[신박한과학] 우주는 무엇으로 이루어져 있는가? 만물은 물질과 빛의 두 가지 다른 존재 상태로 있다｜디팩초프라 강의

 

 

과학이 아무리 발전했다 해도

현실이 무엇인지, 의식이 무엇인지, 내가 누구인지

또 어디에서 왔는지 등의 중요한 비밀을 밝히지 못하고 있다.

 

하버드 출신 의사이자 세계적인 영적 지도자인 디펙초프라는

자신의 저서 <당신은 우주입니다>를 통해

우주와 나를 이해하는 데 사용된 과학의 역사, 과학의 현주소

그리고 의식은 도대체 무엇인지에 대해 설명하고 있다.

 

이 책에서는 과학이 현재까지 답을 주지 못한

난제에 대해 이야기한다.

 

현대과학에는 약 125개의 미결 문제들이 있다.

과학자들에게 물어보면

“아직까진 모르지만 언젠가는 알 수 있을 것이다”라고 하는 것들이다.

 

오늘은 책에서 다루고 있는 과학의 난제 중

제1부

‘우주는 무엇으로 이루어져 있는가’에 대해 이야기해 보겠다.

 

 

--과학의 세 가지 원칙

 

과학은 세 가지 원칙에 바탕을 두고 있다.

첫째는 과학자들이 이론을 들고 나온다.

최근에 나오는 현실 세계에 대한 이론들 대부분이

수학적 이론이다.

수학은 모든 물리학의 근본이며,

양자역학 또한 굉장히 수학적이다.

 

그리고 일반적인 물리학이 있고

화학과 생물학 등, 다양한 학문이 있지만

현실계에 대한 대다수의 이론들은

수학을 바탕으로 하고 있다.

 

과학자들이 이론을 들고 나오면 이것을 학술지에 발표한다.

이 논문들을 자유열람 형태로 열어두는데

이를 통해 다른 학자들 역시

그 이론과 동의를 하는지를 보게 된다.

 

두 번째는 관찰이다.

특히 우주에 있어서는 커다란 망원경으로

저 우주 하늘에 무엇이 있는가를 관찰하는 것이다.

 

또 우주의 극소 자연계

즉 입자, 아원자, 입자 등을 관찰하기도 한다.

그리고 이것을 하기 위해 세계에서 가장 큰 연구소인

세른 연구소에서는 굉장히 정교한 기술을 이용한다.

 

하드론 입자 가속기라는 기계가 있는데

여기에서 입자를 더 작은 입자로 부수며

현실 세계의 본질을 거시세계와 극미세계 속에서 탐구하고 있다.

 

그래서 먼저 이론이 나오고,

두 번째 관찰을 한 뒤에

이 관찰은 새로운 실험으로 이어지고

그 실험은 새로운 관찰로 이어지면서 반복된다.

 

그리고 모든 사람들이

해당 이론에 동의하고, 실험을 반복해서 입증할 수 있게 된다면

“꼭 이렇게만 되는 것이구나” 하는 결론에 도달하게 된다.

 

이러한 과학적 방법론은

정말 신뢰할 수 있는 것이다.

거기에다가 모든 과학자들은 기본적으로 두 가지를 이해하고 있다.

 

먼저 이론이라는 것은

이론이 잘못되었다는 것을 증명하는 것이 가능해야 하고

다른 학자들에게 의한 입증이 가능해야 한다.

 

그래서 이건

우리가 현실이라고 부르는 것을 이해하는 데에 사용 가능한

아주 좋은 방법이다.

 

이런 연구와 이론과 입증을 바탕으로

과학자들은 다음과 같은 몇 가지 결론에 도달한다.

 

 

--우주 70%를 구성하는 암흑 에너지

 

첫 번째 결론은

이 우주가 70%의 암흑에너지라는

미스터리한 존재로 구성되어 있다는 것이다.

 

암흑에너지는 지금 이 순간에도

빛의 속도보다 빠르게

이 우주를 팽창시키고 있는 불가사의한 힘이다.

 

우주는 빛의 속도보다 빨리 팽창하고 있는데

아인슈타인에 의하면

빛의 속도가 이 세상에서 가장 빠른 속도이다.

 

또 아인슈타인은 이 우주가

빅뱅이라는 것으로부터 시작되었다고 했다.

덧붙여 말하자면

소리를 전달할 물질이 없어 큰 폭발을 뜻하는 빅뱅이란 말과는 다르게

대단히 큰 현상도 아니었고, 조용히 폭발을 일으켰을 것이다.

