 주기가 공전 주기보다도 더 긺..). 느린 정도를 넘어 자전 방향 자체가 반대이니, 이건 얘만 뭔가 자전 브레이킹-_- 같은 인위적인 조작이 가해져서 마이너스, 역방향 후진을 하는 거나 마찬가지이다.

그래서 얘는 지구에 근접하는 스타일의 행성이 될 기회를 놓치고 표면이 태양풍에 탈탈 털렸으며, 그 와중에 화산 같은 지질 활동의 결과로 발생한 이산화탄소와 황산을 수습하지 못하고 끔찍한 온실효과 불지옥으로 전락했다.

지구는 그렇게 되지 않았다. 비교적 빠른 자전, 그리고 풍부한 자기장 덕분에 지질학적으로나 생물학적으로나 살아 있는 행성이 될 수 있었다. '선캄브리아'라는 까마득히 먼 옛날에 어떤 계기로 시아노박테리아의 활동 덕분에 대기 중에 산소의 농도가 크게 증가했다. 선캄브리아 시대는 한국사로 치면 마치 고조선만큼이나 기간은 길지만 너무 오래돼서 알 수 있는 게 별로 없는 기간이다만..
그 뒤로 지구와 금성의 상황이 달라진 것을 국사에다 비유하자면 남북 분단과 전쟁 이후에 남한과 북한의 상황이 달라진 것만큼이나 극단적이다.

우주 천체에서 생명체의 존재 가능 조건을 생각하 보면.. 크기, 무게, 온도, 대기 등 수많은 변수들이 하나라도 약간이라도 어긋나면 그냥 게임에서 사망 트랩 밟듯이 끝이다.
그러니 인간이 달에 나갈 때만 해도 물은 말할 것도 없고 숨 쉬는 산소까지.. 승무원 3명의 생존을 위해 필요한 모든 물자는 지구에서 100% 조달해 갔다. 양과 무게를 철~저하게 계산해서 말이다. 우주 현장(?)에서 조달 가능한 것이라고는 전혀 없었으며, 자그마한 사고라도 났다간 이 사람들은 그냥 "우주에서 다이"였다.

그러니.. 비록 직접적인 물증은 아니지만 그 너무 광활한 우주에서 딱 하나 지구 같은 행성이 생긴 것은.. 어떤 사람에게는 좀 불편하게 들릴 수도 있지만, 우연히 됐다고 볼 수 없고 신· 절대자의 의도와 설계에 의해 된 거라고 '심증상으로' 믿는 것은 누가 뭐라 할 수 없을 것이다.
사실, 복음 전하고 기독교를 변증할 때 "우연히 될 수 없다"라는 요지로 창조는 그냥 간접 증거로만 얘기하고 넘기고, 더 중요한 "예수 부활"이야말로 증언을 바탕으로 역사적인 팩트라고 얘기하면 된다.

여담..

(1) 지구 대기의 중간권을 넘어서 열권쯤부터 전리층이 시작되고, 밴 앨런 벨트는 거의 외기권쯤부터 시작되는가 싶다. 열권이면 이미 우주 발사체의 궤도도 포함된다. 서울-부산보다도 짧은 거리를 위로 수직 상승만 하면 단순 영공을 넘어 우주인데 그게 어렵다. 그만큼 지구의 중력을 벗어나는 게 어려운 일이다. (국제 우주 정거장이 지구를 돌 때마다 아래 국가들에다가 영공 통과료를 지불하지는 않음.. 애초에 항공 관제를 받을 수도 없다)

(2) N, S 중 한 극만 단독으로 갖고 있는 단극 자석, 혹은 자기홀극이 과연 존재하는지의 여부는 수학으로 치면 홀수 완전수의 존재 여부와 비슷한 느낌인 것 같다. 이론적으로 존재할 수 있고 존재 불가능이 증명된 건 아니지만.. 그래도 존재하기 위한 조건이 굉장히 까다로워 보인다.

