과학책 읽어주는 남자 〔과읽남〕

“우주의 시민으로서 우리는 그것을 탐험할 의무가 있다. 세 천체물리학자는 이러한 견해를 밝히며, 우주먼지 너머의 세계로 향하는 이 상쾌한 원정을 이끌고, 아인슈타인의 연구에 대한 광대한 이론적 조망으로 안내한다.” -- 《네이처》

“세 저자 모두 격의 없는 대화체로 썼고, 정말 재밌는 엉뚱한 추론들이 곳곳에 있다(‘왜성’의 복수형을 영국에서는 dwarves로 쓰고 미국에서는 dwarfs로 쓴다든가, 〈스타트렉〉의 외계인들이 완벽한 미국식 영어를 구사한다든가 하는 이야기들)…… 이 책의 가장 큰 성취는 우주에 대해 우리가 무엇을 아느냐가 아니라 우리가 그것을 어떻게 아느냐를 제시한다는 점이다.” -- 《사이언스》

“저명한 세 천체물리학자가 함께 쓴 우리 우주에 대한 알기 쉽고 포괄적인 개관. 재미있는 천문학 입문서.” -- 《커커스 리뷰》

“명왕성의 지위, 지적 생명체의 존재, 우주의 무한성 등에 대해 잘 설명하며 우리를 우주여행으로 이끈다.” -- 《필라델피아 인콰이어러》

“그들의 칭찬할 만한 목표는, 거대한 우주에 대한 생각을 단순화하지 않으면서 이해할 수 있는 방식으로 소통하려는 것이다.” -- 《워싱턴포스트》

“글은 편안하고 알기 쉬운 문체로 쓰였으며, 많은 대중문화 아이콘을 언급한다…… 책은 일반 독자에게 천체물리학의 가장 복잡한 개념과 일부 새로운 개념들을 알려주며, 우리가 살고 있는 우주를 더 잘 이해할 수 있도록 돕는다.” -- 《북리스트》

“저자들은 우리가 우주의 중심이 아닐지라도 우주를 측정하고, 이론을 세우고, 이해하고, 지식의 한계를 탐험할 수 있는 지적인 종이라는 사실을 상기시킨다. 독자들이 현재 천문학의 발견을 따라갈 수 있게 해주는 탁월한 입문서.” -- 《라이브러리 저널》

“이 책은 천체물리학에 대한 또 하나의 지루한 책이 전혀 아니다…… 매우 난해한 많은 대중과학서들과 달리, 이 책은 전문가와 관심 있는 문외한 사이의 대화에 더 가깝다…… 과학에 관심 있는 사람뿐 아니라 과학을 전혀 모르는 사람에게도 훌륭한 독서가 될 것이다. 고등학생과 대학생뿐 아니라 각급 과학교사에게도 확실히 좋은 책이다. 어느 독자든지 복잡한 과학적 생각들이 한데 어우러지는 방법을 알게 될 것이다.” -- 미국과학교사협회(NSTA) 도서추천위원회

“저자들은 장마다 자기만의 뚜렷한 목소리를 내며 매력을 유지한다. 그리하여 독자들은 마치 구전 역사에서처럼 과학이 대대로 전하고 공유했던 본능적인 감각, 즉 우주에 온 것을 환영한다는 따뜻한 느낌을 받는다.” -- 재너 레빈(Janna Levin, 바나드 칼리지 물리학과 교수)

“독자들은 이 생생하고 재미있는 책에 담긴 커다란 아이디어를 즐길 것이다.” -- 로버트 커시너(Robert P. Kirshner, 하버드 대학 천제물리학과 교수)

“세 저자는 각 분야의 전문가들이고 매력적인 작가들이다. 아주 좋은 책으로, 시중에 이에 필적할 책은 없어 보인다.” -- 숀 캐럴(Sean Carroll, 칼텍 물리학과 교수)

“나는 천문학자로서, 이 책이 많은 첨단 우주론을 영리하고 솜씨 좋게 다루는 방식에 감탄했다. 흠뻑 빠져 즐겁게 읽었다.” -- 크리스 임페이(Chris Impey, 애리조나 대학 천문학과 교수)

“당신이 천체물리학에 흥미를 갖게 되었고 더 깊이 알고 싶다면 이 책을 읽어라. 유머와 매력을 겸비한 권위 있는 책.” -- 마커스 초운(Marcus Chown, 과학작가)

★해외에서 인정받은 최고의 천체물리학 입문서 ★

미국출판협회 선정 2017 우수학술도서상(PROSE Award) 우주론/천문학 부분 가작

미국과학진흥회(AAAS) 선정 2018 청소년우수과학도서

〈뉴욕타임스〉, 〈아마존〉 베스트셀러<네이처>, <사이언스> 추천 도서

〈멘스 저널(Men’s Journal)》〉선정 2016 우수도서

〈시머트리(Symmetry)〉 선정 2016 올해의 물리학 도서

아르스 테크니카(Ars Technica) 선정 2016 우수논픽션도서

포브스닷컴(Forbes.com) 선정 2016 우수과학도서

저자 : J. 리처드 고트

RICHARD GOTT는 프린스턴 대학의 천체물리학과 교수로, 우주론과 일반상대성이론 분야에서 중요한 기여를 해왔다. 그는 빅뱅 직후 인플레이션(급팽창)의 결과로, 은하단이 지금과 같은 거미줄이나 스펀지 모양의 복잡한 패턴으로 연결되었다고 예측했다. 또한 움직이는 두 개의 우주의 끈에 대한 아인슈타인의 일반상대성이론 장방정식의 정확한 해를 발견해, 우주의 끈이 빛의 속도에 가깝게 움직인다면 과거로의 시간여행이 가능하다고 주장했다.

2003년에는 약 14억 광년 떨어진 은하의 슬론 그레이트월SLOAN GREAT WALL을 발견했는데, 이것은 당시까지 알려진 ‘우주에서 가장 큰 구조’로 기네스북에 올랐다. 그는 또한 우리가 우주에서 특별한 위치에 있지 않다는 ‘코페르니쿠스 원리’를 적용해 인류의 미래 지속기간을 예측했으며, 이를 바탕으로 우주 식민지 개발을 적극적으로 지지하고 있다.

10여 년 넘게 미국과학경시대회의 심사위원장을 맡았고, 저서로는 《아인슈타인 우주에서의 시간여행》 《우주의 거미줄》이 있다.

우주의 기원과 미래에 대한 현재 천체물리학 지식의 최전선으로 초대한다!

우리 시대 최고의 천문학자들이 이해할 수 있는 언어와 명쾌한 비유로 독자들을 무한하고 경이로운 우주로 초대하는 『웰컴 투 더 유니버스』. 한 번도 과학 강의를 들어본 적 없는 학생들 대상으로 기획된 이 책은 과학 커뮤니케이터인 닐 디그래스 타이슨과 프린스턴 대학교의 저명한 천체물리학과 교수들인 마이클 A. 스트라우스와 J. 리처드 고트가 현대 천문학 명강의를 한 권으로 정리한 것으로, 우주에 대한 지금까지 알려진 사실뿐만 아니라 우리가 그것을 어떻게 알 수 있는지 그 원리를 상세히 가르쳐준다.

뉴턴의 법칙에서 상대성이론, 빅뱅이론에서 블랙홀까지 천체물리학의 기초 이론은 물론이고 암흑물질, 다중우주, 끈이론, M-이론 같은 최신 이론들에 이르기까지 알기 쉽게 설명하며 시차를 이용해 별까지 거리를 계산하는 방법, 빛의 속도를 측정하는 방법, 별이 방출하는 빛의 스펙트럼을 이용해 별의 광도와 크기를 알아내는 방법, 적색이동과 변광성을 이용해 은하들의 거리와 속도를 구하는 방법, 별 내부에서 일어나는 핵융합의 메커니즘과 별의 진화 과정 등의 이해를 돕는다.

저자 : 마이클 A 스트라우스

MICHAEL A. STRAUSS는 프린스턴 대학의 천체물리학과 교수다. UC 버클리를 졸업하고, 칼텍과 프린스턴 고등연구소 포스트닥 연구원을 거쳐 1995년부터 프린스턴 대학에서 가르치고 있다. 관측천문학자로서, SDSS(슬론 디지털 스카이 서베이), IRAS(적외선천문위성) 등 지상과 우주 망원경을 이용해 퀘이사를 발견하고 우주의 3차원 은하 분포를 연구하고 있다.

우주의 기원과 미래에 대한 현재 천체물리학 지식의 최전선으로 초대한다!

우리 시대 최고의 천문학자들이 이해할 수 있는 언어와 명쾌한 비유로 독자들을 무한하고 경이로운 우주로 초대하는 『웰컴 투 더 유니버스』. 한 번도 과학 강의를 들어본 적 없는 학생들 대상으로 기획된 이 책은 과학 커뮤니케이터인 닐 디그래스 타이슨과 프린스턴 대학교의 저명한 천체물리학과 교수들인 마이클 A. 스트라우스와 J. 리처드 고트가 현대 천문학 명강의를 한 권으로 정리한 것으로, 우주에 대한 지금까지 알려진 사실뿐만 아니라 우리가 그것을 어떻게 알 수 있는지 그 원리를 상세히 가르쳐준다.

뉴턴의 법칙에서 상대성이론, 빅뱅이론에서 블랙홀까지 천체물리학의 기초 이론은 물론이고 암흑물질, 다중우주, 끈이론, M-이론 같은 최신 이론들에 이르기까지 알기 쉽게 설명하며 시차를 이용해 별까지 거리를 계산하는 방법, 빛의 속도를 측정하는 방법, 별이 방출하는 빛의 스펙트럼을 이용해 별의 광도와 크기를 알아내는 방법, 적색이동과 변광성을 이용해 은하들의 거리와 속도를 구하는 방법, 별 내부에서 일어나는 핵융합의 메커니즘과 별의 진화 과정 등의 이해를 돕는다.

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닐 디그래스 타이슨

저자 : 닐 디그래스 타이슨

NEIL DEGRASSE TYSON은 칼 세이건 이후 가장 사랑받는 천체물리학자이자 과학의 대중화를 이끌고 있는 세계적인 과학 커뮤니케이터다.

9살 때 천체투영관을 처음 방문해서 본 밤하늘에 반해 천문학자가 되기로 결심한 그는 하버드 대학에서 물리학을 공부하고, 컬럼비아 대학에서 천체물리학 박사학위를 받았다. 프린스턴 대학 포스트닥 연구원을 거쳐, 1996년부터 미국자연사박물관 로즈센터의 헤이든 천체투영관 관장으로 있다(어릴 적 그에게 과학자의 꿈을 심어준 그곳이다).

