코스모스 (2025.2.13~3.1)

 
칼 세이건의 명저 코스모스를 완독하였다. 2월 18일부터 22일까지 중국에 갔다왔으므로 독서한 시간만 보면 2주정도 걸렸다. 지난번 읽은 총균쇠에 이어 이 코스모스도 너무나 재미있고 감명깊었다. 완전한 우주  물리 과학서적이다.

이 책은 총 13챕터로 이루어져 있지만 과학적 내용과 칼 세이건의 역사와 과학에 대한 생각들에 대한 내용이 적절히 섞여있다.
대강 간추려본다.

1. 코스모스의 바닷가에서
빛은  1초에 30만 km의 속도다 초속 30만km. 지구를 1초에 7바퀴 반 돈다.  태양에서 지구까지 8분 걸린다.
빛은 1년동안 10조km간다. 즉 1광년=10조km.
이것만 봐도 우주에 관한 스케일이 짐작된다. 보통 우리의 지구에서 일어나는 것들과는 비교조차 불가능하다.
지구의 공전속도 30km/초   태양이 은하의 중심을 도는 회전속도 200km/초   은하중심에서 태양까지의 거리 25000광년
우주에는 은하가 1000억개. 한 은하에 별이 1000억개  우주에는 별이 10의 22승개. 헐~~
우리 은하수 은하는 나선형 팔을 갖고 있고 태양은 나선형 팔의 한끝이고 들어갔다 나왔다는 수천만년 주기로 한다. 
푸른색벽은 젊은별, 노란색별은 중년기, 붉은별은 노년기, 하안별, 검은별은 죽기전.
우주의 나이는 137억년
고대 에라토스테네스는 두 위치의 거리와 태양그림자의 각도를 재서 지구의 둘레를 계산했다. 즉 지구가 둥글다라고 알고 있었다.
여기까지는 그냥 암기다   상식이니까.

2. 우주 생명의 푸가
생명은 단백질과 핵산(DNA&RNA)로 되어있다 
생명의 탄생은 원시대기(수소, 헬륨등)에 에너지(전기방전등)이 일어나서 유기물이 생성되어 일어난다. 

3.지상과 천상의 하모니
튀코 브라헤의 영향을 받은 천재 물리학자 케플러의 이야기다. 
케플러 제1법칙 ; 행성은 타원궤도로 돌고 태양은 그 타원 두 촛점중 하나다.
케플러 제2법칙 ; 행성과 태양을 연결하여 같은 시간에 그려진 원추의 면적은 같다. 즉 가까울땐 빨리돌고 멀리있으면 천천히 돈다
케플러 제3법칙 ; 생성이 태양을 1바퀴 도는 시간의 제곱은 태양과 행성의 거리 세제곱과 비례한다.
뉴턴 ; 미분, 적분등 발견  관성의 법칙 ; 같은 길로 같다. 그런데 도니까 끌어당기는구나= 만유인력의 법칙
인력의 힘은 둘 사이 거리의 제곱에 반비례한다.  이 두 천재가 현재의 천문학을 발전시켰다.

4. 천국과 지옥
금성에 대한 이야기. 황산, 구름으로 덮혀있는 불타는 지옥

5. 붉은 행성을 위한 블루스
화성에 대한 이야기. 바이킹 1호가 착륙함  여러가지 정황으로 볼때 화성에 생물은 없다. 산소부족, 물이 없고 오로지 자외선

6. 여행자가 들려준 이야기
목성; 행성 14개 그중 이오, 유토피아
토성; 행성 12개, 타이탄  이 두개 모두 가스로 이루어진 행성으로 보이저 1호가 지나가면서 관찰했다.

7. 밤하늘의 등뼈
그리스~소아시아의 이오니아 학파 이야기  그중 피타고라스 플라톤등은 종교, 권위적이었다. 과학이 발전못한 이유는 노예제도등 때문이었다. 과학을 노예가 하는 노동으로 취급하는 경향으로.
아리스타르코스는 최초로 지동설을 주장    수없이 많은 이오니아 학파 과학자들 있었으나 위 원인으로 쇠퇴했고 중세에는 레오나르도 다빈치, 코페르니쿠스, 콜롬부스등이 반짝.
허블, 새플리는 망원경으로, 하위언스는 별의 빛으로 거리를 측정하였다.  구상성단 관찰로 지구는 우니은하 변방에 있다. 중심으로부터 약 5억광년. 은하중심에는 수없이 많은 별이 있어서 아마 그곳은 밤이 없을 것이다.

