암흑 물질과 공룡 도서를 소개한다. 세계적으로 영향력이 있는 입자 물리학 논문의 저자이기도 한 물리학자 리 사 랜들이 한상적인 과학의 세계를 소개한다. 지구에 떨어진 천체와 공룡의 멸종을 이야기한다.
암흑물질
암흑 물질은 보이지 않는 물질로 우주공간에 존재한다. 이 물질은 보통의 물질과는 달리 빛이나 방사선 등을 통과할 수가 없고 우주 공간의 온통 검은색으로 보인다. 우리가 지구상에서 볼 수 있는 별과 은하들은 보통 많은 양의 질량을 가지고 있는데 이 질량을 바탕으로 우주에서 물리적 상호작용을 하며 움직인다. 하지만 암흑물질은 물리적으로 상을 작용할 수 없어서 우주에서의 운동 원인이 되는 물질이라고 생각할 수 있다. 암흑 물질은 보이지 않기 때문에 직접적으로 관측할 수 없다. 하지만 우주에서 일어난 다양한 현상들을 설명하는데 매우 매우 중요한 역할을 한다. 또한 암흑 물질이 어떻게 형성되고 어떤 성질을 가지는지에 대한 연구는 아직 진행 중이며 이 연구는 우주의 기원과 진화에 대한 이해를 높이는 데도 큰 역할을 할 것으로 기대한다. 암흑 물질과 은하의 탄생 사이에는 밀접한 관련성이 있다. 은하는 많은 양의 물질이 중력적으로 상호작용하여 모여서 형성이 된다. 이중 일부는 보이는 물질인 별 가스 먼지 등이지만 대부분은 보이지 않는 암흑 물질이다. 우주에서 은하가 형성되는 과정에서 암흑물질은 중력력의 중요한 역할을 하고 있다. 암흑 물질의 중력이 작용하여 보이지 않는 대량의 은하 덩어리를 형성하게 된다. 이 은하 덩어리들은 더 큰 은하를 형성하거나 우주의 큰 구조를 이루는 초거대 은하단으로 연결이 된다. 만약 암흑 물질이 없었다면 은하가 형성되는 과정에서 생길 수 있는 충돌 등의 현상으로 인해 은하들이 불안정해져서 분해될 가능성이 있다. 하지만 암흑 물질의 중력이 작용하여 은하 내부의 물질들이 안정적으로 유지되면서 은하는 오래도록 존재할 수 있게 된다.
공룡의 멸종
일반적으로 공룡의 멸종이라는 것은 약 6500만 년 전에 일어난 대폭발적인 지구 활동과 환경의 급격한 변화로 인해 발생한 것으로 추정이 되고 있다. 이에 따라서 대량의 종류의 생물이 멸종하게 되었고 지구 생태계가 크게 변화가 되었다. 이런 환경 변화의 원인을 여러 가지로 뽑을 수 있는데 대표적으로는 유전적인 다양성 감소와 기후 변화 운동 석체 충돌 등이 있다. 리사 랜들이라는이 책의 저자는 암흑 물질과 공룡의 멸종이 직접적으로 연결이 되어 있다고 주장하고 있다. 저자는 하버드 대학교 교수로서 이론적인 연구를 통해 우주의 대규모 구조에 대한 설명을 제공하고 있다. 그녀는 다차원 우주라는 이론을 통해 암흑물질이 우주의 대규모 구조에 미치는 영향을 연구하고 있다. 그녀의 주장은 암흑물질이 우주상의 물체들 간의 상호작용에 영향을 미치기 때문에 암호 물질이 충돌이나 중력 상호 작용 등을 통해 해성의 궤도를 바꿀 수 있다고 한다. 이 주장에 따르면 이러한 암흑 물질의 영향으로 혜성이 지구와 충돌한 경우가 있다는 것이다. 그리고 이런 충돌로 인해 공룡을 포함한 지구 다양한 생명체들이 대량 멸종하게 된 것으로 추정한다. 아직까지 과학계에서도 논란이 일어나고 있는 주장이지만 많은 추가적인 연구와 검증을 통해 물리학자들이 지금도 활발하게 궁금증을 풀어내가고 있는 중이다. 태양이 은하를 공전하는 궤도를 돌면서 위아래로 진동을 하게 된다. 이때 원반의 중력이 미치는 영향이 이례적으로 강하게 작용할 때가 있다. 거리 즉 궤도에 따라서 조금씩 달라지기 때문이다. 원반의 중력이 끌어당기는 힘이 워낙 강해서 태양계 외각의 행성들이 자기 궤도에서 이탈을 할 수가 있다. 그래서 길을 벗어난 혜성은 태양계에서 벗어날 수도 있고 태양계를 향해 달려오는 새로운 궤도를 취할 수도 있다. 그러면서 지구에 부딪칠 가능성이 높아지는 것이다.