1995년부터 《자연사》 《스타 데이트》 등의 잡지에 우주에 대한 일반인의 이해를 돕는 칼럼을 연재했고, 이때의 글을 모은 책이 최근 밀리언셀러가 된 《바쁜 이들은 위한 천체물리학》 《블랙홀에 의한 죽음》 등이다.

2000년 재개관한 로즈센터의 태양계 전시물에 명왕성이 빠져 있는 게 논란이 되면서 ‘명왕성을 태양계에서 퇴출시키려 한다’고 많은 비난을 받았으나, 2006년 국제천문연맹이 명왕성을 ‘왜소행성’으로 분류하면서 그의 관점은 인정받았다. 이때의 논쟁의 전모를 담은 그의 책이 《명왕성 파일》이다.

TV 토크쇼의 과학 주제 단골 게스트인 그는 〈심슨 가족〉 〈빅뱅이론〉 〈배트맨 대 슈퍼맨〉 등에 실명으로 카메오 출연을 할 정도로 이제는 권위 있는 천체물리학자의 아이콘이 되었다. 그의 트위터 팔로워 수는 1,200만 명이 넘고, “세계에서 가장 영향력 있는 100인”(《타임》), “과학계에서 가장 영향력 있는 10인”(《디스커버》)으로 손꼽힌다. 최근에는 칼 세이건의 과학다큐멘터리 〈코스모스〉의 34년 만의 후속편인 〈코스모스: 시공간 오디세이〉의 해설자를 맡으면서 우리에게도 친숙해졌다.

우주탐사 관련 정부위원회에도 활발히 참여해 2004년 NASA 특별공로상을 받았으며, 2015년에는 “대중에게 과학의 경이를 알리는 데 특별한 역할”을 한 공로로 미국국립과학아카데미로부터 사회공헌상을 받았다.

위에 언급한 책들 외에도 《스페이스 크로니클》 《오리진》 《스타 토크》 등 10여 권의 저서를 썼고, 관측을 바탕으로 우리은하와 별의 구조와 진화에 대한 다수의 논문을 발표했다.

저자 : 마이클 A

MICHAEL A. STRAUSS는 프린스턴 대학의 천체물리학과 교수다. UC 버클리를 졸업하고, 칼텍과 프린스턴 고등연구소 포스트닥 연구원을 거쳐 1995년부터 프린스턴 대학에서 가르치고 있다. 관측천문학자로서, SDSS(슬론 디지털 스카이 서베이), IRAS(적외선천문위성) 등 지상과 우주 망원경을 이용해 퀘이사를 발견하고 우주의 3차원 은하 분포를 연구하고 있다.

저자 : J. 리처드 고트

RICHARD GOTT는 프린스턴 대학의 천체물리학과 교수로, 우주론과 일반상대성이론 분야에서 중요한 기여를 해왔다. 그는 빅뱅 직후 인플레이션(급팽창)의 결과로, 은하단이 지금과 같은 거미줄이나 스펀지 모양의 복잡한 패턴으로 연결되었다고 예측했다. 또한 움직이는 두 개의 우주의 끈에 대한 아인슈타인의 일반상대성이론 장방정식의 정확한 해를 발견해, 우주의 끈이 빛의 속도에 가깝게 움직인다면 과거로의 시간여행이 가능하다고 주장했다.

2003년에는 약 14억 광년 떨어진 은하의 슬론 그레이트월SLOAN GREAT WALL을 발견했는데, 이것은 당시까지 알려진 ‘우주에서 가장 큰 구조’로 기네스북에 올랐다. 그는 또한 우리가 우주에서 특별한 위치에 있지 않다는 ‘코페르니쿠스 원리’를 적용해 인류의 미래 지속기간을 예측했으며, 이를 바탕으로 우주 식민지 개발을 적극적으로 지지하고 있다.

10여 년 넘게 미국과학경시대회의 심사위원장을 맡았고, 저서로는 《아인슈타인 우주에서의 시간여행》 《우주의 거미줄》이 있다.

역자 : 이강환

서울대학교 천문학과를 졸업하고 같은 학교 대학원에서 천문학 박사학위를 받은 뒤 영국 켄트 대학에서 로열 소사이어티 펠로우로 연구를 수행했다. 국립과천과학관에서 천문 분야와 관련된 시설 운영과 프로그램 개발을 담당했으며, 현재 서대문자연사박물관 관장으로 있다.

과학으로 가짜뉴스를 막을 수 있을까? 데이터 사이언스 전문가 차미영 교수가 말하는 가짜뉴스의 패턴과 그 대응 방안, 네트워크는 가짜뉴스를 알고 있다. 나는 나를 과신하는 경향이 있다? 메타인지 전문가 손리사 교수가 말하는 성공적인 학습을 위한 메타인지 사용법. 과학 전문 기자 강양구가 팩트체크해보는 미세먼지, 누구의 책임인가? 소통해야 힘이 된다, 과학커뮤니케이터 궤도가 말하는 과학 소통의 필요성. 윤태진 박사가 안내해주는 인류의 삶을 변화시킬 신약 개발의 트렌드. 왜 인간은 인간이 우주의 중심이라고 생각하는가? 인간 중심주의가 가진 문제점 등 흥미로운 기사로 가득한 스켑틱 18호.

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News&Issues

미세먼지, 누구의 책임인가? ｜ 강양구

과학, 소통해야 힘이 된다 ｜ 궤도

신약 개발의 모험 ｜ 윤태진

Cover Story 가짜뉴스에는 패턴이 있다

네트워크는 가짜뉴스를 알고 있다 ｜ 차미영

가짜뉴스를 막을 저널리즘의 15가지 지침 ｜ 데이비드 카원

무분별한 데이터 마이닝을 주의하라 ｜게리 스미스

Special Section 메타인지를 통해 본 교육의 방법

아이들에게는 ‘불편한 학습’이 필요하다 ｜ 손리사

Theme 비판적 사고를 위한 심리학 시리즈

편견과 착각에는 이유가 있다 ｜ 이상아

Column

점성술사가 되는 가장 간단한 방법 ｜ 제임스 랜디

사람이 된다는 건 어떤 느낌일가 ｜ 콜린 맥긴

Focus 우주는 인간을 중심으로 움직이지 않는다

인간만이 특별한 존재인가 ｜데이비드 자이글러

우주에 목적이 있다는 믿음이 지속되는 현상에 대하여 ｜ 랠프 루이스

왜 ‘하필’ 이 우주가 존재하는가 ｜ 마이클 셔머

집중연재

유전자를 찾아서 ｜ 이대한

진화, 생명을 설명하는 물리학 너머의 법칙 ｜ 김상욱

Agenda & Article

다시 도발하는 ‘지적설계론’ ｜ 네이선 렌츠

종교를 믿는 학생에게 진화론 가르치기 ｜ 수라트 파바탐

뉴스페퍼민트는 최근 화제가 된 외신 중 우리에게 새로운 시각을 알려주는 기사를 중심으로 다양한 분야의 글 4편을 골라 번역/요약하여 월~금 오전 9시에 제공합니다.

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슬로우뉴스 (2013/11/26)

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지금이란 무엇이고 시간은 왜 흐르는가

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《나우: 시간의 물리학》은 물리학의 풀리지 않은 오랜 수수께끼인 ‘지금’의 의미와 시간의 흐름을 설명하는 책이다. 《대통령을 위한 물리학》으로 유명한 실험물리학자 리처드 뮬러는 이 퍼즐을 풀기 위해 상대성이론, 양자물리학, 빅뱅이론 등 현대 물리학이 시간에 대해 알아낸 사실들을 하나하나 검토하고, 엔트로피와 물리주의 같은 잘못 맞춰진 조각들을 제거한 후, ‘4차원 빅뱅’이라는 검증 가능한 이론을 제시한다.

이 책은 이론가가 아닌 실험물리학자가 시간에 대해 본격적으로 논한 최초의 책으로서, 현대 물리학이 시간에 대해 무엇을 알고 무엇을 모르는지를 상세히 설명한다. 뮬러는 실험을 통해 시간의 처음과 끝을 연구한 바 있다. 그는 빅뱅 후 50만 년경 아기 우주가 방출한 우주 마이크로파 배경복사를 관측함으로써 ‘시간의 처음’을 측정했고, 초신성 관측을 통해 우주의 가속 팽창을 발견함으로써 ‘시간의 끝’(빅 크런치)은 없을 것임을 밝혔다. 그는 ‘지금’을 인간의 자유의지가 행사될 수 있는 유일한 순간으로 규정함으로써 물리학뿐 아니라 철학에도 중요한 함의를 가지는 주장을 펼친다.

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풀리지 않는 물리학의 최대 수수께끼

시간은 흐르는가, 흐르지 않는가

“만약 누가 나에게 묻지 않는다면 나는 알고 있다. 만약 내가 설명하려고 한다면 나는 모른다”라는 아우구스티누스의 말처럼, 시간은 인류의 오랜 수수께끼다. 시간, 그중에서도 특히 ‘지금’은 누구나 알고 있지만, 그 의미를 정확히 정의하기란 어렵다. ‘지금’을 가리키는 순간, 그것은 더 이상 ‘지금’이 아닌 과거가 되어버린다. 끊임없이 흐르고 매 순간 새로 생겨나는 이 덧없는 시간 때문에 괴로워하기는 아인슈타인도 마찬가지였다. 처음으로 시간을 물리학의 영역으로 끌어들인 아인슈타인은 “‘지금’의 대한 경험은 과거와 미래와는 다른, 인간에게 매우 특별한 뭔가를 의미”하지만, “이 중요한 차이가 물리학 안에서는 나타나지도 않고, 나타날 수도 없다”는 데 낙담했다.

‘지금’의 의미와 짝을 이루는 시간의 또 하나의 수수께끼는 ‘시간의 흐름’이다. 시간은 계속해서 움직이고 흘러가는데, 이는 ‘지금’의 의미가 계속해서 변한다는 사실로 보아 명백하다. 그렇다면 시간의 흐름이란 곧 ‘지금’의 움직임인가, 아니면 시간이 ‘지금’을 거쳐서 흘러가는 것인가, 혹은 새로운 시간이 매 순간 생겨나는 것이 ‘지금’인가? 시간이 멈추거나 혹은 느려지거나 빨라지거나 혹은 불규칙하게 흐른다면 우리는 그 변화를 알아챌 수 있는가? 왜 시간은 뒤가 아니라 앞으로만 흐르는가?