8.시간과 공간을 가르는 여행
1광년은 10조km이고 지구의 지름은 13000km.
우리은하에서 가장 가까운 안드로메다 은하까지는 200만 광년, 지구에서 가장 멀리 떨어진 퀘이사까지의 거리는 100억광년
빛의 속도로 움직이면 시간의 흐름이 지연된다. 아인슈타인이 특수 상대성 이론
별 주의를 도는 행성 발견법 ; 별의 항로가 행성의 중력으로 구불거린다. 빛을 차폐하고 본다. 적외선 관측으로 원반구름 찾는다.
현재까지 발견된 행성들의 갯수 160여개

9. 별들의 삶과 죽음
물질의 기본은 원자  원자는 핵과 -인 전자  핵은 양성자와 중성자로 되어있다.  원자의 전자끼리 서로 밀어내서 내 팔꿈치가 책상속으로 안들어간다   물질은 텅 비어있다.
탄소원자에서 핵의 양성자와 중성자를 두개씩 떼어내면, 즉 원자핵의 일부가 떨어져나가면 헬륨원자가 된다.  원자를 자르면 원소의 돌연변이가 생긴다.  양성자 중성자를 더 쪼개면 쿼크가 된다.
자연에는 92종의 원소  가장 간단한 수소 가장 복잡한 우라늄까지
물은 산소, 수소원자로 만들어진 분자,  지구대기는 질소 산소 탄소 수소 아르곤으로 만들어진 분자를 주요성분으로 한다. 불은 원소가 아니라 원자가 고온의 상태에 놓이면 전자를 잃고 전리된다. 이렇게 전리된 고온의 플라스마가 내는 전자기 파동이다. 흙은 규소, 산소, 알루미늄, 마그네슘, 철등의 원자로 구성된 분자
고대부터 4대원소 지수화풍. 사실 원소가 아니라 1개는 분자(수), 2개는 분자들의 혼합물(지, 풍) 1개는 플라즈마(화)
원자번호가 바로 양성자와 전자의 갯수다. 원자는 중성이고 전자수와 양성자수는 같다.
핵내의 양성자와 중성자는 왜 유지될까.  +인데; 이는 중성자의 핵력때문이다.  헬륨이 가장 안정적인 핵이다. 향성자 2개 중성자 2개. 헬륨핵이 합쳐지면 탄소(3개) 산소(4개) 네온(5개) 가 된다.  인간이 합성한 원자핵은 내버려두면 순식간에 붕괴되는 방사선 원소들이다  플루토늄등  가장 유독하다.
우주 물질의 99%가 수소와 헬륨이다. 원자들을 합치면 핵력이 발동하여 1000만도 이상의 상황이면 전기적 척력이 발휘될 수 없도록 충돌하게 된다 이것이 별의 중심부이다.
태양은 수소와 헬륨으로 구성된 고온의 기체 덩어리이다.
지구는 중력때문에 가벼운 수소가 모두 우주 공간으로 날아간다. 그래서 지구의 수소는 미약하고 헬륨도 미약하다. 목성은 중력이 강해 수소와 헬륨을 그대로 갖고 있다.
태양의 중심온도는 1570만도. 이 뜨거운 조건에서 핵융합 반응이 일어나고 그 결과로 빛이 만들어진다. 
기체와 티끌로 이루어진 성간구름이 중력으로 충돌하여 내부온도 1000만도에 이르면 수소원자 4개가 만나서 헬륨핵 하나다 만들어지는 핵융합반응이 일어난다.  여기서 감마선 광자가 생기고 가시광선으로 될때 우리눈에 별이 탄생되는 것이다.
감마선 엑스선 자외선 가시광선 적외선 전파순으로 주파수가 커진다.
태양은 50억년동안 안정적인 핵융합반을을 유지하고 있다. 수소폭탄은 반응이 시작되면 진행속도제어를 못한다. 태양은 스스로 조절하고 있다. 즉 생성되는 에너지와 방출되는 에너지가 같다.
50억년후 수소가 소진되먼 헬륨만 다시 핵융합이 일어나 팽창이 되어 적생외성이 되며 행성들을 집어삼킨다. 헬륨의 핵융합이 멈추고 중력이 수축하면 보라색 행성상 성운이 되고 더 수축하여 백색왜성, 흑색왜성이 되어 사라진다.
별들이 쌍성인 경우 질량이 더 큰 쪽이 더 빨리 핵융합이 소진되어 적색거성, 왜성으로 된다. 
왜성이 다시 일시적으로 핵융합으로 밝에 빛나는 것이 신성이다. 초신성은 혼자인 별이 겪는 더욱 격렬한 반응으로 규소의 핵융합반등이다.   지구의 물질들은 대부분 적색거성과 초신성에서 만들어진것이다. 
초신성의 충격파가 성간기체와 성간티끌로 구성된 성간운을 통과하고 그것의 밀도가 증가하여 중력수축을 유발하게 되어 태양이 탄생된 것이다. 그리고 자외선이 지구대기로 와서 전자 떼어내면서 천둥, 번개를 만들어 생명이 탄생되었다.
은하의 나이는 100억년이다.  100년에 한번꼴로 초신성이 터진다.
초신성이 터지면 중심은 지름 30km의 중성자별이 빨리 자전하게 되어 빛이 깜빡이는데 이것이 펄스, 즉 우주의 등대이다.
태양규모의 별은 적색거성, 백색왜성으로 일생을 마친다.
질량이 태양보다 2배큰 별은 중력수축을 하여 초신성 폭발을 하고 중성자별이 되어 일생을 마친다.
질량이 태양보다 5배이상 크게 되면 초신성이 폭발하고 중력이 쎄서 빛이 조절되어 블랙홀로 몰고 간다. 블랙홀은 중력장을 동반하는 천체이다.

