두 개의 블랙홀이 하나의 꼬리를 만들어내고 있다. 미항공우주국(NASA)의 누스타(NuSTAR; Nuclear Spectroscopic Telescope Array) 우주망원경이 두 은하의 충돌로 인해 괴물 블랙홀이 탄생하고 있는 현장을 잡아냈다. 블랙홀 현상을 추적하기 위해 우주로 쏘아올려진 누스타는 고에너지 X선 자기장 영역을 관측할 수 있는 위성 망원경이다. 충돌한 두 은하는 Arp 299로 통칭되는 것으로, 지구로부터 1억 3400만 광년 거리에 있다. 누스타 X선 망원경은 오른쪽 은하 속에 숨어 있는 블랙홀이 주변의 우주먼지와 가스를 무서운 속도로 집어삼키고 있다는 사실을 알아냈다. 반면, 다른 은하의 블랙홀은 가스 속에서 휴면 상태인 것으로 알려졌다. 이 발견은 은하 진화 과정에서 합병된 은하 속의 블랙홀이 어떻게 덩치를 키워가는가를 규명하는 데 크게 기여할 것으로 과학자들은 보고 있다. 블랙홀이 가스를 최초로 빨아들이는 계기와 메커니즘은 아직 밝혀진 게 별로 없다. "은하들이 충돌할 때 주변의 가스는 각각의 은하 중심 속으로 빨려들어간다. 그래서 블랙홀의 질량을 키우고 새 별을 생성하기도 한다"라고 NASA 고다드 우주비행센터의 앤드류 프택이 설명한다. 그는 '아스트로노미컬 저널'에 발표될 예정인 이 새 논문의 대표 저자다. 누스타는 충돌하는 은하 Arp 299에서 방출되는 X선을 발견해낸 최초의 망원경으로 2012년에 궤도에 올려진 것이다. 이전에 취역한 NASA의 찬드라 X선 망원경이나 유럽우주기구(ESA)의 XMM-뉴턴 우주선은 저에너지 X선을 탐지하는 장비로서, 이미 Arp 299 안에 활동적인 초질량의 블랙홀이 있다는 사실을 알아낸 바 있지만, 하나 또는 두 블랙홀이 강력한 중력으로 가스를 빨아들이거나 '흡착'하는가에 대한 명확한 사실은 그러한 데이터만으로는 확실히 규명할 수가 없었다. 누스타가 수집한 새로운 X선 데이터를 허블 망원경의 가시광선 영역의 데이터와 합성함으로써 오른쪽 은하의 블랙홀이 가스를 게걸스럽게 집어삼키는 '괴물'임이 명확히 드러난것이다. 가스가 맹렬한 속도로 블랙홀 안으로 유입될 때 전자와 양자는 수억 도의 고온으로 달구어져 초고온의 플라스마나 코로나를 만들어내게 되는데, 이것이 가시광선을 고에너지의 X선으로 변환시키는 것이다. 한편, 다른 쪽의 블랙홀은 거의 '휴면 상태'인 것으로 드러났는데, 활동을 정지한 것으로 보인다. 아니면 혹 너무나 두터운 먼지와 가스로 싸여 있어서 X선이 빠져나오지 못하고 있는 건지도 모른다고 과학자들은 생각하고 있다. 지난주 미국 천문협회 연례회의에 논문을 제출한 논문 공동 저자인 앤 혼슈마이어 박사는 "두 블랙홀이 동시에 작동할 가능성은 매우 낮으며, 두 은하의 핵이 접근할 때 중력이 주변의 가스와 별들을 맹렬하게 휘저어놓게 되는데, 그때 두 블랙홀이 같이 활성화될 것"이라고 말했다. NASA는 Arp 299와 같은 미스터리에 싸인 블랙홀 현상을 규명하기 위해 X선 망원경 누스타를 최적화해서 우주로 올려보냈으며, 이번에 충돌하는 은하의 괴물 블랙홀을 발견해내는 성과를 거두었다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

우리가 사물을 볼 수 있는 건 빛이 물체에 의해 반사되기 때문이라는 사실을 인류가 깨달은 건 1000년밖에 되지 않는다. 지금의 이라크 바스라에서 서기 965년에 태어난 아부 알하이삼이 1011년부터 1021년 사이에 쓴 ‘광학의 서(書)’(키탑 알마나지르)라는 책을 통해 이를 밝혀내기까지 인류는 ‘눈에서 빛이 나가 사물을 볼 수 있다’(프롤레마이오스류)거나 ‘물체에서 빛이 나와서 볼 수 있다’(아리스토텔레스류)고 생각했다. 천문학자이자 안(眼)과학자, 철학자인 알하이삼의 이 발견은 현대 광학에서 ‘지구가 태양을 돈다’는 코페르니쿠스적 발견에 버금갈 공헌으로 기억된다. 빛의 반사와 굴절, 그리고 눈의 착시현상 등을 실험과 계산을 통해 증명해 보임으로써 후세 인류에게 빛이 만들어 내는 수많은 현상과 심지어 우주의 신비까지도 풀어 갈 단서를 제공한 것이다. 그가 현대물리학과 광학 등에 얼마나 공헌을 했는지, 이슬람권에서 얼마나 추앙을 받는 학자인지는 이라크의 1만 디나르 지폐에 그의 얼굴이 새겨져 있는 것으로도 알 수 있다. 달 표면 크레이터와 소행성 ‘59239’에도 그의 이름 ‘알하젠’이 붙어 있다. 올해는 유엔이 정한 ‘빛의 해’다. 알하이삼이 1000년 전 광학의 새 장을 연 것을 기념하고, 뒤로는 현대물리학의 뿌리를 이루는 아인슈타인의 ‘일반상대성이론’ 탄생 100년을 기리고자 유네스코는 오는 19일 프랑스 파리 유네스코본부에서 성대한 행사와 함께 올해가 ‘빛의 해’임을 공식 선포한다. 하나님이 천지를 창조한 다음 빛을 창조(창세기 1장 3절)하셨든, 현대물리학이 추정하듯 137억 년 전 대폭발(빅뱅)과 함께 우주와 빛이 동시에 탄생했든 빛은 모든 생명의 근원인 동시에 인류에게 미래를 열어 줄 열쇠이기도 하다. 하위헌스의 파동설과 뉴턴의 입자설, 아인슈타인의 광양자설 등을 거쳐 현대 양자역학을 통해 ‘입자와 파동의 성질을 동시에 지니는 에너지 알맹이’로 정리됐다지만 아직도 빛은 미지의 세계에 있다. 그만큼 이를 응용한 산업의 영역 또한 무궁무진하다. 우주를 이해하는 단서 대부분을 인류는 여전히 별빛에서 얻고 있고, X레이와 MRI 같은 의료영상장비나 인터넷 무선통신, 태양광 발전 등 인류 문명의 새 장을 빛을 통해 열고 있다. 12월 말 포항에 ‘4세대 방사광가속기’가 들어선다. 4298억원의 건설비가 투입된 이 가속기가 완공되면 단백질 구조 등을 밝혀냄으로써 신약 개발에서 획기적 발전을 가져올 것이라고 한다. 그런가 하면 우리와 미국, 유럽연합(EU) 등 7개국의 참여로 2007년 가동에 들어간 대전의 차세대 핵융합 설비 ‘K스타’는 올해 안에 열출력 500MW급 핵융합 발전을 시도한다. 20년 뒤면 지금의 화석연료 걱정을 털어낼 인공 태양을 갖게 되는 것이다. 빛의 세계에 흠뻑 빠져드는 한 해가 되길 바란다. 진경호 논설위원 jade@seoul.co.kr

이일하 교수의 생물학 산책/이일하 지음/궁리/384쪽/1만 8000원 과학의 책/애덤 하트데이비스 등 지음/박유진·최윤희 옮김/지식갤러리/352쪽/3만 8000원 우리가 생물학, 물리학, 화학 등 과학을 제대로 이해하지도 못하고, 재미없는 학문으로 여기는 이유는 중고등학교에서 받은 암기식 교육의 영향이 크다. 서울대 생물학과 이일하 교수는 이런 점이 안타까워 일반인, 중고생, 문과생들도 생물학의 기본 개념을 이해할 수 있는 생물학 입문서를 자신의 첫 저서로 내기로 했다. 신간 ‘이일하 교수의 생물학 산책’에서 그는 빅뱅부터 현대까지 이어지는 생명의 역사와 다양한 과학의 전반적인 역사와 원리들도 쉽고 재미있게 이해할 수 있도록 정리했다. 30여 년 동안 공부하고 연구하며 깨달아 온 저자의 생명과학 교육에 대한 노하우를 오롯이 담은 쉽고도, 친절한 책이다. 내용은 생물학에만 국한되지 않는다. 생물학을 좀 더 쉽고 명쾌하게 이해하는 데 필요한 물리학과 화학, 천문학 등 과학 전반의 역사와 원리들을 동원해 생명현상을 설명해 준다. 저자가 서문에서 밝혔듯이 “고 1인 우리 아이에게 생물을 이해시킨다는 관점”으로 눈높이를 낮춰 풀어나갔지만 그 안에는 상당히 높은 수준의 전문적인 내용들이 녹아있다.총 5부로 ‘생명은 흐름이다→생명은 반복한다 →생명은 해독기다→생명은 정보다→생명은 진화한다’는 순서로 풀어간다. 탄소, 수소, 산소, 질소, 인, 황 등 생명체의 기본원소에서 어떻게 생물이 빚어지는지부터 체세포와 생식세포의 생산과 유전법칙, 유전정보의 전사와 해독과정의 원리, 게놈(유전체) 속에 숨겨진 내용, 생명 탄생을 수행하는 보이지 않는 손, 생명의 진화까지를 아우른다. ‘과학의 책’은 일식을 관찰하며 과학적인 연구작업을 최초로 수행한 밀레투스의 탈레스(기원전 624~546)부터 아르키메데스, 뉴턴, 다윈, 아인슈타인을 거쳐 태양계 너머의 행성을 연구하는 천문학자 제프리 마시(1954~)까지 위대한 과학자들이 이룬 위대한 이론과 발견들을 연대기로 정리했다. 짧고 간결한 설명, 얽히고설킨 이론을 풀어서 알려주는 다이어그램, 이해를 돕는 삽화들로 과학에 대한 흥미를 돋운다. 영국의 저명한 과학 저술가들이 대거 참여해 집필한 만큼 군더더기 없이 핵심을 짚어가며 과학자들의 개성 넘치는 생애와 세상을 바꾼 위대한 발견들을 체계적으로 배우고 느낄 수 있다. 함혜리 선임기자 lotus@seoul.co.kr