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현대 실험물리학자가 말하는

‘지금’이란 무엇이고, 시간은 왜 흐르는가?

이러한 현기증 나는 질문들은 아우구스티누스에서 아인슈타인에 이르기까지 수많은 철학자, 성직자, 현대 물리학자들을 괴롭혔다. 일부 물리학자들은 ‘지금’의 의미와 시간의 흐름을 이해하려는 시도를 포기하고, 그것을 전혀 포함하지 않는 ‘시공간 다이어그램’에 만족했으며, 물리학은 ‘시간과 관계없이’ ‘시간을 초월한’ 실재의 법칙을 다루어야 하며, 시간의 흐름이란 의식이 만들어낸 허상, 환영에 불과하다고 외면했다.

하지만 저명한 실험물리학자인 리처드 뮬러는 여기에 이의를 제기한다. ‘지금’은 누구나 지각할 수 있는 실재하는 현상이며, 물리학은 측정 가능하지 않다고 해서 그것의 실재성을 부정해서는 안 되고 설명해야 한다고 주장한다. 그리고 그는 20세기 물리학이 이루어낸 위대한 진보들에 힘입어 비로소 ‘지금’을 이해할 수 있는 희망이 생겼다고 말한다.

“‘지금’을 이해하는 데에는 상대성이론, 엔트로피, 양자물리학, 반물질, 시간여행, 얽힘, 빅뱅, 암흑에너지에 대한 지식이 필요하다. 비로소 지금에 이르러서야 우리는 ‘지금’을 이해하는 데 필요한 모든 물리학 지식을 손에 넣었다.”

뮬러는 상대성이론에서 열역학, 빅뱅 이론에서 양자물리학까지 현대 물리학의 주요 성취들을 되짚으며 ‘지금’이라는 시간의 퍼즐을 하나하나 맞춰간다. 그 과정에서 엔트로피와 물리주의 같은 잘못 맞춰진 퍼즐조각들을 빼낸 후, 마침내 ‘4차원 빅뱅’이라는 검증 가능한 독자적인 설명을 제시한다.

뮬러는 실험을 통해 시간의 처음과 끝을 연구한 바 있다. 그는 빅뱅 후 50만 년경 아기 우주가 방출한 우주 마이크로파 배경복사를 관측함으로써 ‘시간의 처음’을 측정했고(이 프로젝트를 계속 추진한 조지 스무트는 2006년 노벨물리학상을 받았다), 초신성 관측을 통해 우주의 가속 팽창을 발견함으로써 ‘시간의 끝’(빅 크런치)은 없을 것임을 밝혔다(이 연구를 이어받은 제자 솔 펄머터는 2011년 노벨물리학상을 받았다).

이 책은 이론가가 아닌 실험물리학자가 시간에 대해 본격적으로 논한 최초의 책으로서, 현대 물리학이 시간에 대해 무엇을 알고 무엇을 모르는지를 상세히 설명한다. 뮬러는 물리학이 우리의 직관에 어긋나는 시간의 이상한 성질들에 대해 많은 것을 알아냈음에도, 여전히 시간이 무엇이며 실재와 어떤 관련이 있는지에 대해 모르는 것이 많음을 솔직히 인정하고, ‘지금’을 인간의 자유의지가 행사될 수 있는 유일한 순간으로 규정함으로써 물리학뿐 아니라 철학에도 중요한 함의를 가지는 주장을 펼친다.

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아인슈타인, 물리학에

실험 가능한 시간을 선물하다

아인슈타인은 이제까지 당연시되었던 시간을 생각하는 방식에 근본적인 의문을 던짐으로써 물리학에 시간을 선물했다. 아인슈타인의 상대성이론은 우리가 어떤 좌표계를 기준으로 삼느냐에 따라 시간이 달라진다는 것, 중력과 속도에 의해 시간이 늘어나고 길이가 줄어들고 사건의 순서가 역전되기도 한다는 것을 처음으로 알려주었다.

상대성이론은 단순히 추상적인 이론이 아니라 저자와 같은 실험물리학자에게는 일상적으로 접하는 실재하는 현상이다. 저자는 ‘파이온’이나 ‘뮤온’ 같은 방사성 입자들을 광속의 0.9999988배로 가속해 양성자와 충돌시키면 정지 상태의 입자보다 반감기가 637배나 길어지는 것을 측정했는데, 이는 상대성이론이 예측한 값과 정확히 일치했다(파이온의 반감기는 26나노초로 사람에게는 극히 짧은 시간이지만, 아이폰에게는 36번의 기초연산을 할 수 있는 시간이다). 빠르게 움직이는 물체에서 시간이 더 느리게 흐른다는 것은 우리가 흔하게 이용하는 GPS에서도 확인된다. 초속 3.86킬로미터로 궤도를 도는 GPS 위성은 ‘시간 지연’ 효과로 하루에 7,200나노초씩 느려진다. 상대성이론의 계산을 통해 보정해주지 않으면 하루 2.25킬로미터씩 잘못된 위치정보를 주게 된다.

상대성이론은 두 사건이 하나의 좌표계에서는 동시에 일어나는 듯 보여도, 다른 좌표계에서는 동시가 아닐 수 있다는 등의 ‘역설’로 많은 사람들을 어리둥절하게 만들었다. 그러한 역설 가운데 하나인 ‘타키온 살인’을 간단히 살펴보자.

메리가 빛보다 빠른 가상의 입자 ‘타키온’을 총으로 쏘아 존을 살해한다. 메리는 지구 좌표계가 아닌 광속이 절반인 좌표계에서 재판을 받겠다고 신청한다(빛보다 느린 좌표계는 상대성이론에 모순되지 않는다). 지구 좌표계에서 두 사건의 시간 간격은 양의 값을 갖지만, 광속이 절반인 좌표계에서는 음의 값을 갖는다. 음의 값이란 곧 두 사건의 순서가 역전됨을 의미한다. 즉 지구 좌표계에서는 메리가 총을 쏜 다음 존의 죽음이 일어나지만, 광속이 절반인 좌표계에서는 발사보다 심장을 꿰뚫리는 게 먼저 일어난다. 메리가 총을 쏘기도 전에 존은 이미 죽었으므로 메리는 무죄가 된다.

타키온 살인 역설에 대한 한 가지 설명은 이러한 물리학이 지배하는 세계에서는 자유의지는 없고 모든 것은 결정되어 있다는 것이다. 존이 죽는 것, 메리가 총을 쏘는 것은 순서와 상관없이 모두 일어나는 것이 불가피한 사건들이며, 따라서 둘은 그렇게 하는 것 외에 다른 선택이 없다는 것이다. 그러나 뮬러는 다행히도 타키온과 같은 입자는 아직 발견되지 않았으며, 이러한 사실이 자유의지가 존재한다는 것을 반증 가증하게 해준다고 강조한다.

*

엔트로피로는 ‘시간의 흐름’을

설명할 수 없다

‘무엇이 시간을 흐르게 하는가?’ ‘왜 시간은 과거에서 미래로만 흐르고, 그 역은 불가능한가?’ 이 물음에 대해 현재 물리학이 가지고 있는 유일한 대답은 엔트로피가 증가하기 때문이라는 것이다. 다른 물리학에는 시간의 방향을 지시하는 것이 아무것도 없다. 입자나 천체의 운동 영상을 바로 틀든, 거꾸로 틀든 우리는 차이를 느낄 수 없다. 하지만 찻잔이나 달걀이 부서지는 영상을 거꾸로 튼다면 우리는 그와 같은 일은 있을 법하지 않다는 것을 바로 안다. 우주의 무질서도는 시간의 흐름에 따라 증가할 뿐이다. 오직 ‘열역학 제2법칙’만이 증가라는 한 가지 방향을 가리킨다. 따라서 두 순간 중 어느 것이 먼저인가를 알아내는 방법은 간단하다. ‘둘의 엔트로피를 측정하라. 더 적은 쪽이 먼저다.’ 이에 힘입어 1920년대에 아서 에딩턴은 엔트로피의 증가가 시간의 방향을 결정한다는 ‘시간의 화살’ 이론을 주장했다.

하지만 엔트로피에 의한 시간 설명은 우리 우주가 고도로 조직화되어 있다는 사실을 가리킬 뿐이다. 우리 우주의 온도는 균일하지 않고, 모든 물질은 거대한 빈 공간에 둘러싸여 고도로 밀집되어 있다. 그리하여 열이 흐르고 물질이 부서져 텅 빈 공간으로 흩어질 확률, 엔트로피가 증가할 확률, 좀 더 무질서해질 확률이 높은 것이다. 만일 우주가 무한히 오래되었고 엔트로피가 증가할 무한한 시간이 있었다면, 이미 엔트로피는 최대치에 이르렀을지 모른다.

허블과 르메트르의 빅뱅 이론은 우리 우주가 그토록 잘 조직화된 이유가 상대적으로 어리기 때문이라고 설명했다. 불과(?) 140억 년 전에 폭발이 일어났고, 그때 팽창한 것은 물질이 아니라 공간 자체였으며, 지금도 팽창이 계속되고 있다. 엔트로피는 증가하지만 공간이 계속 팽창하기에 우주는 최대 엔트로피 상태에 도달하지 않을 수 있다. 이후 과학자들이 폭발의 잔여물인 우주 마이크로파 배경복사를 관측함으로써 빅뱅은 이론이 아닌 증명된 사실이 되었다. 뮬러가 직접 기획한 연구들은 우주 마이크로파 배경복사의 비등방성을 보여주었고, 우주 공간을 가득 채우고 있는 암흑에너지에 힘입어 우주의 팽창이 가속되고 있다는 놀라운 사실도 알아냈다. 이제 빅 크런치는 없을 것이며, 우주는 영원히 팽창할 것이고, 시간 역시 계속될 것임을 우리는 안다.

그렇다면 에딩턴의 ‘시간의 화살’은 옳았는가? 뮬러는 에딩턴의 이론이 이제까지 한 번도 실험으로 검증되지 않았고, 어떠한 예측도 제시하지 않았다고 말한다. 예측하지 않기에 반증될 수 없는 이론을 보통 ‘사이비 이론’이라고 부른다. 사실, 열역학 제2법칙은 과학법칙이라기보다는, 확률이 높은 사건은 낮은 사건보다 더 잘 일어난다는 동어반복에 불과하다. 엔트로피의 증가와 시간의 흐름은 상관관계가 있을 뿐 인과관계는 없다. 우주의 엔트로피는 국소적으로 감소하기도 하는데, 그때 시간의 흐름이 느려지는가?