 

그 폭발은 우주의 역사에서 가장 중요한 사건이었다.

무에서 유가 나타나 존재하게 된 것이다.

 

이 존재의 크기는

문장 끝에 찍는 마침표 하나 정도의 크기라고 하는데

이게 갑자기 커지는 것이다.

이 현상을 팽창이라고 한다.

그 이유는 모르지만, 이 팽창 운동은 지속되었고

지금까지도 쉬지 않고 지속되고 있다.

 

현재 우리가 있는 우주의 위치에서 우주 지평선의 끝자리까지 가면

470억 광년이 걸린다고 한다.

 

은하계들 사이에 존재하는 우주 공간은

빛의 속도보다 빠르게 팽창하고 있다.

그리고 아인슈타인은

이것을 수학적으로 설명했는데 이것을 [우주 상수]라고 한다.

 

이 상수의 수치는 그대로 유지된다.

하지만 은하계들 사이의 거리가 멀어질수록

그 팽창하는 우주 공간 때문에

팽창 운동이 가속화되는 것이다.

 

그렇다면 암흑 에너지는 도대체 무엇일까?

이에 대해 아는 사람은 아무도 없다.

전문가들이 우리에게 해줄 수 있는 최선의 답은

중력의 정반대라는 것이다.

 

중력은 물질을 하나가 되게 만들고

이 암흑 에너지는 물질을 찢어버리고 부수어버린다.

우주 공간 자체를 갈라놓는 것이며, 이것이 우주의 70%를 차지한다.

 

 

--암흑물질은 무엇인가?

 

우주의 70퍼센트를 구성하는 것은 암흑 에너지이며

나머지 30% 중 26%는

암흑물질이라고 불리는 또 하나의 불가사의한 존재이다.

왜 이것이 암흑물질이라고 불리냐면 투명하기 때문이다.

 

즉 볼 수가 없다.

빛에 반응하지 않기 때문이다.

 

빛에 반응하지 않는 이유는

원자로 구성되어 있지 않기 때문이다.

 

우리의 몸은 원자로 구성되어 있다.

인체의 96%가 탄소, 수소, 산소, 질소로 구성되어 있고

나머지는 유황과 인 등, 주기율표에 있는 원소들이 있다.

 

이 원소들은 본래 별과 행성들에서 생성된 것이다.

우리 손톱의 탄소, 뇌로 가는 산소 등

이 모든 것은 각각 다른 별들에서 온다.

 

인간의 몸은 우주진으로 구성되어 있다.

즉 작은 입자들로 구성된 먼지의 일종이다.

 

세상 모든 것이 다 그렇게 구성되어 있으며

우리가 보고 인식하는 것들은

모두 원자들로 구성되어 있다.

 

하지만 암흑물질은 원자들로 구성되어 있지 않다.

그리고 이 물질이 우주의 26%를 구성하고 있으며

무엇으로 만들어졌는지는 아직 알지 못한다.

 

그렇다면 우리가 볼 수도 만질 수도 없는 것을

왜 물질이라고 할까?

 

왜냐하면 일반적인 물질과 같이 암흑물질도

은하계 내에 존재하는 중력을 생성해 내거나

혹은 중력이 생기는 원인이 되기 때문이다.

 

 

--우주 중력의 근원, 암흑물질의 정체?

 

우리는 은하계 안에 살고 있다.

이 은하계를 잡아서 지탱해 주는 대부분의 중력이

이 암흑물질에서 온다.

 

암흑물질이 아니면 우주는 무너져 내리고

행성들은 따로 돌다가

은하간 무한 공간 속으로 사라지게 된다.

 

이 암흑물질이 뭔지는 알 수 없지만

이 은하계들을 붙들어주고 있다.

암흑물질 때문에 태양계와 주변의 행성

그리고 우리가 형체를 갖고 이 자리에 존재할 수 있게 되는 것이다.

 

20세기의 가장 중요한 이론 물리학자 중 한 사람인 데이비드 봄은

빛과 생명체는 같은 에너지가

유형과 무형의 두 가지 다른 존재 상태로 있다고 했다.

 

그는 만물은

빛이 굳어진 것이라고 표현한다.

 

지금 우리가 앉아 있는 의자라든지, 나무라든지, 시멘트, 모래알조차

전부 빛이라는 것이다.