"지구 중력을 눈으로 직접 확인하고 싶으신가요? 그렇다면 '포츠담 중력 감자'를 이용하면 됩니다." 미국항공우주국(NASA)이 운영하는 오늘의 천문사진(APOD) 사이트에 15일(현지시간) 지구의 중력을 시각화한 이미지가 발표되어 누리꾼들의 눈을 즐겁게 해주고 있다. 지구 표면의 중력은 어떻게 분포하고 있을까? 17세기 영국의 아이작 뉴턴이 우주 삼라만상을 지배하고 있는 만유인력, 곧 중력의 존재를 발견하여 중력 방정식을 완성한 이래, 지구상에 있는 모든 존재가 지구 중력의 영항권 안에 있다는 사실이 알려졌지만, 중력의 진정한 정체는 아직까지 완전히 밝혀지지 않은 '자연계 최대의 미스터리' 중 하나다. 중력을 전하는 '중력파' 가설이 아인슈타인에 의해 제안되었지만, 아직까지 중력파의 존재는 발견하지 못하고 있다. 우리가 공중에 떠다니지 않고 땅에 발을 붙이고 사는 것도 다 지구 중력 덕분이지만, 지구에서도 중력이 강한 곳이 있는가 하면, 상대적으로 약한 곳도 있다. 그러나 아직까지 그 이유 역시 완전히 밝혀지진 않았다. 위의 '포츠담 중력 감자'는 고감도 탐지기를 탑재한 인공위성 GRACE와 CHAMP가 지구 궤도를 돌면서 작성한 지구 중력장 지도로, 결과물로 나온 것이 마치 감자 같은 모양인데다, 주로 독일 포츠담에서 연구가 진행된 탓으로 약간 코믹한 이름을 얻게 된 것이다. 이 '감자'의 붉은 부분은 다른 곳보다 중력이 약간 높은 영역이며, 푸른 부분은 중력이 상대적으로 낮은 지역이다. 중력 감자의 들쭉날쭉한 모습은 해당 지역의 지질학적 특성들을 보여준다. 예컨대, 북대서양 중앙산령과 히말라야 산맥 영역을 보면 그렇다. 그런 지형적 특성이 없는 부분은 지표 아래 물질의 밀도차와 연관성이 있을 수도 있다. 이런 유의 지도는 다양한 해류의 순환과 빙하의 녹음 등 지표의 변화상을 계측하는 데 도움을 준다. 위의 중력 지도는 2005년에 작성된 지도에다 2011년에 보다 정밀한 중력 데이터를 보태어 완성된 것이다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

사회·문화적으로 오른손잡이 때문에 차별 받아왔던 왼손잡이들에게 다소 우울한 연구결과가 나왔다.최근 미국 하버드대학 연구팀이 "왼손잡이 수입이 오른손잡이보다 평균적으로 10% 정도 적다"는 연구결과를 발표해 화제에 올랐다. 미국과 영국 총 4만 7000명의 데이터를 분석해 얻어진 이 연구결과는 오랜시간 차별 받아오다 최근들어 주목 받아온 왼손잡이들에게는 다시한번 좌절(?)을 느끼게 할 만한 결과다. 현재 전세계 인구 중 왼손잡이 비율은 약 12%. 연구팀은 이들 왼손잡이들이 경제적으로나 인적 자본 면에서 오른손잡이에 비해 떨어진다고 평가했다. 또한 왼손잡이가 인지 학습능력 평가에서 오른손잡이에 비해 10% 정도 떨어지고 특히 난독증 같은 배움에 어려움을 겪는 정신적 증상도 더 많이 가진 것으로 집계됐다. 보다 충격적인 것은 왼손잡이가 오른손잡이 동년배에 비해 10-12% 수입이 적다는 연구결과다. 연구를 이끈 하버드 대학 경제학자 조슈아 굿맨 교수는 "조사 대상자의 어린시절 건강과 가족 배경까지 고려해 집계한 결과" 라면서 "이같은 수입 차이의 근본적인 원인은 명확히 알 수 없지만 학력도 1년 정도 왼손잡이가 적었다"고 설명했다. 그러나 교수는 "왼손잡이 엄마에게 태어난 왼손잡이 아이는 인지학습능력이 떨어지지 않았다" 면서 "이와 반대로 왼손잡이 엄마에게 태어난 오른손잡이는 인지결함이 두드러졌다"고 덧붙였다. 교수의 이같은 주장은 곧 부모가 주로 쓰는 손과 아이가 주로 쓰는 손 사이의 불일치가 아이에게 중요한 영향을 미친다는 것을 의미한다. 곧 왼손잡이 엄마를 둔 오른손잡이 아이의 경우 펜과 같은 도구를 사용할 때 엄마를 따라하기 힘들어 인지학습능력의 저하로 이어진다는 해석. 한편 교수는 최근들어 각광받은 왼손잡이의 우수성에 대해서도 회의적인 반응을 내놨다. 실제 역사를 보면 레오나르도 다빈치, 모차르트, 뉴턴, 아인슈타인 등 인류역사의 획을 그은 위인들 중 왼손잡이가 많다. 이에대해 굿맨 교수는 "이는 대표적이지 못한 일화적 증거(자신의 경험에 대한 직접적인 보고 또는 타인의 경험에 대한 보고)일 뿐" 이라면서 "오바마 대통령도 왼손잡이로 각광받지만 실제 미국 대통령도 오른손잡이가 훨씬 많다"며 일축했다. 이번 연구결과는 미 경제학저널(Journal of Economic Perspectives)에 게재됐다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

사회·문화적으로 오른손잡이 때문에 차별 받아왔던 왼손잡이들에게 다소 우울한 연구결과가 나왔다.최근 미국 하버드대학 연구팀이 "왼손잡이 수입이 오른손잡이보다 평균적으로 10% 정도 적다"는 연구결과를 발표해 화제에 올랐다. 미국과 영국 총 4만 7000명의 데이터를 분석해 얻어진 이 연구결과는 오랜시간 차별 받아오다 최근들어 주목 받아온 왼손잡이들에게는 다시한번 좌절(?)을 느끼게 할 만한 결과다. 현재 전세계 인구 중 왼손잡이 비율은 약 12%. 연구팀은 이들 왼손잡이들이 경제적으로나 인적 자본 면에서 오른손잡이에 비해 떨어진다고 평가했다. 또한 왼손잡이가 인지 학습능력 평가에서 오른손잡이에 비해 10% 정도 떨어지고 특히 난독증 같은 배움에 어려움을 겪는 정신적 증상도 더 많이 가진 것으로 집계됐다. 보다 충격적인 것은 왼손잡이가 오른손잡이 동년배에 비해 10-12% 수입이 적다는 연구결과다. 연구를 이끈 하버드 대학 경제학자 조슈아 굿맨 교수는 "조사 대상자의 어린시절 건강과 가족 배경까지 고려해 집계한 결과" 라면서 "이같은 수입 차이의 근본적인 원인은 명확히 알 수 없지만 학력도 1년 정도 왼손잡이가 적었다"고 설명했다. 그러나 교수는 "왼손잡이 엄마에게 태어난 왼손잡이 아이는 인지학습능력이 떨어지지 않았다" 면서 "이와 반대로 왼손잡이 엄마에게 태어난 오른손잡이는 인지결함이 두드러졌다"고 덧붙였다. 교수의 이같은 주장은 곧 부모가 주로 쓰는 손과 아이가 주로 쓰는 손 사이의 불일치가 아이에게 중요한 영향을 미친다는 것을 의미한다. 곧 왼손잡이 엄마를 둔 오른손잡이 아이의 경우 펜과 같은 도구를 사용할 때 엄마를 따라하기 힘들어 인지학습능력의 저하로 이어진다는 해석. 한편 교수는 최근들어 각광받은 왼손잡이의 우수성에 대해서도 회의적인 반응을 내놨다. 실제 역사를 보면 레오나르도 다빈치, 모차르트, 뉴턴, 아인슈타인 등 인류역사의 획을 그은 위인들 중 왼손잡이가 많다. 이에대해 굿맨 교수는 "이는 대표적이지 못한 일화적 증거(자신의 경험에 대한 직접적인 보고 또는 타인의 경험에 대한 보고)일 뿐" 이라면서 "오바마 대통령도 왼손잡이로 각광받지만 실제 미국 대통령도 오른손잡이가 훨씬 많다"며 일축했다. 이번 연구결과는 미 경제학저널(Journal of Economic Perspectives)에 게재됐다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