사회적 연결
눈에는 보이지 않지만 분명한 존재가 있다는 주장은 고대부터 사람들이 해왔던 발상이다. 확실하지 않지만 분명히 어떠한 힘이 존재하고 있다고 주장을 한다. 이것을 종교적으로 해석할 수도 있지만, 암흑 물질이라는 것을 통해 과학적으로 새롭게 해석이 되고 있다. 암흑 물질이 중력 작용을 통해 우주의 거대한 구조를 형성하고 있고 또한 이러한 구조가 우주상의 다른 물체들과 상호 작용하여 우주의 생태계를 이루고 있다. 암흑 물질에 대한 연구는 사회적인 측면에서도 중요한 의미를 가지고 있다. 암흑물질 연구를 통해 우주의 기원과 진화 우주와 생명체들 간의 상호 작용 등과 같은 과학적 이해를 쌓을 수 있을 뿐 아니라 그것이 다양한 기술과 응용 분야에도 이용될 수 있기 때문이다. 망원경 하나로는 우리가 멀리 떨어져 있는 은하나 과학에서 주장하고 있는 블랙홀 같은 것들을 관찰할 수가 없다. 하지만 노벨상을 받은 어떤 교수는 새로운 발상을 통하여 여러 개의 망원경을 하나로 모으는 작업을 통해 거대한 망원경을 만들어내고 인간이 그것을 관찰 추정하고 계산을 할 수가 있게 되었다. 그래서 블랙홀이라는 존재가 실제로 우주에 있다는 것을 발견하게 되었다. 블랙홀은 실제로 거대한 힘이 있기 때문에 그 주위에는 수많은 셀 수 없을 정도의 별들이 블랙홀 주위를 돌고 있다. 하지만 연구자들이 원하는 건 하나하나를 따로 분리해서 과연 얼마나 빠른 속도로 도는지 중심부에는 얼마나 큰 힘이 있는지 계산을 하고 싶었다. 이것을 가능하게 한 것이 적응 과학이다. 레이저를 통해 가상의 별을 만들고 대기를 통과하여 흔들려지면서 부풀어진 별의 크기를 역추적을 통해 계산하여 실제 태양과 별들의 크기를 알 수 있다. 사람들 간의 상호작용을 이러한 암흑물질로 설명을 하려고 한다. 일반적으로 사람들이 가지고 있는 신념이나 믿음 가치관 등을 관측으로 생각을 했을 때 관점에 따라서 관측 결과가 아주 달라진다. 즉 정보가 많이 달라진다는 것을 알 수가 있다. 이것을 사회적인 것과 관련시켜 보자면 우리들의 신념이 관측 위치를 의무로 정한다. 예를 들자면 투표연령에 따라서 일 부는 민주주의로 여겨지는 것이 일부는 그 반대라고 생각하기도 한다. 관측이라는 것은 객관적이라기보다는 주관적인 성격이다. 그렇기에 과학이 더 넓은 스케일로 세상을 보려고 하는 것처럼 우리도 더 넓은 범위의 관점을 가질 필요가 있다. 과학이 정확한 관측을 통해서 결론을 이끌어내는 것이 아니라 가설을 세우고 모든 것이 실현 가능하다는 가능성을 열어놓고 실험을 통해서 반증을 동해 하나씩 정확도가 가까워지는 것처럼, 과감하고 혁신적인 생각이 사회적인 관계를 더욱 발전시키고 진보시키게 된다고 본다.