(3) 전자석과 반도체는 어떤 특성을 조건부로(자성, 도체) 가지면서 일반 영구 자석이나 일반 도체보다 훨씬 더 유용하게 쓰인다는 공통점이 있다. 물론 전기 전자 공학의 학문적 난이도는 그에 비례해서 수직 상승했다.;;

Posted by 사무엘

2020/02/19 08:36 2020/02/19 08:36
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인체는 숨을 오랫동안 참고 있으면 곧 극심한 괴로움을 호소하면서 기도를 열어서 무엇이라도 무조건적으로 빨아들이려고 애쓰게 된다. 주변이 온통 물이나 유독가스뿐이더라도 말이다. 이 때문에 다른 물질(흡입), 다른 도구, 외력(강제로 호흡 차단)으로 인해 질식사를 할지언정, 혼자 숨을 참아서 자살할;;; 수는 없다. 이건 인간이 스스로 호락호락 목숨을 끊을 수 없게 하는 일종의 안전 장치이기도 한 것 같다.

글쎄, 과거에 대종교의 핵심 간부이면서 독립 운동가였던 나 철, 서 일 같은 사람은 스스로 숨을 참아서 목숨을 끊고 자결· 순국했다고 전해진다. 마치 어느 만렙 불교 승려가 꼿꼿한 가부좌 자세로 분신 인신공양을 한 것만큼이나.. 저게 아주 특수한 수련을 통해서 가능할지는 모르겠지만 어쨌든 평범한 일반인에게 가능한 일은 아니다.

그런데 숨을 안 쉬어서 인체가 괴로움을 느끼는 판단 기준은.. 정말 의외인데 산소 부족이 아니다. 반대로 체내에 축적된 이산화탄소의 증가이다. 내 의지와 상관없이 심장이 콩닥콩닥 뛰는 것만큼이나 이산화탄소는 물질대사로 인해 계속해서 생성되니까.. 그리고 이게 산소 부족보다 먼저 감지되는 더 민감한 현상이다.

코나 입을 틀어막거나 목을 조르는 게 아니라 그냥 얼굴만 비닐봉지로 씌워서 밀폐해 보면(...;;) 얼마 못 가 숨이 가빠지고 얼굴이 벌개지긴 한다. 이것도 산소 부족 때문이 아니라 봉지 내부의 이산화탄소 농도가 증가해서 호흡만으로 이산화탄소의 배출과 농도 조절이 안 되기 때문이다. 참고로 요즘 대기 중의 이산화탄소 평균 농도가 0.04%, 대략 400ppm으로 여겨지는데, 날숨의 이산화탄소 농도는 4%가량으로, 약 100배 증가한다.

이산화탄소의 배출은 잘 하고 있으면서 순수하게 산소만 부족한 상황은 인체가 제대로 감지를 못 한다고 한다. 그냥 나른하고 체력이 딸리고.. 물론 그 상태로 등산 같은 무리한 신체 활동을 하면 고산병 같은 증세도 일어나겠지만, 대기압이 정상이면서 격렬한 신체 활동 없이 산소만 없으면 자기도 모르는 사이에 픽 쓰러지고 훅 갈 수도 있다.

하긴, 그렇게 위험을 감지할 기력 자체가 사라지니까 말이다. 스타에서 다크 템플러가 일꾼을 원샷 원킬 하는 것은 under attack 경보가 안 뜨듯이.. 일산화탄소 중독 같은 걸로 질식한 사람만 해도 다 그냥 픽 쓰러지지, 얼굴 벌개지고 켁켁거리면서 의식을 잃지는 않는다는 걸 생각해 보자.

그리고 굳이 그 정도로 위험한 유독가스가 아니라 질소만 100% 있는 곳에 있어도 사람은 똑같이 픽 쓰러질 수 있다. 누가 나쁜 마음 품으면 이런 중독과 질식을 이용해서 상대적으로 저렴하고 고통 없이 쉽게 가는 자살· 살인 방법을 고안할 수도 있을 정도이다.