스피처 우주망원경이 은하들의 나이를 밝힌다. 스페이스닷컴 보도에 따르면 천문학자들이 나사(NASA, 미국항공우주국)의 스피처 우주망원경을 사용해 우주 초창기 은하들이 얼마나 빨리 생성됐는가를 계산하고 있다. 지금까지 반쯤 완성된 이 성과물은 138억 년 전, 출발한 우주가 막 기지개를 켤 무렵에 태어난 수백 개의 거대 은하(우리 은하 질량의 약 100배)들이다. 하지만 이런 상황은 우주의 역사에서 거대 은하들이 그처럼 빨리 등장하게 된 것에 관해 설명하라는 압박에 시달리는 천문학자들에겐 하나의 딜레마를 안겨주고 있다. 스피처 망원경은 이제 지구로부터 수십억 광년 떨어진 흐릿한 은하를 탐색하는 3개월에 걸친 대장정에 오를 참이다. 연구를 이끈 나사의 적외선처리·분석센터(IPAC)의 찰스 스타인하트 박사는 “은하 탐색 작업을 우주라는 바다에서 은하를 낚아올리는 낚시에 비긴다면 우리는 예상대로 깊은 수심에서 큰 물고기들을 발견했다고 할 수 있다”고 논문을 통해 밝혔다. 이 프로젝트는 ‘스플래시’(SPLASH: Spitzer Large Area Survey with Hyper-Suprime-Cam)라는 별칭으로 불리고 있다. 연구자들은 우리 은하의 별 밀집지역으로부터 멀리 떨어진 두 개의 어두운 구역에다 망원경 주경을 고정하고 2,475시간을 들여 정밀 관측할 계획을 세워두고 있다. 예전에 이미 탐사의 발길이 미친 적이 있는 우주의 이 영역은 ‘우주진화탐사’(COSMOS, Cosmic Evolution Survey) 또는 ‘스바루-XMM 뉴턴 딥필드’(SXDS)라는 명칭을 갖고 있다. 각 구역의 크기는 보름달 크기의 8배, 곧 4도 크기이다. 스피처 망원경의 적외선 파장으로 관측하면 은하의 물질을 볼 수가 있다. 확립된 별 형성 모델에 따르면, 초창기의 은하들이 서로 격렬하게 충돌함으로써 몸집을 키워갔으며, 그 과정에서 별들이 폭발적으로 늘어났다는 것이다. 어쨌든 이런 진행과정이 거대 은하들이 생성될 만큼 그렇게 급속하게 이루어지지는 않았다고 천문학자들은 이해하고 있다. 현재 스피처 망원경이 보고 있는 과거는 우주 탄생 후 8억 년에서 16억 년 사이의 시간이다. 우주에서는 시간은 곧 공간이다. 따라서 스피츠는 8억 광년에서 16억 광년 거리의 장면을 보고 있다는 말이다. 최초의 은하는 기존에 과학자들이 생각했던 것보다 빨리 나타난 듯하다. 천문학자들은 우주가 출발한 빅뱅 이후 5억 년쯤부터 은하들이 형성되기 시작했을 거라고 보았지만, 이번 탐사에 따르면 그보다 1억 년이 앞당겨진 4억 년 이후부터 은하들이 생성되기 시작한 것으로 나온다. 물론 다른 학설도 있다. 연구에 참여한 미국 하버드대학의 조시 스피걸 박사는 “그처럼 많은 물질이 신속하게 은하를 형성했다는 것은 정말 어려운 일”이라면서 “은하들이 형성하기 시작한 순간부터 끊임없이 별들을 생산해냈다고 생각할 수 있다”고 설명했다. 과연 초창기의 우주 공간에 거대 은하들이 그처럼 빨리 모습을 드러냈을까? 스피처 망원경의 대장정이 끝났을 때 은하에 대해 어떤 계산서가 나올 것인가가 기다려지는 대목이다. 어쨌든 최초의 은하가 우주에 나타난 것은 과학자들이 생각했던 것보다 훨씬 이른 시간이었음은 분명한 듯하다. 그렇다면 우리 은하의 나이도 기존에 생각했던 132억 년보다 상향 조정될 수 있음을 시사하는 것이다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

스피처 우주망원경이 은하들의 나이를 밝힌다. 스페이스닷컴 보도에 따르면 천문학자들이 나사(NASA, 미국항공우주국)의 스피처 우주망원경을 사용해 우주 초창기 은하들이 얼마나 빨리 생성됐는가를 계산하고 있다. 지금까지 반쯤 완성된 이 성과물은 138억 년 전, 출발한 우주가 막 기지개를 켤 무렵에 태어난 수백 개의 거대 은하(우리 은하 질량의 약 100배)들이다. 하지만 이런 상황은 우주의 역사에서 거대 은하들이 그처럼 빨리 등장하게 된 것에 관해 설명하라는 압박에 시달리는 천문학자들에겐 하나의 딜레마를 안겨주고 있다. 스피처 망원경은 이제 지구로부터 수십억 광년 떨어진 흐릿한 은하를 탐색하는 3개월에 걸친 대장정에 오를 참이다. 연구를 이끈 나사의 적외선처리·분석센터(IPAC)의 찰스 스타인하트 박사는 “은하 탐색 작업을 우주라는 바다에서 은하를 낚아올리는 낚시에 비긴다면 우리는 예상대로 깊은 수심에서 큰 물고기들을 발견했다고 할 수 있다”고 논문을 통해 밝혔다. 이 프로젝트는 ‘스플래시’(SPLASH: Spitzer Large Area Survey with Hyper-Suprime-Cam)라는 별칭으로 불리고 있다. 연구자들은 우리 은하의 별 밀집지역으로부터 멀리 떨어진 두 개의 어두운 구역에다 망원경 주경을 고정하고 2,475시간을 들여 정밀 관측할 계획을 세워두고 있다. 예전에 이미 탐사의 발길이 미친 적이 있는 우주의 이 영역은 ‘우주진화탐사’(COSMOS, Cosmic Evolution Survey) 또는 ‘스바루-XMM 뉴턴 딥필드’(SXDS)라는 명칭을 갖고 있다. 각 구역의 크기는 보름달 크기의 8배, 곧 4도 크기이다. 스피처 망원경의 적외선 파장으로 관측하면 은하의 물질을 볼 수가 있다. 확립된 별 형성 모델에 따르면, 초창기의 은하들이 서로 격렬하게 충돌함으로써 몸집을 키워갔으며, 그 과정에서 별들이 폭발적으로 늘어났다는 것이다. 어쨌든 이런 진행과정이 거대 은하들이 생성될 만큼 그렇게 급속하게 이루어지지는 않았다고 천문학자들은 이해하고 있다. 현재 스피처 망원경이 보고 있는 과거는 우주 탄생 후 8억 년에서 16억 년 사이의 시간이다. 우주에서는 시간은 곧 공간이다. 따라서 스피츠는 8억 광년에서 16억 광년 거리의 장면을 보고 있다는 말이다. 최초의 은하는 기존에 과학자들이 생각했던 것보다 빨리 나타난 듯하다. 천문학자들은 우주가 출발한 빅뱅 이후 5억 년쯤부터 은하들이 형성되기 시작했을 거라고 보았지만, 이번 탐사에 따르면 그보다 1억 년이 앞당겨진 4억 년 이후부터 은하들이 생성되기 시작한 것으로 나온다. 물론 다른 학설도 있다. 연구에 참여한 미국 하버드대학의 조시 스피걸 박사는 “그처럼 많은 물질이 신속하게 은하를 형성했다는 것은 정말 어려운 일”이라면서 “은하들이 형성하기 시작한 순간부터 끊임없이 별들을 생산해냈다고 생각할 수 있다”고 설명했다. 과연 초창기의 우주 공간에 거대 은하들이 그처럼 빨리 모습을 드러냈을까? 스피처 망원경의 대장정이 끝났을 때 은하에 대해 어떤 계산서가 나올 것인가가 기다려지는 대목이다. 어쨌든 최초의 은하가 우주에 나타난 것은 과학자들이 생각했던 것보다 훨씬 이른 시간이었음은 분명한 듯하다. 그렇다면 우리 은하의 나이도 기존에 생각했던 132억 년보다 상향 조정될 수 있음을 시사하는 것이다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