그리고 우리가 이런 문명을 연 것은

우주 속에 있는 요소에 4%를 안 데에 근거한 것이라 했다.

 

암흑물질은 ‘어둡다’는 것이 아니라

우리가 모르기 때문에 ‘다크’라는 말을 붙인 것이다.

 

데이비드 봄은 이것 또한 빛이라고 보았으며

우주 안에 있는 모든 것은

빛이 유형과 무형으로 나타난 것이라고 정의했다.

 

 

--육안으로 확인 가능한 우주는 0.01%

 

이 우주에서 우리가 볼 수 없는 것들과 이해할 수 없는 것들이

약 96%이다.

그렇다면 원자로 구성된 우주의 약 4%가 남았는데

이 우주를 구성하는 그 4% 중에 99.99%는

인간의 눈에 보이지 않는, 성간 티끌이다.

 

이것 역시 우리에게 보이지 않는다.

우리 눈에 보이는 2조 개의 은하계와 7천여 개의 별들과 수조 개의 행성들은

우주 전체의 0.01%라는 것이다.

 

우리가 보는 모든 것들,

그리고 우리가 실험을 통해서 추론할 수 있는 모든 것들은

우주 전체의 0.01%이며

나머지는 아직 알려지지 않았다.

어쩌면 원래부터 알 수 없게 되어 있는 걸지도 모른다.

 

만약 그렇다면

그리고 이것이 원자 단위를 바탕으로 한 물체가 아니라면

우리의 몸은 원자로 구성되어 있는데

이걸 알 수 있는 방법이 존재하기나 할까?

우리에게 보이는 건 우주의 0.01%뿐인데 말이다.

 

 

--물질은 파동이다

 

원자로 구성된 이 우주를 보면

원자는 전자, 양성자, 중성자 등의 입자들로 구성되어 있다.

 

이 입자들을 관찰하면

양면성이 있다는 것을 알게 되는데

누군가 이 입자들을 관찰하고 있거나, 입자들을 찾거나

입자들이 다른 입자들과 교류를 하거나

또는 다른 입자들과의 관계를 형성하고 있거나 하면

입자들이 물질적인 독립체로 보인다는 것이다.

 

물질적이고 극미하긴 하나

현실적 독립체로서

무게와 에너지의 단위를 각각 가지고 있는 것이다.

 

하지만 원자나 입자를 관찰하지 않거나

이들이 다른 입자들과 교류가 없는 상태에서는

입자들이 자신들의 모습을 감춘다.

 

어떤 형태로 모습을 감출까?

과학자들은 이것을 파동이라고 한다.

 

입자들은 물질이지만

파동은 언제 어디에서나 존재한다.

 

 

--물질을 구성하는 파동의 정체

 

물질을 구성하는 파동은 도대체 무엇이며

무엇으로 구성되어 있을까?

 

여기에 대해 우리가 찾을 수 있는 최고의 답은

[가능성]으로 만들어져 있다는 것이다.

 

가능성은 물체가 아니라 가능성이 있는 그 무엇이다.

누군가 “이 가능성의 파동은 어디에서 존재할까?”라고 묻는다면

우리는 힐베르트 공간이라고 할 것이다.

 

그리고 힐베르트 공간이 무엇이냐고 물으면

“파동 함수 가능성에 파동들이 존재하는 공간”이라는 답을 들을 것이다.

 

하지만 오늘날 과학계에서도

그것이 어디에 있는지는 알 수 없다.

과학적으로는 증명이 가능하지만

우리는 아직 힐베르트 공간이 무엇인지 모른다.

 

분명한 건

수학적 가상 공간 속에 존재하는 공간이라는 것이다.

이건 이론에만 존재하는 공간인데

사실 과학에 따르면

시공간 역시 이곳에서 나오기 때문에

공간이라고도 할 수 없는 것이다.

 

 

--현대 과학이 결론

 

결론적으로 우주가 무엇으로 구성되어 있냐고 할 때

우리가 찾을 수 있는 최선의 답은

우주는 무로 구성되어 있다는 것이다.

 

그렇다면 무는 무엇일까?

이에 대해 과학에서 우리에게 줄 수 있는 최선의 답으로는

“우리도 모르지만

이것이 모든 것으로 化하는 것 같다” 일 것이다.

 

우주의 근원을 연구하는 유명한 물리학자인

로렌스 크로우스는 이렇게 말한다.

“우주는 아무것도 아닌 것

그 무엇으로부터 형성되었다.”