수영을 하면서도 과호흡이라고 해야 하나, 이산화탄소만 내보내어 인체가 내보내는 자연스러운 호흡 충동을 강제로 억제함으로써 실제 체력보다 더 오래 숨을 참는 테크닉이 존재한다고 한다. 그런데 이것도 조심해서 활용해야 한다. 멀쩡히 수영하던 중에 뇌의 산소 부족 때문에 아무 이상 징후 없이 의식을 잃고 익사로 이어질 수 있기 때문이다. 이를 가리키는 Shallow Water Blackout이라는 현상 내지 용어도 있으니 참고하시라.

이런 맥락에서, 요즘은 하품도 산소가 부족해서 발생하는 현상이 아니라고 여겨진다. 최소한 주 원인은 아니라는 것이다.
졸음 운전은 명백하게 차내의 이산화탄소 증가로 인한 현상으로 여겨진다. 물론 그래도 날숨보다는 훨씬 낮은 농도이니까 졸리기만 하는 것으로 끝나지, 그 이상이면 탑승자들이 견디지 못한다.

운동을 할 때 몸이 지치는 것에도 숨이 차는 것과 근육이 저린 건 별개의 영역인데, 호흡과 관련해서도 산소 부족과 이산화탄소 과다는 서로 완전히 별개로 생각해야겠다.
인체가 자기 상태를 잘못 판단하는 경우가 이것 말고도 몇 가지 더 알려져 있다. 허기를 표현하는 배꼽시계만 해도 지금 정말로 영양분이 부족한 상태만을 곧이곧대로 나타내는 게 아니라는 건 주지의 사실이며..

좀 극단적인 상황이긴 하지만, 사람이 극심한 저체온증으로 동사하기 직전에 정신줄이 오락가락 다 놓였을 때는 오히려 불타는 듯한 더위를 느끼고 옷을 훌훌 벗기도 한댄다. paradoxical undressing이라고 이름까지 붙었는데 이것도 그 이유는 아직 명확하게 규명되지 못해 있다.

이건 자가색정사만큼이나 사람의 사인을 정확하게 판단하기 어렵게 만든다. (스스로 옷을 벗은 단순 저체온증 동사자도 마치 강력 범죄를 당해서 탈의당하고 희생된 것처럼 보이게 되니까..) 그리고 온도나 음식뿐만 아니라 호흡 상태 판단 알고리즘에도 저런 식으로 헛점이 있는가 보다.

그래도 호흡이 어느 물질이 어떻게 변화하는 과정인지를 생각해 본다면, 일반적인 환경에서는 체내의 산소 부족과 이산화탄소 과다는 대부분, 사실상 동치라고 봐도 무방하긴 하다.

끝으로 호흡 하니까 떠오르는 게..
음식의 맛은 혀로 느낀다고들 그런다. 그런데 숨을 참으면서 음식을 먹을 때는 절대로 감지되지 않다가, 숨을 코로 내쉴 때만 느껴지는 그 형언할 수 없는 ‘끝맛’은 도대체 무슨 기관 내지 장기가 어떤 원리로 감지하는 것일까? 굉장히 궁금해진다.

Posted by 사무엘

2020/01/09 08:35 2020/01/09 08:35
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1.
부메랑은 어떤 원리로 원 궤도를 그리며 날다가 제자리로 돌아올 수 있을까?
물수제비는 어떤 원리로 가능한 걸까? (우주 탐사선의 대기권 재진입과도 관계 있음)
선풍기나 프로펠러에 날개는 몇 개가 들어가는 게 성능 면에서 적합할까?
이런 것은 마치 영구 자석이 존재 가능한 이유만큼이나 과학적으로 규명하기가 의외로 까다롭다. 어떤 건 비행기나 연처럼 항공역학적인 이론을 동원해야 하기도 한다.