최근 발견된 ‘힉스 메커니즘’도 에딩턴의 이론을 반박한다. 이 설명에 따르면, 초기 우주의 모든 입자는 질량이 없었다(이후 우주가 진화하면서 힉스 메커니즘에 의해 질량을 획득한다). 따라서 우주가 팽창하더라도 엔트로피는 증가하지 않는다. 만일 엔트로피의 증가가 시간의 화살을 결정한다면, 초기 우주는 시간의 화살을 쏘지 못한 채 영원히 멈추어야 했을 것이다. 하지만 시간은 흘렀고, 우주는 팽창했으며, 입자들은 질량을 가지게 되었다. 그렇다면 엔트로피의 증가가 시간의 방향을 결정하는 것이 아니라 사실은 정반대, 시간의 흐름이 엔트로피를 증가(국소적으로 감소)시키는 것이 아닐까?

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양자물리학과 불확정성

뮬러는 시간의 흐름을 설명하는 더 나은 이론적 대안으로서 ‘양자 화살’과 ‘우주론적 화살’을 든다. 양자 화살이란 곧 20세기 물리학에 혁명을 가져온 양자물리학의 시간 설명이다.

양자물리학은 실제 세계가 ‘파동함수’라는 유령과도 같고, 빛보다 빠르게 붕괴하며, 원리상 정확히 측정할 수 없고, 그저 확률만을 예측할 수 있는 어떤 것에 의해 기술된다고 여긴다. 매우 신비롭게 들리지만, 양자이론은 우리가 사용하는 스마트폰과 컴퓨터의 설계에도 응용되고, 예측값과 관측값이 소수점 열째자리까지 일치하는 이제까지 알려진 물리학 이론 중 가장 성공적인 이론이다.

오늘날 양자물리학의 기본 관점인 ‘코펜하겐 해석’에 따르면, 한 입자의 위치 측정은 순간적으로 수광년 떨어져 있는 다른 입자의 진폭에 영향을 미친다. 따라서 우리는 입자의 미래 위치를 정확하게 예측할 수 없다. 아인슈타인은 이러한 ‘유령 같은 원격작용’을 불합리하다고 여기고 ‘숨은 변수’를 도입해 이를 설명하려고 했다. 하지만 1972년 스튜어트 프리드먼과 존 클라우저가 칼슘 원자에서 방출된 광자의 편광을 측정한 기념비적인 실험 결과를 발표했다. 애초에 이들은 코펜하겐 해석이 틀렸고 숨은 변수가 존재함을 증명하고자 했다. 그러나 결과는 정반대였다. ‘유령 같은 원격작용’은 실재했고, 이인슈타인이 틀렸다! 멀리 떨어진 두 입자가 동일한 파동함수를 공유하고, 하나의 입자를 탐지하는 것이 다른 입자에 즉각 영향을 미치는 이 ‘양자 얽힘’ 현상은 양자물리학의 불확정성 원리를 확인해준다. 양자물리학은 물리학이 불완전하고, 과거가 미래를 완전히 결정하지는 않음을 인정한다.

한편, 상대성이론과 양자물리학을 통합하려고 시도했던 폴 디랙은 진공이 사실은 텅 빈 것이 아니라 음의 질량을 가진 ‘음-에너지의 전자들’로 가득 차 있다고 예측했다. 놀랍게도 디랙이 ‘반전자’라고 부른 이 반물질은 1932년 칼 앤더슨의 실험에서 발견되었고, ‘양전자’라고 명명되었다(양전자는 오늘날 PET 같은 의료기기에도 이용된다). 하지만 파인만은 디랙 방정식의 음의 부호를 음-에너지가 아니라 양의 에너지와 음의 시간의 결합으로 볼 것을 제안했다. 양전자는 사실 시간을 거슬러 움직이는 전자라는 것이다. 이러한 전자의 ‘시간 역행 이동’은 아직 이론일 뿐이지만(호킹은 이것이 미시세계에서만 가능하고 인간이 속한 거시세계에서는 불가능하다고 믿었다), 시간여행과 인과성, 자유의지에 대한 우리의 생각을 자극한다.

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스티븐 호킹 《시간의 역사》를 잇는

독창적이며 검증 가능한 시간에 대한

4D 빅뱅 이론

뮬러는 시간에 관한 물리학의 여러 이론을 살펴본 후, ‘우주론적 화살’이라는 자기만의 이론을 제시한다. 빅뱅은 4차원 시공간의 폭발이었다. 즉 빅뱅이 일어났을 때 공간뿐 아니라 시간도 생겨났다. 우주가 계속 팽창하면서 새로운 공간을 만들어내듯이 새로운 시간 역시 만들어낸다. 팽창하는 시간의 최전선, 끝 모서리가 바로 우리가 ‘지금’이라 부르는 순간이며, 끊임없이 생성되는 새로운 ‘지금들’이 시간의 흐름을 구성한다. 시간의 화살은 우주의 엔트로피에 의해서가 아니라 빅뱅 그 자체에 의해서 설정된다.

에딩턴과 달리, 뮬러는 자신의 이론을 검증할 수 있는 방법도 제시한다. 우주의 팽창이 가속되고 있다는 사실은 시간 역시 가속되고 있음을 의미한다. 오늘의 시계가 어제의 시계보다 빨리 간다는 ‘우주론적 시간 가속’을 어떻게 탐지하고 측정할 수 있을까?

첫째, 멀리 있는 은하가 보이는 적색이동은 공간의 팽창 때문이기도 하지만 시간의 지연 효과 때문이기도 하다. 거리의 변화율을 정확히 측정한다면, 적색이동 중 어느 정도가 우주론적 시간 지연에 의한 것인지를 알 수 있을 것이다.

둘째, 인플레이션 이론은 빅뱅의 순간 우주가 빛의 속도보다 빠르게 급팽창했다고 주장한다. 그렇다면 그 순간 시간 역시 급팽창했을 것이다. 빅뱅 이후 최초의 100만 분의 1초에 방출된 중력파와 배경복사의 편광분포를 관측한다면 시간의 인플레이션을 확인할 수 있을 것이다.

셋째, ‘4차원 빅뱅 이론’에 따르면 두 개의 블랙홀이 충돌해 붕괴할 때 국소적으로 새로운 시간이 생겨나야 하고, 충격파의 뒷부분에서 시간 지연이 관측되어야 한다. 2016년 라이고(LIGO, 레이저 간섭계 중력파 관측소)가 관측한 한 개의 중력파로는 이론을 검증하기에 정확도가 떨어지지만, 이러한 신호가 앞으로 더 많이, 더 강하게 탐지된다면 뮬러의 혁신적인 이론은 확증되거나 반증될 것이다.

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물리학은 자유의지의 가능성을

배제하지 않는다

이제까지 물리학은 ‘지금’도, 시간의 흐름도 없는, 시간의 변화량만이 존재하는 시공간 다이어그램에 만족했다. 심지어 그것들을 실재의 이해에 아무런 도움이 되지 않는 의미 없는 개념, 환상으로 해석하기까지 했다. “측정할 수 없는 것, 수량화할 수 없는 것은 존재하지 않는다”는 믿음을 ‘물리주의’라고 한다. 뮬러는 과학이 물리주의라는 도그마에 빠질 때 종교가 될 수 있다고 경고한다.

아인슈타인을 비롯한 일부 과학자들은 물리학이 완전해야 한다고 믿었고, 과거가 미래를 완전히 결정할 수 있고 그래야만 한다고 가정했다(연장선상에서 물리주의자들은 자유의지를 부정했다). 하지만 물리학은 완전하지 않다. 양자물리학이 알려주듯이, 물리학은 정확한 예측을 할 수 없고 오직 확률을 추정할 수 있을 뿐이다. 물리학이 기본 도구로 삼는 수학도 괴델에 의해 그 불완전성이 증명되었다. 가 무리수라는 증명이나 색 지각 경험(‘내가 보는 파란색이 당신이 보는 파란색과 같은가?’)처럼 물리적 측정으로는 얻을 수 없는 많은 ‘비물리적 지식들’이 엄연히 존재한다.

현대 물리학은 과거가 완전히 미래를 결정한다는 가정을 지지하지 않으며, 자유의지의 가능성을 결코 배제하지 않는다(타키온 같은 입자가 발견된다면 자유의지는 반증될 것이다). 자유의지란 물리적 지식뿐 아니라 비물리적 지식(윤리, 덕, 정의, 공감 등)을 이용하여 가능한 미래 중 하나를 선택하는 능력이다. ‘지금’이 우리에게 특별한 것은 우리가 미래에 영향을 미치고 바꿀 수 있는 유일한 순간, 엔트로피의 방향을 틀어 국소적으로 감소시킬 수 있는 유일한 순간이기 때문이다. 이 국소적 감소가 모든 생명과 문명의 원천이다. 우리는 우주의 엔트로피 증가를 멈출 수는 없지만, 엔트로피에 방향을 부여하고 통제할 수는 있다. 우리는 찻잔을 부술 수도 만들 수도, 전쟁을 시작할 수도 평화를 찾을 수도, 문명을 번성하게 할 수도 쇠퇴하게 만들 수도 있다.