패러다임이 변했다는 말은 엄청나게 큰 변화가 왔다는 것을 뜻한다. 흔하게 쓰는 표현이지만 이 단어가 우리의 세계관에 얼마나 큰 변혁을 일으킨 것인지 곰곰이 따져보지 않고 쓰는 경우가 많다. 이는 ‘패러다임’이라는 개념이 우리 머릿속에 자연스럽게 자리 잡은 결과로 볼 수 있다. 이 패러다임이라는 개념은 어떻게 탄생했으며, 어떤 의미를 지니고 있을까. 패러다임이라는 표현은 미국의 과학철학자 겸 과학사학자 토머스 쿤(1922~1996)이 1962년에 발표한 ‘과학혁명의 구조’(SSR)에서 과학의 발전을 설명하기 위해서 도입한 개념이다. 패러다임은 그리스어 ‘파라데이그마’(paradeigma)에서 유래한 것으로, 이 단어의 일상적 의미는 하나의 일정한 형태나 본보기로 삼을 만한 사례를 뜻한다. 이런 의미에서 쿤은 패러다임을 한 시대를 지배하는 과학적 인식·이론·관습·사고·관념·가치관 등이 결합된 총체적인 틀 또는 개념의 집합체로 정의하고 있다. 쿤은 1922년 미국 오하이오 주 신시내티의 유대인 가정에서 태어났다. 쿤의 부모는 아들을 하버드대학에 보내기 위해 유명 사립 고등학교(이 학교는 지금도 명문으로 인정받는 태프트 고등학교)에 입학시켰다. 쿤은 과학과 수학에서 좋은 성적을 거뒀고, 물리학을 전공하기 위해 하버드대학에 들어갔다. 학부를 졸업하면서 이론물리학 대학원에 진학했지만 철학을 포함한 다른 학문 분야의 공부를 계속하고 싶어 했다. 이런 쿤의 희망은 우연한 기회에 실현된다. 쿤이 자신의 행로를 물리학에서 시작하여 과학사로, 그리고 철학으로 계속하기까지 그가 학부 시절에 역사와 고전문학, 근세 철학에 관해 다양하게 공부했던 것이 도움이 됐을 것이다. 쿤이 물리학 박사학위를 받고 나서 자신의 연구 분야를 바꾸려 할 때 마침 하버드 총장 코넌트는 과학 전공자가 아닌 일반 학생을 위한 과학 교양 교육을 개설하고 있었다. 쿤은 코넌트의 초청으로 과학사 교과목의 운영을 담당하는 조교가 됐다. 미국 대학에서의 조교는 한국 대학에서의 조교와 많이 다르다. 미국 대학의 조교는 강의를 계획하고 학생들에게 직접 수업하고 시험도 관리하는 등 거의 교수나 다름없는 역할을 한다. 1940년대 중반 당시만 하더라도 과학사는 이제 막 대학에서 하나의 학과가 되기 시작하는 수준이었다. 이런 상황에서 코넌트가 요청한 조교직은 쿤의 관심을 물리학에서 과학사로 전환하는 데 큰 계기가 됐다. 쿤은 강의를 준비하기 위해 아리스토텔레스의 물리학에 관한 자료들을 읽게 되었는데 아리스토텔레스의 이론을 현대 물리학과 비교해보면 아리스토텔레스가 누군가 알 수 있는 오류를 저지른 것처럼 보인다는 사실을 알게 됐다. 심각한 오류가 있는 것처럼 보이는 아리스토텔레스 물리학이 어떻게 해서 그리 오랫동안 중요하게 인정받았을까. 자신의 과학사에 대한 해석이 잘못됐다고 느낀 쿤은 매우 당황했다. 그러나 쿤은 여기서 아리스토텔레스의 세계관은 현대 물리학의 관점으로 볼 것이 아니라 아리스토텔레스의 세계관에 가까운 방식으로 보아야 한다는 사실을 깨달았다. 원전을 기존에 늘 해 오던 방식과 다르게 해석하는 통찰력을 갖자 아리스토텔레스의 생각을 읽을 수 있게 됐다. 여기서부터 SSR은 시작됐다고 할 수 있다. 쿤은 개별 과학의 과거를 보면 특정한 시기에는 언제나 개인이 아니라 전체 과학자 집단에 의해 공식적으로 인정된 모범적인 틀이 있는데, 이 모범적인 틀이 패러다임이라고 설명한다. 쿤에 의하면 패러다임은 두 가지 특성을 가진 주목할 만한 과학적 성과라고 할 수 있다. 첫째는 신선하고 전례가 없어 전문 과학자 집단의 관심을 충분히 받을 만하고, 둘째는 이렇게 관심을 갖는 전문가 집단에게 풀 문제를 던져줄 만큼 충분히 열려 있다는 것이다. 일단 어떤 과학자가 이런 업적에 해당하는 패러다임을 제시하고 많은 과학자들이 이를 수용하면, 이 패러다임에서 나타나는 갖가지 문제점들을 해결하기 위해 과학자들은 계속 연구·탐구 활동을 한다. 이른바 과학은 쿤이 정의한 정상과학의 시기에 진입하는 것이다. 이어 정상과학을 통해 일정한 성과가 누적되다 보면 기존의 패러다임은 차츰 부정되고, 경쟁적인 새로운 패러다임이 나타난다. 그러다 과학혁명이 일어나면서 한 시대를 지배하던 패러다임은 완전히 사라지고, 경쟁관계에 있던 패러다임이 새로운 패러다임으로 자리를 대신하게 된다. 따라서 하나의 패러다임이 영원히 지속될 수는 없고, 생성·발전·쇠퇴·대체되는 과정을 되풀이한다. 그러나 이 패러다임은 전혀 새롭게 구성되는 것이 아니라 기존의 자연과학 위에서 혁명적으로 생성되고 쇠퇴하며, 다시 새로운 패러다임으로 대체된다. 이런 흐름은 ‘기존 과학→패러다임 출현→정상과학→위기→혁명→경쟁적 패러다임 등장→새 정상과학’으로 요약할 수 있다. 쿤의 주장에서 가장 많은 논쟁을 불러일으켰던 쟁점은 두 패러다임 간의 비교와 관련한 부분이다. 아리스토텔레스와 뉴턴 패러다임 사이에, 뉴턴 역학과 아인슈타인의 상대성 이론 사이에는 같은 잣대로 비교할 수 없는 부분이 존재한다는 것이다. 근대에 뉴턴의 과학 패러다임이 등장하며 아리스토텔레스의 과학 패러다임은 사라졌지만 뉴턴 패러다임이 더 우수해서 아리스토텔레스의 패러다임이 사라진 것이 아니라, 아리스토텔레스의 패러다임으로 해결되지 않은 문제들을 뉴턴 패러다임으로 해결할 수 있었기 때문이라는 것이다. 정상과학의 수정과 보완만으로는 해결할 수 없는 새로운 문제가 발생했을 때, 예를 들어 지구의 공전을 천동설로는 설명할 수 없을 때 이는 천동설을 개선한다고 해결되는 문제가 아니라는 것이다. 천동설과는 전혀 다른 지동설을 받아들여야만 과학의 위기를 극복할 수 있는 것과 같다. 쿤은 과학적 연구에서 보편적 원칙은 없다고 했다. 과학은 영구불변의 진리를 제시하는 것이 아니라 역사와 사회의 부산물이기 때문에 역사적 상황이나 사회적 여건이 변하면 진리의 내용도 변한다고 주장했다. 이러한 쿤의 주장은 당시 과학의 발전은 완벽한 진리를 위해 점진적으로 나아간다는 전통적인 과학의 진보 개념을 무시했을 뿐 아니라 상대주의적 요소도 있다 하여 과학철학자들의 반발을 샀다. 그럼에도 불구하고 쿤의 철학은 과학 분야를 넘어 세계를 보는 혁명적인 시각을 우리에게 가르쳐 주었다. 쿤의 패러다임은 과학의 발전을 보는 새로운 철학적 관점을 제공했으며, 자연과학에 대한 이해를 넘어 공학, 사회과학, 정치, 경제, 국제관계 등의 변화를 이해하는 새로운 툴을 제공했다. 쿤의 패러다임과 SSR은 숱한 논쟁을 불러 일으켰지만 그의 SSR은 20세기 하반기 동안 가장 많이 읽히고 인용됐고, 그의 주장의 많은 부분은 이제 상식이 됐다. 쿤의 영향은 쿤의 패러다임을 대체할 새로운 패러다임이 나올 때까지 우리를 지배할 것이다. ●‘읽어라 청춘’은 격주로 게재됩니다.

태양과 같은 항성에서 암흑물질이 방출되고 있음을 시사하는 연구결과가 나와 학계의 관심이 쏠리고 있다. 이는 아직 가설 수준이지만 앞으로 확인만 된다면 우주라는 거대 수수께끼를 이해하는 큰 걸음이 될 것으로 보인다. 암흑물질은 보이지 않는 수수께끼의 물질이지만, 우주 전체의 약 85%를 차지하고 있어 우주에 관한 수수께끼를 해명하기 위해서는 반드시 풀어야할 숙제 같은 요소이다. 우주를 구성하는 이런 암흑물질은 지금까지의 물리학을 이용해도 직접적으로 감지할 수 없었다. 그런 가운데 영국 레스터대학 연구팀이 유럽우주기구(ESA)의 엑스엠엠-뉴턴(XMM-Newton) 관측위성이 15년간 수집해온 데이터에서 이상 신호를 포착해냈다고 영국 일간 가디언이 16일(현지시간) 보도했다. 이를 두고 관련 천문학자들은 암흑물질 입자를 최초로 감지한 것일 수 있다고 말하고 있다. 레스터대 연구팀이 발견한 이 신호는 엑스선을 관측하는 이 우주 망원경이 상승할 때 엑스선 강도가 약 10% 증가한 것으로, 이들은 이 신호가 관측될 때마다 항상 지구 자기장의 경계선이 태양을 향해 형성되는 것을 확인했다. 이에 대해 연구를 이끈 앤디 리드 박사는 “우주에서 엑스선 강도는 언제 관측해도 같을 것”이라면서 기존의 우주에 관한 인식으로는 이 현상을 설명할 수 없다고 밝혔다. 현재의 이론으로도 설명할 수 없는 엑스선 강도의 증가 현상을 해명하기 위해 연구팀은 기존의 물리학이 아니라, 존재하지만 볼 수 없는 암흑물질에 눈을 돌리고 있다. 암흑물질에도 여러 종류가 존재하는 것으로 알려지고 있으며, 천체물리학적으로나 양자이론적으로 존재 여부를 가정해야 하는 것까지 다양하다. 그런 암흑물질 속에서 엑스선 강도의 변화에 대해 설명할 수 있는 것으로, 양자색역학(소립자의 강한 상호작용을 쿼크의 색으로 불리는 양자수 사이에 작용하는 힘으로서 다루는 이론)에서 존재가 기대되고 있는 소립자 ‘액시온’(axion)이 있다. 액시온은 강한 자기장과 부딪칠 때 엑스선이 변화하는 물질로 간주되고 있으며, 태양 핵에서 방출된 액시온이 지구의 자기장과 부딪치면서 엑스선이 변화하고 이로 인해 관측위성에서는 엑스선 강도가 증가한 곳을 찾을 수 있었다고 연구팀은 예상하고 있다. 또 연구팀은 논문에서도 “암흑물질의 하나인 액시온은 태양 핵에서 생성된 것으로 지구의 자기장과 부딪히는 과정에서 엑스선이 변화한다”고 기술하고 있다. 이번 연구결과는 ‘영국 왕립천문학회 월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, MNRAS)에 게재됐다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