2.
공기 중에 널린 게 질소이지만 식물은 뿌리혹박테리아와 공생하는 콩류를 제외하면 이를 제대로 활용하지 못한다. 그렇기 때문에 질소 비료를 따로 줘야 된다.
주변에 온통 널린 게 풀이지만 사람은 진짜 초식동물들처럼 셀룰로오스 섬유질을 소화하지 못한다. 초식동물의 장 안에서 섬유질의 소화를 도와주는 세균이 식물로 치면 뿌리혹박테리아인가 보다.

그 외에 바다엔 온통 널린 게 물이지만 잘 알다시피..;; 사람은 그걸 그대로 마실 수 없다.
우주에 널린 그 많은 수소의 폭발력을 십분 활용하여, 성능 좋고 배기가스도 더티한 탄소 화합물이 아닌 물밖에 안 나오는 꿈의 엔진도.. 아직까지는 다른 여러 실용적인 문제로 인해 여전히 꿈일 뿐이다.
자연엔 이런 식의 장벽이 여럿 존재하는가 보다.

3.
발화점과 인화점의 관계는.. 최대 정지 마찰력과 운동 마찰력의 관계와 아주 비슷해 보인다.
물질이 열받아서 뜨거워지고 고체· 액체· 기체 상태만 바뀌는 것과.. 아예 불꽃을 내며 활활 타고 재가 되는 것은 양상이 많이 다르다. 난 어렸을 땐 이게 무기물과 유기물의 차이인가 생각하기도 했다.
발화점과 인화점 사이에 연소점이라는 온도도 있긴 한데, 이건 뭐 학교에서 자세히 다루지 않는 것 같다.

4.
사실, 시사· 역사 상식뿐만 아니라 과학 상식도 정정되고 바뀐다.
물론 만유인력의 법칙이라든가 "지구는 둥글다", "H2O는 물이다" 같은 게 바뀔 일은 없겠지만, 세상엔 인류의 과학 기술이 완전히 규명하고 밝혀내지 못한 수수께끼도 많기 때문이다. 건강· 의학 분야야 그런 예가 워낙 많긴 하지만 굳이 그 분야가 아니더라도 마찬가지이다.

  • 한때는 피뢰침은 반드시 뾰족해야 된다고 알려졌는데 21세기에는 꼭 그럴 필요가 없다는 실험 결과도 나온 모양이다.
  • 뜨거운 물이 더 빨리 언다는 현상은 반론도 나와 있다. 물은 전자레인지로 데웠다가는 갑자기 끓어올라서 위험하다고 그러고 열역학적으로 특이한 점이 많은 물질 같다.
  • 30년 이상 전의 옛날 아동용 과학 서적에서는 버섯과 곰팡이(균류)가 식물의 좀 특이한 부류라고 분류돼 있었던 것 같은데.. 어느 샌가 균류는 동물이나 식물이 아닌 고유한 카테고리라고 분류가 바뀌었다.

5.
아, 깜빡 잊은 채로 당일을 지나쳐 버렸구나..
질량 단위인 킬로그램의 정의가 130여 년 만에 개정되었다. 절대성이 결여되는 "그냥 이 원기의 질량이 곧 1kg"이 아니라 언제 어디서나 실험실에서 동일하게 재현 가능한 객관적인 정의가 도입됐다.

오랫동안 전세계에서 통용되어 온 유명 단위의 정의를 개정해서 과학사에 한 획을 긋는 일은 대단히 신중하게 논의되고 진행되어야 할 것이다. 2010년대 이후로 국제 도량형 총회에서는 여러 번 연기· 보류를 거듭하다가 지난 2018년 11월 16일이에야 새로운 정의를 만장일치로 채택했다.

그리고 반 년가량의 유예 기간을 거친 뒤에 2019년 5월 20일부터 이를 전면 시행하기 시작했다. 국제 미터 협약을 체결한 날(1875년 5월 20일)을 기념하는 세계 측정의 날에 맞춰 시행한 거라고 한다. 그랬는데 정작 5월 20일 당일은 본인도 딱히 관련 언론 보도를 접하지 못하고 조용히 지나가 버린 것 같다.