나우: 시간의 물리학

- NOW: The Physics of Time -

저자 : 리처드 뮬러

옮긴이 : 장종훈, 강형구

감수 : 이해심

출판사 : 바다출판사

분야

과학/공학 > 물리학

규격

152x225mm

쪽 수 : 468쪽

발행일

2019년 06월 14일

정가 : 25,000원

ISBN

979-11-89932-17-6 (93420)

지금이란 무엇 이고 시간은 왜 흐르는가

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스티븐 호킹 "시간의 역사" 20년 후,

현대 물리학은 어떻게 시간을 설명하는가

현대 물리학의 최전선, 실험물리학자 리처드 뮬러의 ‘진짜’ 시간 이야기

《나우: 시간의 물리학》은 물리학의 풀리지 않은 오랜 수수께끼인 ‘지금’의 의미와 시간의 흐름을 설명하는 책이다. 《대통령을 위한 물리학》으로 유명한 실험물리학자 리처드 뮬러는 이 퍼즐을 풀기 위해 상대성이론, 양자물리학, 빅뱅이론 등 현대 물리학이 시간에 대해 알아낸 사실들을 하나하나 검토하고, 엔트로피와 물리주의 같은 잘못 맞춰진 조각들을 제거한 후, ‘4차원 빅뱅’이라는 검증 가능한 이론을 제시한다. 이 책은 이론가가 아닌 실험물리학자가 시간에 대해 본격적으로 논한 최초의 책으로서, 현대 물리학이 시간에 대해 무엇을 알고 무엇을 모르는지를 상세히 설명한다. 뮬러는 실험을 통해 시간의 처음과 끝을 연구한 바 있다. 그는 빅뱅 후 50만 년경 아기 우주가 방출한 우주 마이크로파 배경복사를 관측함으로써 ‘시간의 처음’을 측정했고, 초신성 관측을 통해 우주의 가속 팽창을 발견함으로써 ‘시간의 끝’(빅 크런치)은 없을 것임을 밝혔다. 그는 ‘지금’을 인간의 자유의지가 행사될 수 있는 유일한 순간으로 규정함으로써 물리학뿐 아니라 철학에도 중요한 함의를 가지는 주장을 펼친다.

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머리말

1부 시간의 놀라움

1 얽혀 있는 수수께끼

2 동심으로 돌아간 아인슈타인

3 동에 번쩍 서에 번쩍 하는 ‘지금’

4 모순과 역설

5 광속이라는 속도 제한과 허점

6 허수 시간

7 무한, 그 너머

2부 부러진 화살

8 혼란의 화살

9 엔트로피의 신비를 벗기다

10 혼란스러운 엔트로피

11 시간을 설명하다

12 있을 법하지 않은 우리 우주

13 밀려오는 우주

14 시간의 종말

15 엔트로피 버리기

16 대안적 화살들

3부 유령과도 같은 물리학

17 죽어 있으면서도 살아 있는 고양이

18 양자 유령을 간지럽히다

19 위협 받는 아인슈타인

20 시간 역행 이동이 관측되다

4부 물리학과 실재

21 물리학을 넘어서

22 나는 생각한다, 따라서 존재한다

23 자유의지

5부 지금

24 4차원 빅뱅

25 지금의 의미

부록1 상대성이론의 수학

부록2 시간과 에너지

부록3 √2가 무리수라는 것의 증명

부록4 창조

부록5 불확정성의 수학

부록6 물리학과 신

주

감사의 말

옮긴이의 말

찾아보기

지금이란 무엇이고, 시간은 왜 흐르는가

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풀리지 않는 물리학의 최대 수수께끼

시간은 흐르는가, 흐르지 않는가

“만약 누가 나에게 묻지 않는다면 나는 알고 있다. 만약 내가 설명하려고 한다면 나는 모른다”라는 아우구스티누스의 말처럼, 시간은 인류의 오랜 수수께끼다. 시간, 그중에서도 특히 ‘지금’은 누구나 알고 있지만, 그 의미를 정확히 정의하기란 어렵다. ‘지금’을 가리키는 순간, 그것은 더 이상 ‘지금’이 아닌 과거가 되어버린다. 끊임없이 흐르고 매 순간 새로 생겨나는 이 덧없는 시간 때문에 괴로워하기는 아인슈타인도 마찬가지였다. 처음으로 시간을 물리학의 영역으로 끌어들인 아인슈타인은 “‘지금’의 대한 경험은 과거와 미래와는 다른, 인간에게 매우 특별한 뭔가를 의미”하지만, “이 중요한 차이가 물리학 안에서는 나타나지도 않고, 나타날 수도 없다”는 데 낙담했다.

‘지금’의 의미와 짝을 이루는 시간의 또 하나의 수수께끼는 ‘시간의 흐름’이다. 시간은 계속해서 움직이고 흘러가는데, 이는 ‘지금’의 의미가 계속해서 변한다는 사실로 보아 명백하다. 그렇다면 시간의 흐름이란 곧 ‘지금’의 움직임인가, 아니면 시간이 ‘지금’을 거쳐서 흘러가는 것인가, 혹은 새로운 시간이 매 순간 생겨나는 것이 ‘지금’인가? 시간이 멈추거나 혹은 느려지거나 빨라지거나 혹은 불규칙하게 흐른다면 우리는 그 변화를 알아챌 수 있는가? 왜 시간은 뒤가 아니라 앞으로만 흐르는가?

현대 실험물리학자가 말하는

‘지금’이란 무엇이고, 시간은 왜 흐르는가?

이러한 현기증 나는 질문들은 아우구스티누스에서 아인슈타인에 이르기까지 수많은 철학자, 성직자, 현대 물리학자들을 괴롭혔다. 일부 물리학자들은 ‘지금’의 의미와 시간의 흐름을 이해하려는 시도를 포기하고, 그것을 전혀 포함하지 않는 ‘시공간 다이어그램’에 만족했으며, 물리학은 ‘시간과 관계없이’ ‘시간을 초월한’ 실재의 법칙을 다루어야 하며, 시간의 흐름이란 의식이 만들어낸 허상, 환영에 불과하다고 외면했다.

하지만 저명한 실험물리학자인 리처드 뮬러는 여기에 이의를 제기한다. ‘지금’은 누구나 지각할 수 있는 실재하는 현상이며, 물리학은 측정 가능하지 않다고 해서 그것의 실재성을 부정해서는 안 되고 설명해야 한다고 주장한다. 그리고 그는 20세기 물리학이 이루어낸 위대한 진보들에 힘입어 비로소 ‘지금’을 이해할 수 있는 희망이 생겼다고 말한다.

“‘지금’을 이해하는 데에는 상대성이론, 엔트로피, 양자물리학, 반물질, 시간여행, 얽힘, 빅뱅, 암흑에너지에 대한 지식이 필요하다. 비로소 지금에 이르러서야 우리는 ‘지금’을 이해하는 데 필요한 모든 물리학 지식을 손에 넣었다.”

뮬러는 상대성이론에서 열역학, 빅뱅 이론에서 양자물리학까지 현대 물리학의 주요 성취들을 되짚으며 ‘지금’이라는 시간의 퍼즐을 하나하나 맞춰간다. 그 과정에서 엔트로피와 물리주의 같은 잘못 맞춰진 퍼즐조각들을 빼낸 후, 마침내 ‘4차원 빅뱅’이라는 검증 가능한 독자적인 설명을 제시한다.

뮬러는 실험을 통해 시간의 처음과 끝을 연구한 바 있다. 그는 빅뱅 후 50만 년경 아기 우주가 방출한 우주 마이크로파 배경복사를 관측함으로써 ‘시간의 처음’을 측정했고(이 프로젝트를 계속 추진한 조지 스무트는 2006년 노벨물리학상을 받았다), 초신성 관측을 통해 우주의 가속 팽창을 발견함으로써 ‘시간의 끝’(빅 크런치)은 없을 것임을 밝혔다(이 연구를 이어받은 제자 솔 펄머터는 2011년 노벨물리학상을 받았다).

이 책은 이론가가 아닌 실험물리학자가 시간에 대해 본격적으로 논한 최초의 책으로서, 현대 물리학이 시간에 대해 무엇을 알고 무엇을 모르는지를 상세히 설명한다. 뮬러는 물리학이 우리의 직관에 어긋나는 시간의 이상한 성질들에 대해 많은 것을 알아냈음에도, 여전히 시간이 무엇이며 실재와 어떤 관련이 있는지에 대해 모르는 것이 많음을 솔직히 인정하고, ‘지금’을 인간의 자유의지가 행사될 수 있는 유일한 순간으로 규정함으로써 물리학뿐 아니라 철학에도 중요한 함의를 가지는 주장을 펼친다.

#리처드뮬러 #나우시간의물리학 #강형구옮김 #장종훈옮김 #이해심감수 #과읽남

멸종의 비밀을 파헤친 지구 부검 프로젝트

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머리말

제1장시작

행성의 시발, 아득히 먼 시간의 심연

제2장오르도비스기 말 대멸종

4억4500만 년 전

제3장데본기 후기 대멸종

3억7400만 년 전 그리고 3억5900만 년 전

제4장페름기 말 대멸종

2억5200만 년 전

제5장트라이아스기 말 대멸종

2억100만 년 전

제6장백악기 말 대멸종

6600만 년 전

제7장플라이스토세 말 멸종

5만 년 전

제8장가까운 미래

100년 안에 인류가 멸종할 가능성에 대하여

제9장마지막 멸종

8억 년 후의 세계

감사의 글

참고문헌

발췌문 목록

찾아보기

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지구사에는 동물이 갑작스럽게 거의 모두 소멸되었던 행성 규모의 절멸 사건도 다섯 번 있었다. 이것이 이른바 5대 대멸종(Big Five mass extinction)이다. 대멸종은 보통 지구의 종 절반 이상이 약 100만 년 이내에 멸종하는 사건으로 정의되지만, 인류가 지금까지 밝혀낸 바로는 대멸종 중 다수는 훨씬 더 빠르게 일어났던 것으로 보인다. 정밀 척도 지질연대학 덕분에 알아낸 바에 따르면 지구사에서 가장 극심했던 자연적 격감(die-off) 중 일부는 기껏해야 수천 년 정도밖에 지속되지 않았고 훨씬 더 급속했을 수도 있다. 이런 일을 더 정성적으로 기술하는 방법은 아마겟돈이다.

--- p.14

생명체가 남극 보스턴의 해저에서 그들의 생소한 삶을 영위한 지 얼마나 되었는지를 이해하기란 불가능하다. 이 행성의 나이가 얼마나 많은지, 혹은 그 표면 위에서 인류가 보여온 행적이 얼마나 하찮았는지를 이해하는 건 두 배로 불가능하다. 칼 세이건은 “창백한 푸른 점”에 바치는 찬가를 통해 우리가 우리의 티끌만 한, 멀리

떨어진 귀퉁이 공간에 얼마나 철저히 고립되어 있는지 분명히 보여주었다. 하지만 우리는 시간 차원에서도 이해할 수 없는 영원과 영원 사이에 비슷하게 고립되어 있다. 다행히도, 지질학자들은 억겁의 시간 사이에서 우리 위치를 심정적으로 이해하는 데 도움을 주려고 몇 가지 요령을 고안해왔다. 그 가운데 하나가 발자국 비유다. 당신이 내딛는 한 발짝이 역사의 100년에 해당한다고 상상하라. 이 간단한 장치에는 사람을 멍하게 만드는 함축성이 있다.