사과는 인류에게 가장 사랑받아 온 과일이다. 그만큼 잘못 알려진 상식도 많다. 흔히들 ‘아침에 먹는 사과는 금, 저녁에 먹으면 독’이라고 한다. 그러나 이는 잘못된 말이다. 아침에 먹는 사과가 좋다는 것을 강조하는 말이 와전된 것이다. 사과는 언제 먹든 심신을 상쾌하게 하며 위액 분비를 촉진시켜 소화 흡수를 돕는다. 다만 위장이 좋지 않은 사람은 위액 분비의 촉진에 따라 속이 불편할 수 있다. 이런 이들은 다른 과일도 저녁에 먹으면 안 된다. ‘내일 지구가 멸망하더라도 한 그루 사과나무를 심겠다’는 중세 철학자 스피노자의 격언이다. 하지만 정작 지구가 망하지 않더라도 그 사과나무에서는 사과가 열리지 않는다. 사과나무는 자기의 꽃가루에 의해서는 수정이 이뤄지지 않는다. 사과나무에서 과실이 달리게 하려면 최소한 품종이 다른 두 그루를 심어야 한다. 사과를 잘랐을 때 과육에 꿀이 찬 것처럼 투명한 부분이 있는 사과를 흔히 ‘꿀사과’라고 부른다. 진짜 꿀은 아니다. 과육의 투명한 부분은 천연 과당의 일종인 ‘소르비톨’로 당도가 높고 맛도 좋다. 다만 이런 사과는 저장성이 떨어지는 게 단점이다. 사과 껍질의 끈적끈적한 물질은 농약으로 오해하기 쉽다. 이는 사과가 익으면서 스스로 과육 표면을 보호하기 위해 나오는 불포화지방산의 일종이다. 사과 씨를 심어도 똑같은 사과가 열릴까. 아니다. 사과를 먹고 씨를 발라내 심어도 과실은 열리지만 어미나무와 동일한 사과는 열리지 않는다. 사과를 다른 과일과 섞어 보관하면 안 된다? 맞는 말이다. 사과는 호르몬의 일종인 에틸렌을 많이 배출한다. 에틸렌은 식물의 성숙과 노화를 촉진하는 물질이다. 에틸렌이 사과와 함께 보관한 다른 과실이나 채소를 빨리 물러지게 한다. 사과와 함께 보관한 브로콜리가 쉽게 노랗게 변하는 것도 에틸렌 때문이다. 사과는 인류 역사와 신화에서 자주 등장한다. 대표적인 게 ‘파리스의 사과’다. 트로이의 왕자였던 파리스는 ‘가장 아름다운 여신에게’란 글귀가 쓰인 황금사과를 여신 아프로디테에게 줬고, 그 대가로 당시 최고 미인이던 헬레네를 얻었다고 전해진다. 그러나 헬레네는 스파르타왕의 아내였기 때문에 스파르타를 중심으로 한 그리스와 트로이 사이에 전쟁이 벌어진다. ‘빌헬름 텔의 사과’도 빼놓을 수 없다. 스위스가 오스트리아의 지배를 받던 14세기 무렵 빌헬름 텔이 성주 앞에서 아들 머리 위의 사과를 명중시키면서 향후 스위스 독립의 단초를 제공했다. ‘뉴턴의 사과’는 인류의 과학 기술의 진보를 뜻한다. 영국의 과학자 뉴턴은 나무에서 떨어지는 사과를 보고 우주상의 모든 물체는 서로 끌어당기는 힘이 있다는 만유인력의 법칙을 발견했다. ‘스티브 잡스의 사과’는 정보기술(IT) 분야의 혁신의 대명사로 손꼽힌다. 스티브 잡스는 애플을 창업한 뒤 스마트폰과 태블릿 PC의 시초가 된 ‘아이폰’과 ‘아이패드’를 선보였다. 애플리케이션 장터인 ‘앱스토어’ 역시 그의 작품이다. 프랑스의 후기 인상파 화가 폴 세잔은 유독 사과를 많이 그린 예술가이다. 자연의 모든 형태를 원뿔과 기둥 등 기본 도형으로 인식, 현대 미술의 창시자로 손꼽힌다. ‘아담의 사과’, ‘뉴턴의 사과’와 더불어 ‘세잔의 사과’가 3대 사과로 손꼽히는 이유다. ‘백설공주의 사과’도 문화 분야에서 널리 알려진 사과다. ‘백설공주와 일곱 난쟁이’는 애니메이션을 새로운 문화로 끌어올린 기념비적인 작품이다. 단순한 만화로 시작됐지만 이후 캐릭터 상품, 테마파크 등 다양한 문화 상품을 낳았다.

우리 밤하늘에 무수히 빛나는 은하수, 이 은하수가 거대한 지도로 만들어졌다. 최근 영국 하트퍼드셔 대학 연구팀은 아프리카 북서부 카나리아 제도에 설치된 반사굴절망원경인 아이작뉴턴망원경(INT)으로 포착한 역대 가장 큰 은하수 지도를 공개했다. 무려 10년 동안의 관측을 통해 만든 이 지도 속의 별 숫자는 무려 2억 1900만개. 관측 가능한 20등급 이상의 별이 대상이 됐기 때문에 실제 우리 은하에 존재하는 별 숫자는 이보다 최소 수백 배는 더 많다. 이는 사진 속 검은 안개로 보이는 곳처럼 우주 먼지와 가스 등으로 둘러쌓인 지역이 많아 그 특성 때문에 관측하기가 매우 어렵기 때문이다. 연구팀이 이같은 은하수 지도를 만드는 것은 셀수없는 별들과 가스, 먼지들로 구성된 광대한 우리은하의 ‘현주소’를 파악하기 위해서다. 연구팀은 “아직 우리은하 전체에 비하면 이 지도는 몇 %에 불과할 만큼 극히 일부의 별들만 파악한 것” 이라면서 “은하지도는 우주를 연구하는데 있어 인구조사 만큼이나 소중한 자료”라고 평가했다. 　 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우리 밤하늘에 무수히 빛나는 은하수, 이 은하수가 거대한 지도로 만들어졌다. 최근 영국 하트퍼드셔 대학 연구팀은 아프리카 북서부 카나리아 제도에 설치된 반사굴절망원경인 아이작뉴턴망원경(INT)으로 포착한 역대 가장 큰 은하수 지도를 공개했다. 무려 10년 동안의 관측을 통해 만든 이 지도 속의 별 숫자는 무려 2억 1900만개. 관측 가능한 20등급 이상의 별이 대상이 됐기 때문에 실제 우리 은하에 존재하는 별 숫자는 이보다 최소 수백 배는 더 많다. 이는 사진 속 검은 안개로 보이는 곳처럼 우주 먼지와 가스 등으로 둘러쌓인 지역이 많아 그 특성 때문에 관측하기가 매우 어렵기 때문이다. 연구팀이 이같은 은하수 지도를 만드는 것은 셀수없는 별들과 가스, 먼지들로 구성된 광대한 우리은하의 ‘현주소’를 파악하기 위해서다. 연구팀은 “아직 우리은하 전체에 비하면 이 지도는 몇 %에 불과할 만큼 극히 일부의 별들만 파악한 것” 이라면서 “은하지도는 우주를 연구하는데 있어 인구조사 만큼이나 소중한 자료”라고 평가했다. 　 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