1미터나 1초 같은 단위들의 정의를 보면 빛이 진공에서 1/!!!@!#!@#초 동안 진행한 거리, 세슘 원자에서 방출하는 빛이 !@#!!#@!회 진동하는 데 걸리는 시간처럼.. 일반인이 범접할 수 없는 괴상한 형태이다. 일반인이 도저히 범접할 수 없는 물질이나 조건을 제시하는 건 무조건 절대불변이 보장되는 조건을 찾다 보니 그렇게 된 것이며, 숫자까지 저렇게 복잡하고 야리꾸리한 이유는 옛날의 정의와 호환을 유지하기 위해서이다.

옛날에 지구 자오선 길이의 1/!@#!@가 1m, 지구 1년의 1/!@##!#가 1초, 섭씨 4도의 물 1리터의 질량.. 이러던 시절보다 엄밀해진 대신 더 복잡해진 셈이다(초기). 그러다가 원기를 갖고 정의하다가(2기.. 심지어 미터도!) 나중에는 이런 식으로 더 고차원적인 정의가 등장해서 쓰이게 됐다.

그런데 킬로그램의 새로운 정의는 저런 것보다 훨씬 더 빡세고 이해하기 어렵다. 플랑크 상수라는 것이 무엇인지 알 정도의 양자역학 지식이 필요하다.
지금까지 난해한 측정값의 영역이던 플랑크 상수를 측정 기술의 발달 덕분에 아예 6.62607015×10^-34 kg·m^2/s라는 정의로 바꿔 버리고, 이 값이 나오게 하는 단위 질량을 1kg으로 정의한 것이다. 1미터와 1초는 이미 질량에 의존하지 않는 형태로 정의돼 있으니까 킬로그램을 이런 식으로 정의 가능한 것이다.

무슨 원자 @##$@#$@#의 물리량 이런 식의 정의를 예상했던 본인으로서는 난감함과 시시함이 좀 느껴진다. ㅡ,.ㅡ;;

6.
세상은 넓고 과학 기술 강국 선진국은 여럿 있는데..

  • 과학 분야 노벨 상 수상자를 배출한 적 있는 나라
  • 우주 발사체 기술을 보유한 나라
  • 유인 우주선 개발 기술을 보유한 나라 (!!)
  • 잠수함, 공중급유기, 항공모함을 보유한 나라
  • 핵무기를 보유한 나라

우리나라는 불행히도 해당되는 게 별로 없다.;; (글쎄, 쌀로 핵을 만든 것은 과학적 방법론으로 검증 가능하지 않아서..)
물론, 노벨 상 빼고 나머지는 군사· 안보와도 관계가 있어서 타 강대국들의 견제 때문에 보유하지 못하는 것도 있다. 가령, 핵무기와 우주 발사체는 바늘과 실 같은 관계의 기술이며, 일본이 기술이 없어서 핵을 못 만드는 건 절대 아니니 말이다.

특히 핵무기는 몇몇 예외 국가를 제외하면 일단 UN 상임이사국(미영프 중러 5개국)들만이 꽉 잡고서 보유국이 더 늘어나지 못하도록 매의 눈으로 감시하고 있다. 일본과 독일이 없고 오히려 과거의 공산권 진영이던 중국와 러시아가 있는 걸 보면 상임이사국은 철저하게 2차 세계 대전 승전국 위주로 편성돼 있는 게 느껴진다.

물론 일본은 지금까지 '비'상임이사국은 정말 압도적으로 자주 역임했었으며, 상임이사국이 되려고 안간힘을 쓰고 있는 듯하다. 하지만 일본이 과거에 친 사고가 워낙 방대하고, 기존 상임이사국인 중국이 반일 감정이 장난이 아니기 때문에 이는 쉽지 않을 것이다.

Posted by 사무엘

2019/07/03 19:34 2019/07/03 19:34
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