--- p.32

사지동물은 데본기의 끝에 멸종을 겪은 뒤 1500만 년 동안 사라지다시피 했다. 그 재난 이전에는 손가락이 여덟 개인 사지동물, 여섯 개인 사지동물, 다섯 개인 사지동물이 모두 있었다. 그리고 온갖 종류의 서로 다른 생활양식을 추구했다. 민물 사지동물도 있었고 바다에서 헤엄치는 사지동물도 있었다. 하지만 얼음과 무산소의 시련이 그 시대를 마감한 뒤에는 민물 사지동물만, 게다가 더욱더 이상하게도 손가락이 다섯 개인 사지동물만 살아남았다. 맥기가 지적하듯 이, 당신이 이 책을 열네 손가락으로 붙들고 있지 않다는 것은 데본기의 끝에 형성되었던 진화적 병목의 유물이라 해도 지나치지 않다. 판피류는 데본기의 끝에 일어난 발작들로 완전히 제거되겠지만, 우리의 대담한 조상들의 사정도 그다지 좋지는 않았다. 대멸종이라는 무차별 살육의 여파 속에서 어떤 것을 ‘성공담’이라고 해봐야 거의 죽을 뻔한 운 좋은 소수를 지명할 뿐이다.

--- p.114~115

유카탄과학연구센터(Centro de Investigacion Cientifica de Yucatan, CICU)의 지질학자 마리오 레볼레도(Mario Rebolledo)는 백악기의 끝에 지구상의 생명을 거의 지워버린 그 거대한 충돌구를 속속들이 알고 있다. 그는 그 6600만 년 된 구조물을 생업으로 연구할 뿐만 아니라 그 안쪽에서 살기도 한다. 나는 레볼레도를 멕시코 유카탄주의 사방으로 뻗어나가는 주도, 메리다에서 만났다. 이 인구 100만의 도시는 스페인 식민지 시대의 중심지에서 둥글게 퍼져나가며 매력적인 파스텔 빛 저택들, 자갈길들, 대성당들을 완비하고 있을 뿐만 아니라 파충류의 시대를 마감한 폭 177킬로미터의 충돌 구덩이 안쪽에 쏙 들어앉아 있다. 충돌구는-침식되고 수백만 년 치 해양성 석회암에 파묻혀-표면에서 보이는 게 아니라 유카탄반도의 지하에서 복잡한 동심원 같은 타박상을 형성하며 멀리 멕시코만까지 도달한다. 그것은 지난 10억 년 사이에 형성된 것으로 알려진 지구상의 모든 충돌구 가운데 가장 크다. 그리고 그것이 만들어진 순간과 똑같은 지질학적 순간에 공룡, 헤엄치던 거대 파충류, 익룡, 암모나이트 말고도 행성 위에 살던 많은 것이 절멸했다. 우리는 몰레 포블라노라는 멕시코 음식을 먹으며 공룡의 마지막 시간을 이야기했다.

--- p.271~272

1977년에 고작 여름 하루 동안 뉴욕에서 전력이 나갔을 때, 도시의 구획 전체가 홉스의 자연인 같은 뭔가에게로 넘어갔다. 폭동이 도시 전역을 휩쓸었고, 수천 군데의 사업장이 약탈자에게 파괴되었으며, 방화범이 저지른 화재가 1000건을 넘었다. 2012년 (따뜻해진 세계에서 예상되는 일로서) 인도에 우기가 오지 않았을 때에는 6억7000만 명의 사람들-다시 말해, 전 지구 인구의 10퍼센트-이 전력에 접근할 수 없었다. 이때 배전망은 자기 밭에 물을 대려고 발버둥치는 농부들의 유달리 높은 수요로 마비되었고, 높은 기온은 많은 인도인이 킬로와트를 꿀꺽꿀꺽 삼키는 에어컨을 찾게 만들었다. “문제는 오늘날 사람들은 전력망이 없으면 뜨거운 한 주조차 감당할 수 없는데, 그게 정기적으로 고장이 난다는 겁니다.” 이렇게 말한 그는 낡아가는 조각보 같은, 미국 안의 전력망을 구축하는 부품들은 한 세기가 넘는 동안 닳도록 버려져 있다가 교체된다고 덧붙였다. 사람들이 뭘 보고 조금이라도 나아질 거라고 생각하겠습니까- 평균 여름 기온이 오늘날 5년 만에 한 번 겪는 가장 뜨거운 한 주와 같아질 테고, 가장 뜨거운 기온은 미국에서 이전까지 한 사람도 경험해본 적 없는 범위에 들게 될 텐데 말입니다. 그게 2050년입니다.”

--- p.363

2015년에는 세계의 모든 나라가 파리에서 만나, 행성이 2100년까지 2도 만큼 온난화하는 것을 막기 위한 계획을 협상했다. 많은 논설위원의 장밋빛 평가에도 불구하고, 이들은 파국적으로 실패했다. 구속력 있는 약속은 하나도 없고, 나라들이 합의를 준수할지 말지는 자의에 달렸다. 조인국은 1.5도 온난화를 목표로 삼겠다는 의향을 공표했지만, 그 합의 자체가 만일 모든 나라가 저마다 방출 서약을 지킨다 해도 행성은 여전히 2도를 지나쳐 순항할 것임을 겸연쩍게 인정한다. 하지만 설사 그들이 의미 있는 2도 조약을 공들여 완성하는 데 성공했더라도, 그것은 세계의 지도자들이 내놓은 가장 야심찬 계획이 앞으로 산호초의 대부분과 우림의 중요 부분을 없애고, 유례없는 열파와 수많은 멸종을 가져오고, 결국 전 세계의 해안 도시를 물에 빠뜨리는 수준으로 온난화를 제한하리라는 의미 정도였을 것이다. 그리고 해양·기후계가 2100년이 되면 활동을 그만두는 것도 아니므로, 온난화와 해수면 상승은 지속되고, 실제로 수천 년은 아니더라도 수백 년 동안 증가할 것이다.

--- p.371

“저는 지금 우리가 본질적으로-다음 100년 사이에 어떤 일이 벌어지느냐에 따라-둘 중 하나가 되리라 여겨지는 지점에 있다고 생각합니다. 문명과 함께 어쩌면 지구상의 모든 생명이 자멸하든가, 그러지 않는다면 제 생각에는 우리가 어떻게든 근처 행성들로, 다음에는 멀리 떨어진 행성들로 도달하는 식으로 은하계 구석구석까지 퍼지게 될 공산도 있습니다. 그리고 그렇게 해서 두 미래를 비교하면, 한 미래에서는 누군가가 의식하는 흥미로운 일이 기본적으로 하나도 일어나지 않고-당신이 어디에서 동물과 사물을 세느냐에 따라-한 미래에는 누군가가 의식하는 흥미로운 경험이 기하급수적으로 점점 더 많이 공급됩니다. 이건 큰 거래입니다. 만약 우리가 은하계 도처에 깔린 많은 종 가운데 한 종일 뿐이라면, 어느 정도는 이렇게 될 겁니다. ‘뭐, 우리가 자살한대도, 그건 우리가 자초한 거야. 받아 마땅한 걸 받은 거지.’ 하지만 우리가 뭐랄까 은하계 안에 유일한 하나-또는 극소수 가운데 하나-라면 우리는 엄청난 미래를 소멸시킨 겁니다. 그리고 그 모두는 순전히 지금 우리가 어리석게 굴고 있기 때문이고요.” --- 본문 중에서

멸종의 비밀을 파헤친 지구 부검 프로젝트

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“이 책은 궁극의 추리소설이다!” _ 에드 용(과학저널리스트)

“놀랍도록 서정적인 지구 대멸종 연구서!” _ <사이언스>

수많은 언론과 지식인들의 극찬을 받은 대멸종 연구서의 최종판!

미국에서 가장 주목 받는 젊은 과학저널리스트 피터 브래넌이 3년여의 추적과 연구 끝에 완성한 대멸종 연구서의 최종판이다. 브래넌의 작가 데뷔작인 《대멸종 연대기》는 출간 이후 아마존닷컴 분야 1위(환경 재난 분야), 포브스 선정 베스트북 10, 〈뉴욕타임스〉 베스트셀러 및 에디터스 초이스(2017), 〈사이언티픽 아메리칸〉 선정 이 달의 책 등에 선정되며 대멸종 연구서의 한 획을 그었다는 평가를 받고 있다. 또한 더 나은 세상을 위해 공헌한 책에 수여하는 노틸러스상(nautilus book awards, 2017)을 수상했으며, 〈사이언스〉 〈뉴요커〉 〈보스턴글로브〉 〈이코노미스트〉 TED.com 등 유력 매체의 극찬을 받기도 했다. 부분적으로는 여행서이자 역사서이며 인류의 자연에 대한 무신경을 꼬집는 경고가 담겨 있는 이 책은, 지구가 죽음에서 스스로 깨어난 방법들을 알려주면서 또 한 번의 대멸종을 멈추기 위해 인류가 무엇을 해야 하는지를 깨닫게 한다.

ㆍ아마존닷컴 분야 1위(환경 재난 분야)

ㆍ포브스 선정 베스트북 10 (2017)

ㆍ뉴욕타임스 에디터스 초이스 (2017)

ㆍ뉴욕타임스 베스트셀러

ㆍ사이언티픽 아메리칸 선정 이 달의 책 (2017. 7)

ㆍ2017 노틸러스상(nautilus book awards, 더 나은 세상을 위해 공헌한 책) 수상

ㆍ『사이언스』 『뉴요커』 『보스턴글로브』 『이코노미스트』 TED.com 등 유력 매체 극찬.

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죽음보다 더한 뭔가가 벌어졌다. 우리는 글로 쓰일 수 있는 궁극의 최

후를 지켜보고 있으며, 다시는 빛줄기를 알지 못할 어둠을 일별하고 있다.

우리는 멸종의 현실성과 맞닿아 있다.

ㆍ 헨리 비틀 휴(Henry Beetle Hough)

여섯 번째 대멸종을 앞두고 앞선 다섯 번의 대멸종을 부검하다

_ 인간이 만든 초래한 새로운 지질시대, 인류세와 대멸종

대멸종이라는 이슈가 전 세계적으로 커다란 화두다. 생물다양성협약의 과학적 자문을 위해 설립된 정부 간 협의체인 ‘생물다양성과학기구(IPBES)’는 2019년 5월 6일 프랑스 파리에서 발표한 <지구평가보고서>에서 인간의 활동으로 인한 동·식물 서식지 감소와 기후변화 등으로 지구가 대멸종에 직면할 수 있다고 경고했다. 언론에 따르면 멸종 위기를 경고한 보고서는 과거에도 있었지만 각국 정부가 생물 멸종의 위험성을 합동으로 승인하고 대응책을 고민한 것은 이번이 첫 사례라고 한다.