겉에서는 전혀 내부를 볼 수 없는 불투명한 상자 속 물건을 꺼내지 않고 촬영해낼 수 있을까? 먼저 이것이 가능하려면 두 개의 물체가 공간적으로 아무리 떨어져 있어도 연결고리가 존재한다는 ‘양자 얽힘(quantum entanglement)’ 이론과 물체를 투과하는 광양자 빛만으로 사진을 찍어낼 수 있음을 증명해야만 한다. 그런데 최근 이것이 가능할 수도 있다는 실험결과가 나왔다. 세계적 과학 전문 주간지 네이처(Nature)는 오스트리아 과학 아카데미(Austrian Academy of Sciences) 연구진이 카메라 렌즈와는 상관없이 광양자 빛만으로 고양이 이미지를 촬영해내는데 성공했다고 27일(현지시간) 보도했다. 먼저 해당실험을 정확히 이해하기 위해서는 양자역학의 기본 원리와 ‘슈뢰딩거의 고양이’ 이론을 알아야한다. 이를 간략히 소개하자면 다음과 같다. 먼저 양자역학(quantum mechanics)은 원자, 분자, 소립자와 같은 미시적 대상에 대한 역학으로 거시적 현상에 집중하는 고전역학과는 많은 부분이 차이가 난다. 특히 다른 부분은 고전역학이 미래를 예측할 수 있다는 결정론적(deterministic) 입장을 취하는 반면, 양자역학은 현재는 정확히 알아도 미래 일을 예측하는 것은 불가능하다는 확률론적(probabilistic) 입장을 가지고 있다. 즉, 양자역학은 인과율 법칙보다는 우연성에 더 많은 무게를 두고 있는 것이다. 양자역학의 토대는 지난 1905년, 아인슈타인이 뉴턴으로 대표되는 고전역학의 한계를 지적한 상대성역학(relative mechanics)에서부터 시작된다. 양자역학의 핵심은 미시적 세계에서 발생하는 사건은 사건이 직접 목격되기 전까지는 확률적으로만 계산되며 서로 다른 상태가 지속적으로 공존한다. 이것이 앞서 설명한 ‘양자 얽힘(quantum entanglement)’ 이론과 연결된다. 이에 대해 오스트리아 물리학자 에르빈 슈뢰딩거는 양자역학이 불완전하다는 점을 지속적으로 의심해왔고 1935년 이를 증명할 한 가지 가상실험을 고안하게 된다. 먼저 고양이 한 마리와 알파입자(헬륨 원자핵)를 외부와 차단된 불투명 상자 속에 집어놓고, 다시 해당 상자를 독가스가 들어있는 통과 연결시킨다. 독가스는 방사능 검출 기계와 연결된 밸브에 의해 아직 상자 속으로 주입되지 않은 상황이다. 하지만 상자 속 알파입자가 감지되면 밸브는 자연히 열리게 되고 고양이는 사망하게 된다. 단, 이 알파입자는 시간 당 50%의 확률로 붕괴되도록 설정된 상황이기에 고양이 죽거나 살 확률 역시 50%다. 실질적으로 한 시간 후 상자를 열었을 때 나타날 결과는 첫째, 독가스에 죽은 고양이와 붕괴된 알파입자, 둘째 살아있는 고양이와 붕괴되지 않은 알파입자 두 가지 뿐이다. 하지만 양자역학 이론적으로만 보면 고양이와 알파입자는 죽지도 살지도 못한 50% 상태로 존재할 수 있다. 즉, 삶과 죽음 모두 한 공간에 공존할 수 있다는 것이다. 문제는 상자를 여는 순간, 결과는 고양이가 죽거나 살거나 한 가지 형태로밖에 고정될 수 없다. 삶과 죽음의 공존을 목격하려면 상자를 열지 않은 상황에서 내부모습을 볼 수 있어야만 한다. 오스트리아 과학 아카데미(Austrian Academy of Sciences) 연구진이 행한 실험은 바로 이 ‘슈뢰딩거의 고양이’를 상자 안에 둔 채로 촬영할 수 있는지 여부를 알아본 것이다. 연구진은 노란색과 빨간색 두 가지 광양자 빛을 이용해 고양이를 촬영하는 시도를 했다. 본래 카메라라는 매개체를 이용해 사물이 찍힌다는 즉, 상태에 관한 정보는 항상 관련 주위를 통해서만 매개될 수 있다는 국소성의 원리를 넘어 전달통로만 형성되면 별다른 매개체를 통하지 않고도 정보를 전달할 수 있다는 ‘양자 얽힘(quantum entanglement)’ 원리를 이용한 것이다. 연구진은 노란색 광양자 빛이 빨간색 광양자 빛에 얽히는 방식으로 일정한 고양이 이미지를 만들어내는데 성공했다. 이는 불투명한 상자 안의 물체를 별도의 과정 없이 그 자체로 투과해 찍어낼 수 있는 가능성을 제시하는 것이기에 의미가 크다. 연구진은 해당 실험결과가 향후 광양자를 이용한 화상 카메라 기술 개발로도 이어질 수 있다고 설명했다. 사진=Nature　 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

초신성 잔해 근처에서 엄청나게 강력한 자기장을 가진 중성자별 ‘마그네타’가 발견됐다. 유럽우주기구(ESA)는 1일 XMM-뉴턴 엑스선 우주망원경이 초신성 잔해를 촬영한 이미지에서 두 가지 중성자별이 발견됐다고 발표했다. 공개된 이미지 중 큰 부분을 차지하는 거품 구조는 ‘케스테븐 79’라는 초신성 잔해. 이는 지구로부터 약 2만 3000광년 떨어진 독수리자리 방향에 있다. 초신성 잔해 속 고온 가스의 특징과 천체의 크기에서 그 나이는 5000~7000년 정도로 추정되고 있다. 천문학자들은 초신성 폭발을 일으킨 시점을 약 3만 년 전으로 보고 있다. 그 폭발로부터 비교적 약한 자기장을 가진 중성자별(케스테븐 79 중심의 파란 점)이 남겨졌다. 그 아래에는 푸른 반점 모양으로 보이는 천체가 존재한다. 이는 마그네타로 분류되는 엄청나게 강력한 자기장을 가진 중성자별(3XMM J185246.6+003317)이다. 마그네타는 자기장이 우리 지구보다 수백만 배나 큰 별로, 그 외층에서 성진(별의 지진)이라는 갑작스러운 변화가 일어날 때 대량의 감마선을 방출한다. 초신성 잔해 속에 있는 중성자별은 비교적 젊지만, 마그네타의 나이는 1만 년 정도로 추정된다. 즉 그 나이 차에서 케스테븐 79를 형성한 초신성 폭발로부터 마그네타가 형성됐을 가능성은 없다고 한다. 마그네타는 2008년과 2009년에 촬영된 이미지를 검토해 2013년 발견된 것이다. 발견 이후 같은 영역을 파악한 2008년 이전의 이미지를 조사한 결과 마크네타의 흔적은 전혀 보이지 않았다. 따라서 마그네타가 방출한 폭발적인 엑스선 자기장 구조가 극적인 변화를 일으킨 것이 아니냐는 추측이 제기되고 있다. 사진=ESA/XMM-뉴턴/핑 저우, 난징대학, 중국 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

겉에서는 전혀 내부를 볼 수 없는 불투명한 상자 속 물건을 꺼내지 않고 촬영해낼 수 있을까? 먼저 이것이 가능하려면 두 개의 물체가 공간적으로 아무리 떨어져 있어도 연결고리가 존재한다는 ‘양자 얽힘(quantum entanglement)’ 이론과 물체를 투과하는 광양자 빛만으로 사진을 찍어낼 수 있음을 증명해야만 한다. 그런데 최근 이것이 가능할 수도 있다는 실험결과가 나왔다. 세계적 과학 전문 주간지 네이처(Nature)는 오스트리아 과학 아카데미(Austrian Academy of Sciences) 연구진이 카메라 렌즈와는 상관없이 광양자 빛만으로 고양이 이미지를 촬영해내는데 성공했다고 27일(현지시간) 보도했다. 먼저 해당실험을 정확히 이해하기 위해서는 양자역학의 기본 원리와 ‘슈뢰딩거의 고양이’ 이론을 알아야한다. 이를 간략히 소개하자면 다음과 같다. 먼저 양자역학(quantum mechanics)은 원자, 분자, 소립자와 같은 미시적 대상에 대한 역학으로 거시적 현상에 집중하는 고전역학과는 많은 부분이 차이가 난다. 특히 다른 부분은 고전역학이 미래를 예측할 수 있다는 결정론적(deterministic) 입장을 취하는 반면, 양자역학은 현재는 정확히 알아도 미래 일을 예측하는 것은 불가능하다는 확률론적(probabilistic) 입장을 가지고 있다. 즉, 양자역학은 인과율 법칙보다는 우연성에 더 많은 무게를 두고 있는 것이다. 양자역학의 토대는 지난 1905년, 아인슈타인이 뉴턴으로 대표되는 고전역학의 한계를 지적한 상대성역학(relative mechanics)에서부터 시작된다. 양자역학의 핵심은 미시적 세계에서 발생하는 사건은 사건이 직접 목격되기 전까지는 확률적으로만 계산되며 서로 다른 상태가 지속적으로 공존한다. 이것이 앞서 설명한 ‘양자 얽힘(quantum entanglement)’ 이론과 연결된다. 이에 대해 오스트리아 물리학자 에르빈 슈뢰딩거는 양자역학이 불완전하다는 점을 지속적으로 의심해왔고 1935년 이를 증명할 한 가지 가상실험을 고안하게 된다. 먼저 고양이 한 마리와 알파입자(헬륨 원자핵)를 외부와 차단된 불투명 상자 속에 집어놓고, 다시 해당 상자를 독가스가 들어있는 통과 연결시킨다. 독가스는 방사능 검출 기계와 연결된 밸브에 의해 아직 상자 속으로 주입되지 않은 상황이다. 하지만 상자 속 알파입자가 감지되면 밸브는 자연히 열리게 되고 고양이는 사망하게 된다. 단, 이 알파입자는 시간 당 50%의 확률로 붕괴되도록 설정된 상황이기에 고양이 죽거나 살 확률 역시 50%다. 실질적으로 한 시간 후 상자를 열었을 때 나타날 결과는 첫째, 독가스에 죽은 고양이와 붕괴된 알파입자, 둘째 살아있는 고양이와 붕괴되지 않은 알파입자 두 가지 뿐이다. 하지만 양자역학 이론적으로만 보면 고양이와 알파입자는 죽지도 살지도 못한 50% 상태로 존재할 수 있다. 즉, 삶과 죽음 모두 한 공간에 공존할 수 있다는 것이다. 문제는 상자를 여는 순간, 결과는 고양이가 죽거나 살거나 한 가지 형태로밖에 고정될 수 없다. 삶과 죽음의 공존을 목격하려면 상자를 열지 않은 상황에서 내부모습을 볼 수 있어야만 한다. 오스트리아 과학 아카데미(Austrian Academy of Sciences) 연구진이 행한 실험은 바로 이 ‘슈뢰딩거의 고양이’를 상자 안에 둔 채로 촬영할 수 있는지 여부를 알아본 것이다. 연구진은 노란색과 빨간색 두 가지 광양자 빛을 이용해 고양이를 촬영하는 시도를 했다. 본래 카메라라는 매개체를 이용해 사물이 찍힌다는 즉, 상태에 관한 정보는 항상 관련 주위를 통해서만 매개될 수 있다는 국소성의 원리를 넘어 전달통로만 형성되면 별다른 매개체를 통하지 않고도 정보를 전달할 수 있다는 ‘양자 얽힘(quantum entanglement)’ 원리를 이용한 것이다. 연구진은 노란색 광양자 빛이 빨간색 광양자 빛에 얽히는 방식으로 일정한 고양이 이미지를 만들어내는데 성공했다. 이는 불투명한 상자 안의 물체를 별도의 과정 없이 그 자체로 투과해 찍어낼 수 있는 가능성을 제시하는 것이기에 의미가 크다. 연구진은 해당 실험결과가 향후 광양자를 이용한 화상 카메라 기술 개발로도 이어질 수 있다고 설명했다. 사진=Nature　 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

