우주의 이해

[최무영의 과학이야기] <58> 관측되는 우주 ①

이제 눈을 돌려서 물질이 존재하는 자연현상의 무대, 우주에 대해 생각해보기로 하지요. 우주에 대해서는 누구나 한번쯤 궁금증을 가집니다. 어린 시절 여러분들도 밤하늘을 보면서 저 별이 과연 우리로부터 얼마나 떨어졌고, 별의 정체가 무엇인지에 대해 많은 의문들을 가졌겠지요. 아닌가요? 오염이 심해서 밤하늘에 별을 볼 수 없다고요? 내가 훨씬 행복한 어린 시절을 보냈네요. 갈수록 삶의 질이 오히려 떨어진다는 느낌이 듭니다.
  
  ≪반짝 반짝 작은 별(Twinkle twinkle little star)≫이라는 어린이 노래의 가사를 보면 우주에 대해 품는 어린아이들의 의문을 너무도 잘 표현하고 있습니다. 원래는 프랑스의 민요곡에 영어 가사를 붙였다고 하는데 모차르트의 변주곡으로 널리 알려졌지요. 내가 어렸을 때부터 우주에 대한 동경을 품게 만든 노래라서 1절과 2절 가사를 한번 적어보고 싶네요.
  
  "Twinkle, twinkle, little star, How I wonder what you are!
  Up above the world so high, Like a diamond in the sky!
  Twinkle, twinkle, little star, How I wonder what you are!
  
  When the blazing sun is gone, When he nothing shines upon,
  Then you show your little light, Twinkle, twinkle, all the night.
  Twinkle, twinkle, little star, How I wonder what you are!"
  
  이에 비교할 만큼 널리 알려진 우리나라 노래로는 아마도 윤극영 시·곡 ≪반달≫일 듯합니다. '푸른 하늘 은하수'로 시작하는 이 노래를 모르는 사람은 없겠지요. 그 밖에도 윤석중 시 · 권길상 곡 ≪둥근 달≫, 그리고 이병기 시 · 이수인 곡 ≪별≫ 등이 생각납니다. 내가 좋아하는 ≪둥근 달≫ 가사도 적어볼까요.
  
  "보름달 둥근 달 동산 위에 떠올라, 어둡던 마을이 대낮처럼 환해요.
  초가집 지붕에 새하얀 박꽃이 활짝 들 피어서 달구경하지요.
  
  둥근 달 밝은 달 산들바람 타고 와, 한없이 떠가네, 어디까지 가나.
  은하수 찾아서 뱃놀이 가나요. 은하수 찾아서 뱃놀이 가나요."
  
  지금도 들으면 별에 대한 아련한 추억과 우주에 대한 동경을 불러일으키는 듯합니다.
  
  우주의 이해
  
  현재 우리는 우주에 대해서 얼마나 알고 있나요? 우주라는 존재는 과연 유한한가, 무한한가, 만일 유한하다면 끝은 어디에 있는가, 우주에 시작이 있었는지, 그리고 종말은 있을지, 시간에 시작과 끝이 있는지 따위, 우주에 관해 수많은 질문이 있겠습니다.
  
  실제로 우주는 우리와 매우 밀접하게 관련되어 있습니다. 우리의 몸과 삶이 우주와 무관하게 따로 존재할 수 없지요. 생명체란 철저하게 열려 있는 계이기 때문에 우리는 지구에서만 살아 존재할 수 있습니다. 그래서 지구를 소중히 아껴야 합니다. 인류가 물질적 풍요를 향한 탐욕으로 지구를 파괴하는 행위는 참으로 어리석고 스스로 무덤을 파는 짓입니다. [새만금을 비롯해서 대운하라는 처절한 파괴가 떠오르네요. 어리석음의 극치라 하지 않을 수 없습니다.] 사실 지구는 말할 것도 없고 지구와 우리 몸을 이루는 탄소, 산소, 질소 따위의 원자들은 모두 우주의 탄생과 더불어 생겨난 것입니다. 우주의 형성과 진화 과정에서 같이 이뤄진 것이기 때문에 우주는 우리 몸과 직접 연관돼 있고 궁극적으로 운명을 같이 하게 되지요. 우주의 운명이 지구의 운명이고 지구의 운명은 물론 인류의 운명입니다. 우주는 우리와 밀접하게 관련되어 있고, 우리 몸도 모두 우주에서 생겨났지요.
  
  그러면 우주를 어떻게 이해할 수 있을까요? 먼저 실제 관측을 통해서 우주에 존재하는 천체의 위치와 특성을 파악합니다. 이렇게 관측을 통해서 천체의 성질을 파악하는 학문 분야를 천문학이라고 합니다. 다음으로 천체는 결국 모두 물질로 이루어졌기 때문에 동역학과 통계역학 같은 일반 이론, 곧 보편지식 체계를 통해서 천체의 물리적 실체와 성질을 규명하고 서로 비교해서 해석할 수 있습니다. 보통 천체물리라고 부르는 분야지요. 끝으로 그러한 관측 자료와 과학이론을 종합해서 전체 우주의 존재 양상을 나타내는 적절한 모형을 만드는데 이를 우주론이라 합니다.
  
  정리하면 세 가지 단계를 거친다고 할 수 있습니다. 먼저 관측을 통해서, 그 다음에는 일반 이론, 곧 이론물리학을 통해서, 그리고 마지막으로 그것들을 종합해서 우주 전체의 적절한 모형을 만들고 이를 통해서 우주를 해석합니다.