이와 맞물려 마지막 빙하기 이후 1만여 년에 걸쳐 현재에 이르는 지질시대인 ‘홀로세’와 구분해, 지금 지질시대를 ‘인류세’’로 부르자는 제안이 국제층서학위원회(ICS)의 소위원회(WGA)에서 한창 검토되고 있다. 인류세라는 이름이 제출된 건 지구에 대한 인간 활동의 영향이 눈에 띄게 커졌기 때문이다. 20세기 중반 이후 대기 중 이산화탄소 증가와 함께 생물 멸종의 속도가 빨라지고 플라스틱, 알루미늄, 콘크리트 같은 전에 없던 물질이 세상에 널리 퍼지면서 이전 지질시대와 확연히 구분된다는 주장이 나오고 있기 때문이다. 이런 논의가 이루어지고 있다는 것은 지구가 심각한 생태환경의 위기에 봉착해 있다는 것에 다름 아니다. 인류세라는 용어를 처음으로 쓴 노벨화학상 수상자 폴 크뤼천(Paul Crutzen)의 제안을 지질학, 생물학계가 받아들이고 과학철학 등 인문·사회과학 분야까지 논의가 퍼진 결과, 인류세는 전 세계적으로 ‘4차 산업혁명’보다 많이 검색된, 과학계의 2019년 현재 가장 뜨거운 담론이 되었다.

위의 두 가지 이슈 모두 한 가지 걱정을 향해 뻗어 있다. 바로 인류가 가까운 미래에 여섯 번째 대멸종을 겪을 수 있다는 우려다. 인류는 지금껏 자연에 순응하는 대신 환경을 인간 종에 맞게 뜯어고치면서 살아왔다. 그 결과, 대량생산과 대량소비로 특징지어진 현대사회로 접어들면서 지구 온난화와 서식지 파괴가 심각해졌다. 생물다양성과학기구는 생물 멸종이 전례 없는 속도로 진행되면서 전체 동·식물 종의 8분의 1인 100만종 이상이 멸종위기에 처했다고 밝혔다.

더 이상의 생물 멸종을 막으려면 인간이 생산하고 소비하는 방식의 근본적 변화가 필요하다. 실제 이를 요구하는 목소리가 유럽을 중심으로 커지고 있다. 지난해 말부터 영국에서 시작된 ‘멸종저항운동’은 세계 각국으로 퍼지면서 기후변화와 생물다양성 급감에 대한 관심을 높이고 있는 중이다. 공룡에게나 벌어지는 일인 줄 알았던 대멸종이 이제 인류의 미래를 위협하는 가장 무서운 장애물이 된 시대가 도래했다. 하지만 아직도 많은 사람들은 대멸종에 대해 무감하고, 무감한 만큼 지구의 생태 파괴 속도는 줄어들지 않고 있다.

이런 세계적 추세와 맞물려 《대멸종 연대기》의 출간은 큰 의의가 있다. 앞선 다섯 번의 대멸종을 살펴보면서 우리의 가까운 미래에 관해 주지할 만한 시사점을 제시하기 때문이다. 다섯 건의 대멸종을 체계적으로 정리한 서적이 드물뿐더러, 최신의 연구 데이터와 주류 이론은 물론 소수 과학자들의 의견이지만 주목할 만한 대멸종의 원인에 대해서도 상세하게 다루고 있기 때문에, 인류세를 살아가는 모두가 한번쯤 읽어보아야 할 책이다.

대멸종은 소행성 충돌보다 기후변화에 더 큰 영향을 받는다

_ 현재의 기후변화가 대멸종으로 이어질 수밖에 없는 이유

《대멸종 연대기》에는 저자 피터 브래넌이 세계적인 고생물학자 몇 명과 함께 고생대의 깊은 시간 속으로 잠수하여, 지구의 다섯 가지 막다른 골목 하나하나를 탐험하는 이야기가 담겨 있다. 그리고 그 과정에서 현대 인류에게 다가올 사건을 엿보게 한다. 대멸종이 화석에 남긴 주요하고 가시적인 단서를 이용하여, 저자를 비롯한 인류의 종말론자들은 우리를 남아프리카의 카루사막에서 뉴욕의 팰러세이즈 협곡에 이르는 ‘범죄의 비밀창고’로 데려가 대멸종의 생생한 이야기를 과학적 증거와 함께 흥미진진하게 들려준다. 브래넌은 갈매기 크기의 잠자리나 기요틴(단두대) 모양의 입을 가진 물고기 같은 환상적인 고생대 생물들로 가득 찬 화석 기록을 조사하고, 현대 과학의 법의학적 도구를 사용하여 지구 역사상 가장 잔혹했던 파괴의 현장에서 실제로 일어났던 일들을 연구하는 사람들에게 우리를 안내한다.

인간의 문명이 기후의 참을성을 계속 시험하고 있기 때문에, 인류는 너무 늦기 전에 기후가 느끼는 한계점이 무엇인지를 반드시 밝혀내야 한다. 그러나 대부분의 사람이 떠올리는 가장 대중적이고 드라마틱한 멸종의 원인은 아마도 행성 충돌일 것이다. 그리 크지도 않은 행성이 지표면에 구멍을 내는 순간, 거대한 쓰나미와 함께 땅이 갈라지고, 화산은 폭발하고, 지각마저 변동하며, ‘지표면 위에 얇게 발려 있던’ 생물들이 사라지는 모습. 블록버스터 재난 영화에서 익히 봐왔던 상황이 머릿속으로 그려질 것이다.

그런데 지구에 살던 공룡을 죽인 것은 정말 소행성이었을까? 사실, 현대 과학자들은 기후 변화가 공룡 시대 말기뿐만 아니라 지구 역사상 가장 치명적인 다섯 가지 대멸종을 촉발하는 데 매우 중요한 역할을 했을 것이라고 의심하고 있다. 그리고 그 중심에 탄소가 있다고 확신한다. 그래서 인류가 맞이할 여섯 번째 대멸종에서는, 재난 영화에서처럼 인류가 영웅처럼 살아남기는 쉽지 않을 것이다. 실제로 대멸종의 역사에서 최상위 포식자는 예외 없이 모두 멸종했다. 당장 지구의 온도가 2도만 올라가도 생이 위태로운 인류에게 이산화탄소로 인한 대멸종은 결코 피할 수 없는 대재앙이 될 것이다.

“만약에 공룡을 살해한 게 우주의 돌 하나였다면, 그것은 독특한 재난이었던 것처럼 보인다. 일부 비주류 천문학자는 나머지 네 개의 대멸종도 모두 주기적인 소행성의 습격 때문에 일어났다는 생각을 밀어붙이지만, 화석 기록은 이 가설을 사실상 전혀 뒷받침해주지 않는다. 지난 30년 동안 지질학자들이 대멸종이 소행성 충돌의 영향이라는 증거를 찾기 위해 화석 기록을 샅샅이 뒤졌지만, 지금껏 아무런 성과도 얻지 못했다. 전 지구적 참사의 가장 미더운 단골 관리자는 기후와 해양에 가해지는 극적인 변화이며, 그 변화의 동력은 지질활동 자체인 것으로 드러난다. 지난 3억 년 안에서 가장 규모가 컸던 세 번의 대멸종은 모두 대륙 규모의 거대한 용암 홍수와 관련이 있다. 지구상의 생명에는 회복력이 있지만 무한하지는 않다. 대륙을 통째로 뒤집을 힘이 있는 바로 그 화산은 기후와 해양에도 종말이라고 할 만한 혼돈을 일으킬 수 있다. 이 드문 분출성 격변이 일어나는 동안에 대기에는 화산성 이산화탄소가 꾸역꾸역 채워진다. 그럼으로써 역대 최악의 대멸종이 벌어지는 사이 행성은 지옥처럼 썩어가는 무덤이 되고, 뜨거운 해양은 산성화되며 산소에 굶주린다.

_머리말 중에서

이산화탄소 문제는 현대 지구 기후변화의 가장 핵심적인 축이다. 브래넌의 주장대로 화석이 이산화탄소를 대멸종의 주범으로 지목하고 있다면, 인류가 지금부터 해야 할 일은 명확해진다. 피터 브래넌은 이 책에서 대멸종에 관해 연구하는 수많은 과학자들물론 대멸종의 원인에 대해서는 의견이 분분하다. 고작 몇 만 년 된 호모사피엔스가 4억5000만 년 동안 벌어진 지구 생명의 소멸과 탄생을 정확하게 밝혀내기엔 아직까지 부족한 점이 많기도 하기 때문이다. 그러나 현재 인류가 맞닥뜨린 대멸종의 전조로 살펴볼 때 브래넌이 화석을 통해 밝혀낸 원인을 부정할 방법은 없다.

이처럼 《대멸종 연대기》에는 멸종의 역사를 탐구하는 가운데 밝혀진 가장 최신의 연구 결과가 다양하게 담겨 있다. 이런 까닭에 <사이언스>를 포함한 저명한 과학매거진들, <뉴욕타임스>와 <포브스> 등의 유력 매체, 임페리얼 칼리지 교수 스티븐 커리와 세계적 과학저널리스트 에드 용 등의 찬사를 받았다.

“대멸종에 관해 우리가 알아야 할 모든 것이 담긴 책!”

_ 오르도비스기 대멸종부터 백악기 말 대멸종, 인류와 가장 가까운 플라이스토세 멸종까지

‘눈덩이 지구’라고 불리는 시기가 끝난 뒤 약 6억3500만 년 전 다세포 동물이 출현하면서 에디아카라기(Ediacaran period) 생물군이 생겨났고 이후 캄브리아기 대폭발을 겪으며 지구에는 뉴펀들랜드(Newfoundland) 지역에서 발견된, 외계인처럼 보이는 에디아카라기 생물체를 대신하는 할루시게니아(Hallucigenia)와 오파비니아(Opabinia)를 비롯한 다양한 생물군이 생겨났다. 연구자들은 새로운 생물군들의 작은 혁신들이 지구의 화학을 재조직하면서 극적인 형세 변화를 가져왔다고 말한다.