레고를 한 번이라도 밟아본 사람이라면 알 것이다. 머리 끝까지 치밀어오르는 극심한 통증을…. 아이가 있는 집이라면 더하다. 이를 혹자는 ‘레고 지뢰밭’이라고 말한다. 레고는 알다시피, 덴마크의 농촌 출신 목수 올레 키르크 크리스티안센이 영국 블록완구 키디크래프트 셀프록킹 브릭스의 기술을 빌려 만든 것이 시초다. 하지만 가장 먼저 레고를 밟은 사람이 누구냐는 구체적인 기록은 아쉽게도 남아있지 않다. 다음은 미국의 과학전문 매체 기즈모도가 레고를 밟으면 왜 그렇게 아픈지 과학적으로 소개한 것이다. 사소할 수도 있지만 한 번쯤 생각해볼 법한 궁금증이니 확인해보자. ◆ 바닥에는 여러가지 물건이 널려져 있는데 왜 유독 레고만 그렇게 아픈 것일까? 가장 큰 이유는 레고를 밟게 되는 발바닥이 인체 중에서도 매우 민감한 부위라는 것이다. 통증과 압력 등의 자극을 증폭해서 느끼게 되는 것이라고 한다. ◆ 왜 발바닥은 그렇게 민감한가? 사람은 발바닥을 통해 항상 균형을 잡는다. 따라서 이 부위에서 뇌로 제대로 된 정보를 보내지 않으면 우리는 균형을 잃고 쓰러지게 된다. 그런 이유 때문에 발바닥에 신경이 빼곡히 붙어있는 것이다. ◆ 그런데 왜 레고만 유독 아프다고 느껴지는가? 발바닥으로 밟아도 아픈 것은 그밖에도 많이 존재하긴 한다. 레고 공식 사이트에 따르면 지금까지 팔린 레고 블록의 갯수는 이제 인류 한 사람당 83개 정도 갖고 있는 것과 맞먹는다. 그만큼 도처에 널려 있고 칼과 같은 보기에도 위험한 물건과 달리 그리 신경쓰지 않기 때문이다. 또한 아이가 놀이를 하는 곳도 바닥이다 보니 밟게 될 확률이 높아지는 것이다. 특히 레고는 다른 물건과 달리 밟아도 쉽게 망가지지 않는다. 2012년 영국의 BBC 방송이 영국 개방대학에 의뢰해 레고 한 조각에 걸리는 부하를 조사한 결과, 변형될 때까지 걸리는 힘이 무려 4240뉴턴(N)인 것으로 나타났다. 이는 이 작은 레고 한 조각이 432kg의 힘을 버텨낼 수 있다는 것이다. 따라서 딱딱한 바닥에서 레고 한 조각을 무심코 밟았다면 이만큼의 힘이 고스란히 발바닥 신경으로 전달되는 것이다. 또한 레고를 밟을 때에는 가만히 밟는 것이 아니라 걷다가 밟는 것이므로 그 충격은 체중의 약 9배에 달하며 천천히 걷고 있을 때에도 충격은 2배가 된다고 한다. 과학적으로 레고를 밟을 때 압력을 계산해보면, 돌기(스터드)가 가로·세로 2개씩인 2X2 크기의 표준 레고 한 조각이 발바닥에 닿는 면적은 약 2.25㎠(돌기는 무시한다). 이를 체중 75kg(165파운드, 734뉴턴)인 남성이 밟았다고 가정해보자. 압력은 힘을 면적으로 나눈 값(P=F/A)이므로, 이를 걷고 있을 때가 아닌 단지 한 쪽에서 서서 레고 조각을 밟는 것만으로 발바닥에 걸리는 압력은 무려 3,262,222파스칼(=734N/0.000225㎡)에 달한다. 이는 표준 대기압의 32배에 달하는 힘이 매우 민감한 부위로 전달한다는 계산이 나온다. 앞서 소개한 바와 같이 레고를 밟을 때에는 단순히 서있던 것이 아니라 성큼성큼 걷다가 밟는 경우가 대부분이므로 그 고통은 이것의 2~9배에 달할 것이다. 이제 레고를 밟으면 왜 그렇게 아픈지 과학적으로 알게 됐으니 레고가 있는 가정이라면 평소 밟지 않도록 주의하자. 사진=ⓒ포토리아 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

수학은 변하지 않는 학문이다. 아리스토텔레스의 5원소설, 프톨레마이오스의 천동설 등 위대한 학자들의 과학적 이론 대부분은 인류가 과학을 연구하고 많은 것들을 알게 되면서 변했고 틀린 것으로 판명됐다. 하지만 오늘날에도 절대 명제로 남아 있는 것들이 있다. ‘두 개의 점을 잇는 가장 짧은 거리는 직선’ ‘삼각형의 세 각의 합은 180도’ 등 유클리드의 기하학이 만들어진 것은 기원전 200년 무렵이었다. ‘만유인력의 법칙’을 다룬 아이작 뉴턴의 ‘프린키피아’는 유클리드 기하학을 기반으로 만들어졌다. 피타고라스의 정리, 아르키메데스의 ‘부력의 원리’ 등도 여전히 그대로 남아 있다. 수학이 ‘불멸의 학문’으로 불리는 이유다. 수학시험의 문제는 매년 조금씩 바뀌지만, 그 문제를 풀기 위해 알아야 하는 원리는 결코 변하지 않는다. 세상에 나온 지 수십년이 넘은 ‘수학의 정석’ 시리즈가 별다른 개정 없이도 지금껏 가장 많이 팔리는 참고서라는 것에서도 이를 엿볼 수 있다. 수학은 절대적인 가치를 추구한다. 수학은 끊임없이 ‘증명’을 요구한다. 세상 만물에 두루 미치거나 통하는 보편적 성질을 밝혀내는 것이 수학의 근본적인 목적이다. 이처럼 문제를 풀기 위해 노력하는 과정에서 얻어진 결과물은 다른 분야에서 그대로 사용할 수 있다는 강점이 있다. 철저한 검증을 마친 내용이기 때문이다. 산수에서 수학으로 넘어가는 순간 한국의 학생들은 수학을 기피 대상으로 인식한다. 많은 이들이 수학을 단순히 ‘어렵다’고 생각하고, 어떤 사람은 ‘돈 세는 법’만 알면 세상 사는 데 지장이 없다고 한다. 이는 수학이 모든 것을 만들고, 모든 부분에 영향을 미치면서도 절대 전면에 드러나지 않는 것을 모르기 때문이다. 유클리드 이후에도 수많은 수학자들이 인류사회에 직접적인 영향을 미쳤다. 1500년대의 지롤라모 카르다노는 확률론의 기초를 확립했고, 1600년대 르네 데카르트는 방정식을 처음으로 사용했다. 레온하르트 오일러가 발표한 ‘오일러의 공식’은 전기, 전자의 발전에 결정적인 영향을 미쳤다. 1800년대 앙리 푸앵카레는 현재 증권시장의 운용 원리를 수식으로 제안했고, 존 벤은 벤다이어그램을 만들어 집합을 집대성했다. 20세기에 들어선 뒤에도 컴퓨터와 로봇에 활용되는 벡터의 개념을 정립한 헤르만 베일, 게임 이론을 만들어낸 존 내시 등이 등장했다. 수학자들은 수학의 중요성을 물으면 ‘수학 없이는 세상이 돌아가지 않는다’라고 잘라 말한다. 예를 들어 물리학이나 화학은 물론 공학 등 대부분의 이공계는 모두 수학에서 출발해 계산과 수식으로 표현된다. 우주선을 발사하거나, 미사일을 만들고, 심지어 자동차를 만들기 위해서도 수학이 사용된다. 로켓이 날아가는 궤도, 로켓을 발사하기 위해서 넣어야 하는 적절한 연료의 양, 로켓이 대기권에 진입할 때 받는 힘, 그 안에 타고 있는 우주인이 견딜 수 있는 적절한 압력과 이를 해결할 수 있는 장치의 구조 등 어느 곳 하나 수학으로 풀어내지 않는 것이 없다. 경제와 경영학, 금융, 사회학 역시 수학의 영향력이 절대적이다. 경제·경영학이 본격적으로 발달한 것은 미분방정식이 등장한 이후다. 사실 미분방정식이 등장하기 전, 경제학은 학문으로 분류되지도 못했다. 경제학의 역사는 300년이 채 되지 않는다. 파생상품이나 수익률, 주식시장 등 금융계를 움직이는 근간 역시 수학이라고 할 수 있다. 애니메이션을 만들거나, 영화 컴퓨터그래픽(CG) 작업에도 수학자가 참여한다. 프로야구 리그의 각 팀들이 골고루 이동할 수 있도록 시즌 일정을 짜는 것도 수학 덕분이고, 버스나 지하철 노선을 만드는 것도 수학이다. 기상청에서 날씨 예측을 하는 슈퍼컴퓨터가 하루 종일 하는 것도 사람 대신 방정식을 푸는 일이다. 서울 세계수학자대회(ICM) 조직위원장을 맡고 있는 박형주 포스텍 수학과 교수는 “수학계 최고의 난제로 불렸던 페르마의 마지막 문제가 1994년 앤드루 와일스라는 수학자에 의해 풀렸는데, 이 문제를 풀어낸 타원곡선이론은 현재 인터넷 상거래에 사용되는 암호의 원리”라며 “수학자들이 풀려고 노력하는 문제들이 곧 새로운 기술로 이어지고 있다”고 설명했다. 한때 기피 학문이었던 수학은 21세기에 새롭게 도약하고 있다. 인터넷을 기반으로 한 벤처가 급성장하고, 금융시장이 새로운 상품을 개발해내는 데 수학을 적극적으로 이용하고 있기 때문이다. 수학의 중요성과 수학자의 가치 역시 재조명받고 있다. 서울 ICM 첫날 대중강연을 하는 제임스 사이먼스는 현재 수학계 최고의 스타이자 유명인사다. 1974년 기하학적 도형을 측정하는 ‘천-사이먼스 이론’을 발표한 그는 금융계에 투신해 해지펀드 투자사인 르네상스 테크놀로지를 세웠다. 2005년, 2006년, 2008년 전 세계 펀드매니저 중 연봉 1위를 차지한 금융계의 전설이기도 하다. 수학 이론을 주가 변동 흐름 파악에 적용한 덕분이었다. 순자산은 13조원을 넘는 것으로 추산된다. 2007년 기준 미국 27위 부자다. 미국 월가에서는 1000명이 넘는 수학자들이 활동하고 있고, 한국 금융계에서도 수학 전공자 비중이 갈수록 높아지고 있다. 미국 커리어캐스트닷컴이 근무환경, 수입, 스트레스 등을 기준으로 지난해 발표한 조사에 따르면 수학자는 미국 최고의 직업 1위다. 3위 통계학자, 4위 보험계리사, 7위 소프트웨어 엔지니어 역시 수학과 밀접한 관련을 맺고 있다. 박건형 기자 kitsch@seoul.co.kr