오르도비스기 말 대멸종(4억4500만 년 전): 신시내티 해변에 흔적이 남아 있는 오르도비스기는 무척추동물이 번성했다. 고생대 오징어인 거대 앵무조개와 같은 두족류를 포함한 무척추동물 외에도 삼엽충, 완족류, 필석류 등 다양한 생물이 모두 풍부했다. 오르도비스기에는 지금과 달리 남반구에 곤드와나 대륙(Gondwana)이라고 불리는 대륙이 있었고 북반구는 거대한 대양이었다. 바다 깊은 곳에 있던 생물들이 산소가 부족해 대륙의 얕은 바다로 올라와 해양 생물계를 지배했다. 오르도비스기는 지구 역사상 가장 생물 다양성이 팽창한 시기였다. 이러한 다양성의 빅뱅의 동인은 산소와 관련이 있다는 주장들이 많다. 탄소가 해저에 묻히면서 산소가 증가했고 산소 수치의 증가는 신기원을 이루는 혁신과 실험의 원동력이 되었다는 주장이다. 이 책에 따르면 오르도비스기 대멸종은 얕은 곳에서 살았던 세상과 지구를 냉각시킨 이산화탄소를 빨아들이는 거대한 산맥, 남극을 가로지르는 슈퍼대륙, 바닷물의 빠짐, 열대 지방의 냉각, 먹이 사슬의 붕괴, 담수가 해수를 침범하며 바다에 층이 생기고 그로 인해 부족해진 심해의 산소, 빙하기 기후 등과 관련이 있다. 지구가 오르도비스기 대멸종 이후 완전히 회복되기까지는 500만 년이 걸렸고 완전히 속이 도려내진 생태계는 살아남은 생물군들에게 새로운 기회를 제공해 천천히 지구의 모습과 유사해지기 시작했다.

데본기 후기 대멸종(3억7400만 년 전 그리고 3억5900만 년 전): 오르도비스기 이후 4억2000만 년 전에 시작된 데본기는 6000만 년 동안 지속되다가 끝났다. 오르도비스기 대멸종 이후 우리의 원시 선조인 어류가 바다를 점령했다. 데본기에 지구는 어류시대(Age of Fishes)를 열었다. 데본기 말 대멸종의 첫 번째 대규모 재앙(Kellwasser Event)은 3억7400만 년 전에 일어났다. 이때 오늘날 캐나다와 오스트레일리아에 흔적이 남아 있는 거대 암초의 99퍼센트가 파괴되었다. 괴물 같은 어류를 몰살시킨 두 번째 재앙(Hangenberg event)은 3억5900만 년 전에, 마지막 재앙은 빙하기로 절정을 이루며 최상위 포식자들을 몰살시키면서 데본기 시대를 끝냈다. 저자는 데본기에 지구가 왜 완전한 멸종 직전까지 도달했는지 이해하기 위해서 우선 소행성 충돌 가설을 중심으로 미국에 가스가 풍부한 검은 셰일이 있는 이유를 설명한다. 저자는 데본기의 지구 생태계를 엿볼 수 있는 길보아 화석 숲(Gilboa fossil forest), 체서피크만(Chesapeake Bay), 메릴랜드 서부(Western Maryland) 등을 돌아보면서 데본기 대멸종의 원인으로 여겨지는 식물의 확산과 방대한 양의 이산화탄소 소비, 부영양화로 인한 적조 현상 및 산소 결핍, 종자식물의 등장과 확산, 급격한 기온 하강과 대륙적인 빙하작용, 외부 종의 침입 등의 요소들을 살펴본다. 또한 데본기 연구자들과의 만남과 그들이 연구하는 데본기의 다양한 생물종들에 대해서도 다룬다.

페름기 말 대멸종(2억5200만 년 전): 페름기에는 데본기에서 땅으로 올라온 어류가 파충류와 포유류로 갈라졌고 바다에는 데본기 말에 파괴되었던 암초가 돌아오고 어류가 번성했다. 그러나 페름기 말에 거의 모든 것들이 죽음을 맞이했다. 페름기 말에 시베리아가 뒤집어지고 대기는 화산 가스로 뒤덮인다. 이산화탄소 방출 속도가 빨라지면서 풍화작용이 증가하고 바다가 산성화되면서 따뜻해지기 시작하고 숲을 파괴시키는 산성비가 내리고 대기 중 이산화탄소 농도가 높아지면서 지구 온난화가 심화되고 지구의 온도가 모든 생물군이 참을 수 없을 만큼 높아지고 모든 것을 지워버릴 만한 독가스로 만들어지면서 모든 것을 휩쓸어버린다. 페름기 말 대멸종은 96퍼센트의 종이 사라졌기 때문에 최악의 대멸종이라고 여겨진다. 피터 브래넌은 텍사스주 엘파소(El Paso) 인근 사막과 과달루페 산맥(Guadelupe Mountains)을 비롯한 페름기 세상을 볼 수 있는 유적지를 살펴보고 삼엽충과 갯나리류, 완족류, 포유류형 파충류 등 페름기에 존재했던 생물군들에 대해서 소개한다. 또한 페름기에 대륙들이 이동하고 결합하여 생겨난 판게아(Pangaea)라는 초대륙에 대해서도 살펴본다.

트라이아스기 말 대멸종 (2억100만 년 전): 그다음으로 대멸종이 찾아왔던 트라이아스기 초기는 매우 뜨거웠다. 많은 이산화탄소가 대기 중에 모이고 지구가 기온을 내리는데 실패하고 많은 양의 이산화탄소가 나무와 숲에 가라앉고 숲이 거의 사라지지만 결국 지구가 천천히 식으면서 생명을 회복하기 시작했다. 비가 내리면서 첫 번째 꽃이 피고 첫 번째 공룡이 나타나고 첫 번째 악어와 포유류가 등장했다. 트라이아스기 말에 새로운 질서가 확립되었다. 그러나 트라이아스기 말 초대륙 판게아가 분열하면서 전지구적 규모의 화산 폭발이 일어나고 화산 가스가 방출되면서 이산화탄소가 매우 증가하고 기후 변화가 일어났고 그러면서 해양화학이 바뀌며 바다는 산소가 부족해지고 산성화되면서 세상은 또 한 번 멸종을 경험했다.

백악기 말 대멸종(6600만 년 전): 트라이아스기 말 대멸종을 기점으로 공룡들의 전성기가 시작되었고 백악기 말까지 이어졌다. 그러나 백악기말 거대한 소행성의 충돌과 용암대지로 이루어진 인도의 서부 대부분을 잠식할 만한 화산 활동과 용암 분출로 조류를 제외한 모든 공룡과 해양 파충류, 암모나이트 등이 전멸해버리는 대멸종 사태가 발생했다. 저자는 칙술루브 충돌구를 비롯한 관련 유적지를 돌아보고 관련 연구자들과 인터뷰를 하며 트라이아스기에 번성한 생물종과 마야문명과 멸망이나 데칸트랩(Deccan Traps)과 같은 중요 요소를 다룬다.

플라이스토세 말 멸종(5만 년 전) : 이후 공룡이 사라진 시대인 플라이스토세가 도래한다. 에오세(Eocene)와 플라이스토세는 심한 기후 변화의 시대였다. 5천6백만 년 전 오늘날의 화석 연료 보유량에 맞먹는 탄소양이 대기와 바다에 방출되면서 지구상의 수많은 생명체가 사라지는 플라이스토세-에오세 최고온기(Paleocene-Eocene Thermal Maximum-PETM)가 발생했다. PETM의 근원은 해저에 갇힌 냉동 메탄 저장고를 녹였던 북대서양 깊은 곳의 화산이었다. 이후 문화적인 진화의 시기를 거쳐 오늘날 우리가 아는 모습으로 변화했다. 화석 연료와 에너지 저장고를 이용할 수 있는 방법을 알아내는 혁신의 결과로 인간의 문명은 지속적인 에너지 폭발과 지구적인 거대한 물질대사, 태양광선의 도움을 받았다. 이산화탄소는 이러한 새로운 문명화된 물질대사의 부산물이고 우리는 이제 화산보다 100배나 많은 이산화탄소를 방출한다. 대멸종은 지구상 거의 모든 것들을 죽인다. 아직 오지 않은 대멸종은 서서히 그러나 갑작스러운 파괴력으로 인류에게 다가올 것이다.

가까운 미래의 인류는 과연 멸종할까?

_ 대멸종의 역사를 통해 미래의 모습을 진단하다

가까운 미래에 과거에 이산화탄소가 증가하고 기온과 해수면이 높아지면서 일어났던 대멸종과 같은 일이 갑자기 일어나지는 않겠지만 모든 잠재적 변화가 극단적으로 일어난다면 미래가 어떤 상황으로 펼쳐질지는 아무도 모른다. 현생대에 대멸종이 온다면 인간의 족적이 닿지 않은 곳이 없기 때문에 아마도 숨을 곳은 어디에도 없을 것이다. 우리가 지금처럼 지구환경에 영향을 미친다면 온난화와 오염, 지나친 개발이 모두 한 덩어리가 되어 동시에 영향력을 발휘하는 퍼펙트 스톰의 상황이 발생할 것이다. 우리 인간은 그러한 퍼펙트 스톰의 일부다. 사회에 강한 구성원을 약화시키는 어떤 일이 일어나고 약한 구성원이 그 틈을 메우려고 노력하지만 한계에 부딪치고 결국 사회는 무너진다. 아마도 대멸종도 이러한 방식으로 일어날 것이다. AI와 같은 기술, 친환경 에너지와 생물공학에서부터 온난화와 산성화, 인구과잉, 남획, 데드 존의 확산, 토양 침식, 자원 부족, 삼림 파괴까지 빠르게 변화하는 트렌드가 가속화되면 다음 몇 세기는 정말로 예측 불가능하다. 피터 브래넌은 운 좋게도 다섯 번의 대멸종을 겪고도 지구가 살아남았기에 인류가 발전했지만, 인류의 지나친 자신감이 파괴적인 효과를 일으킬지 모른다고 경고한다. 임페리얼 칼리지의 스티븐 커리 교수의 말처럼 “이 책을 읽으면 살아 있는 것들의 무상함에 대한 아찔한 공포가 결코 머릿속을 떠나지 않을 것이다. 특히나 인류가 지금 대멸종이라는 눈을 뗄 수 없는 이야기의 막장을 쓰고 있는 중이기 때문에.”