오는 13일부터 서울에서 열리는 세계수학자대회를 앞두고 시선을 끄는 수학 관련 서적 3권이 나왔다. 우선 이광연 한서대 교수가 지은 ‘수학, 인문으로 수를 읽다’(한국문학사)는 우리 실생활과 연계돼 있거나 다른 분야와 융합된 창의적 수학에 관한 얘기를 스토리텔링 방식으로 들려준다. 책에 따르면 이순신 장군은 임진왜란 때 해전에서 수학을 기초로 정확한 거리를 예측하고 일시에 적을 공격함으로써 완벽한 승리를 이끌어 냈다. 당시 기록들을 보면 바다 한가운데에서 아군 함대와 적선 사이의 거리를 구할 수 있는 사람, 즉 산학자(算學者)가 이순신 장군 휘하에 있었다. 지난해 개봉한 영화 ‘설국열차’를 보면 자신의 자리를 지키지 않고 반항해 혼란을 일으켰다는 죄로 한 남자의 오른팔에 커다란 고리가 채워진 뒤 섭씨 영하 50도나 되는 열차 밖에 놓이게 된다. 이때 오른팔이 외부 온도로 얼게 되는 것은 몇 분 뒤일까? 정답은 7분이다. 뉴턴의 냉각법칙을 적용하면 체온이 36.5도인 사람의 팔은 7분 후 거의 열차 밖의 온도까지 내려간 상태로 냉동된다. 슈퍼마켓 안에도 복잡한 수학적 원리가 숨어 있다. 우리가 선택한 물건들을 계산대에 올려놓으면 점원은 물건들에 붙어 있는 바코드를 계산대의 바코드 판독기에 갖다 댄다. 바코드는 덧셈, 뺄셈, 곱셈, 나눗셈을 모두 사용해 만든 일종의 암호와 같은 것으로, 숫자들을 일정한 규칙에 따라 배열한 것이다. 또 물건값을 치르는 신용카드의 마그네틱선 안에는 여러 가지 신용정보가 수학적 조합을 거쳐 저장돼 있다. 카드를 리더기로 읽어 물건값을 계산하기 때문에 여기서도 수학이 활용된다는 사실을 알 수 있다. 구골(Googol)은 10의 100승을 나타내는 숫자로 우주의 모든 원자 수보다 훨씬 많은, 큰 수다. 세계적으로 유명한 인터넷 검색엔진 구글(Google)은 세상의 모든 것을 표현할 수 있다는 의미로 ‘구골’로 등록하려 했으나 ‘구글’로 잘못 표기해 신청하는 바람에 지금과 같은 이름이 됐다고 한다. 1456년에 발행된 구텐베르크의 ‘성서’ 이후 1940년대까지 인쇄된 단어의 수가 10의 16승 개라고 하니 구골이 얼마나 큰 수인지 짐작할 수 있다. ‘수학자들’(궁리)은 프랑스 고등과학연구소에서 생활한 수학자들 54인의 생생한 삶을 들여다볼 수 있는 수학 에세이 모음집이다. 수학계의 노벨상인 필즈상 등을 수상한 최고의 수학자들이 털어놓는 수학에 대한 고찰과 흥미로운 추억 및 일화, 수학에 대한 헌신과 열정, 희열과 좌절 등이 진솔하게 담겨 있다. 한국인 가운데는 김민형 영국 옥스퍼드대 교수 겸 서울대 석좌교수, 김인강 고등과학원 교수, 오용근 포항공대 교수가 지은이로 참여했다. 이번 서울수학자대회에서는 이 책의 저자들을 만나볼 수 있다. 필즈상을 받은 수학자 세드릭 빌라니가 지은 ‘살아 있는 정리’(해나무)는 클레망 무오와의 공동 연구로 논문이 국제적인 학술지에 게재되기까지의 과정, 다시 말해 하나의 수학적 정리가 탄생하는 과정을 생생하게 보여주는 책으로 난해한 수학적 개념과 수식을 다수 포함하고 있음에도 이례적으로 베스트셀러에 올랐다. 수학자가 대중을 대상으로 자신의 연구 과정을 소상히 써 내려간 책은 이것 말고는 찾기 어려울 만큼 희귀종이라고 할 수 있다. 유상덕 선임기자 youni@seoul.co.kr

뇌의 배신/앤드류 스마트 지음/윤태경 옮김/미디어윌/208쪽/1만 3000원 젠더, 만들어진 성/코델리아 파인 지음/이지윤 옮김/휴먼사이언스/448쪽/2만 3000원 두뇌는 우주만큼 신비롭다. 과학이 비약적으로 발전해도 뇌는 명확한 답을 주지도 않고 때론 새로운 화두를 선사하기에 늘 흥미로운 존재로 자리한다. 이번 화두는 ‘상식 깨기’라고 할까. 뇌에 대한 기존의 인식을 바꾸는 책들이 잇따라 나왔다. 뇌는 사용할수록 발달하는 것으로 알려져 있다. 그러나 ‘뇌의 배신’은 일을 멈춰야 두뇌가 깨어난다고 역설한다. 뇌과학자 앤드류 스마트는 “인간의 두뇌는 격렬한 활동을 할 수 있도록 정교하게 진화했지만 두뇌가 정상적으로 작동하기 위해서는 한가하게 쉬는 시간이 필요하다”고 주장한다. 저자는 이해를 돕기 위해 ‘오토파일럿’ 시스템을 예로 든다. 자동으로 항공기를 조종하는 오토파일럿 기능 덕에 조종사들은 오랜 시간을 수동으로 비행하면서 쌓인 피로감을 분산시키고 실수를 줄일 수 있다. 인간의 두뇌에도 오토파일럿 기능이 있다. 몸은 아무것도 하지 않는 것처럼 보여도 뇌는 계속 활동한다. 입력된 정보를 정리하고 불필요한 것들을 삭제한다. 삭제 기능은 저장 공간을 늘려 기억력을 돕는다. 이 상태를 ‘디폴트 모드 네트워크’(DMN)라고 부른다. 자기공명영상(MRI)을 이용해 뇌의 움직임을 살펴보면 한가하게 있을 때 특정 부위의 활동이 비약적으로 늘었다. 내측 전전두엽피질, 전방대상피질, 쐐기앞소엽, 정수리 옆 해마(두정엽피질) 등이다. 각각 정보 조작과 활용, 통찰력 있는 해법과 창의적 사고, 자아 성찰, 정체성에 관여한다. 아무런 정보와 자극 없이 ‘멍하니’ 있다가 돌연 좋은 생각이 번쩍 떠오르는 것은 DMN 상태에서 이들이 유기적으로 활발하게 움직이기 때문이라는 설명이다. “한가하게 지낼 수밖에 없게 된 요새야말로 가장 심오한 활동을 펼친 나날들”이라고 했던 시인 라이너 마리아 릴케, 원격작용에 몰두하다가 머리를 식힐 겸 정원에서 잠시 명상에 잠겼을 때 만유인력의 법칙을 발견한 아이작 뉴턴 등의 사례를 들어 DMN을 중심으로 한 뇌과학에 쉽게 접근한다. ‘젠더, 만들어진 성’에서는 남성과 여성의 뇌가 태생적으로 다르기 때문에 다르게 행동한다는 일반론을 반박한다. 심리학자이자 신경과학자인 저자 코델리아 파인은 두 성 사이에 ‘본질적인 차이’가 존재한다는 주장은 사회·문화적 편견이 낳은 결과물이라고 주장한다. 여성에서 남성이 된 성전환자의 사례는 그 편견을 확연히 드러낸다. 미국 스탠퍼드대 신경생물학 교수는 여성일 때 낸 논문을 ‘남성으로서’ 세미나에서 발표한 뒤 다른 교수에게 “여동생보다 훨씬 잘했다”는 말을 들었다. 변호사 수전은 “무능하다”는 평가를 받고 회사를 그만뒀다. 그러나 토머스가 된 후 같은 회사에서 능력을 인정받은 것은 물론 “정말 기분 좋은 친구”라는 평가까지 받았다. 저자는 남녀 뇌의 차이를 주장하는 이유를 사회에 퍼진 성적 불평등이 불공평한 부분이라고 생각하는 것보다 남성과 여성의 타고난 차이 탓으로 돌리는 것이 더 편하기 때문이라고 말한다. 수많은 연구 자료와 사례를 통해 신경(뇌) 성차별인 ‘뉴로섹시즘’을 설명하고, 성 중립적 사고가 필요한 이유까지 귀띔한다. 최여경 기자 cyk@seoul.co.kr