10. 영원의 벼랑끝
우주의 탄생과정은 초기 대폭발(빅뱅), 은하단, 은하, 항성, 행성으로 된다.   준성체QSO라는 것은 젊은 별, 멀리 떨어진 별이다.  은하수 은하의 중심원반이 한바퀴도는데 2억 5000만년이 걸린다.  태양의 나이는 50억년이고 태양은 은하수 은하를 20번정도 돌았다.
태양은 나선팔을 들락날락한다. 안에서 머무는 시간 4000만년, 밖에서 머무는 시간 8000만년. 별들이 태어나는 지역이 나선팔이다.  태양이 나선팔로 들어가면 성간티끌등이 태양에서 지구로 오는 빛을 차단하여 이것이 아마도 빙하기의 원인일 것이다.
도플러 효과 ; 빠른 속도로 다가올때 주파수는 증가하고 파장이 짧아진다. 고음, 청색변이
 빠른속도로 멀어지면 주파수는 감소하고 파장이 길어진다. 저음, 적색변이
휴메이슨과 허블 ; 은하의 적색변이로 우주는 팽창한다. 우주의 기원이 대폭발이다.
영원무궁의 팽창우주 vs 팽창과 수축을 반복하는 진동우주  
우주의 팽창을 멀출만큼 충분한 질량이 있다면 우주는 닫힌 우주 즉 구이다.
우주의 팽창을 멍출만큼 충분한 질량이 없다면우주는 열린 우주 즉 말발굽이다.
웜홀이란 4차원을 관통하는 통로다. 이지점에서 저지점으로 갈 수 있다. 실제 존재여부는 모른다. 있다면 이 우주에서 저 우주로 갈 수 있을 것이다.  우주의 끝은? 아마도 다른 우주가 있을 것이다.
우주의 구성원들 ; 은하, 퀘이사, 블랙홀, 은하간 수소가스, 중력파원 등등

11. 미래로 띄운 편지   
인간의 뇌는 R-영역(파충류의 뇌). 번연계(포유류의 뇌), 대뇌피질(인간의 뇌)로 되어 있다. 지식, 즉 책이 중요하다.
인간의 손가락이 다섯개인 이유는 인간이 데본기에 번성했던 지골(지느러미뼈)다섯개인 어류에서 나왔으므로.
공룡멸망의 원인 ; 운석등이 충돌하여 파편이 빛 막아 빙하기, 또는 초신성이 폭발하여 산화 질소가 생겨 자외선 증가하여 멸종?

12. 은하대백과 사전
우리은하에 존재하는 행성들의 총수는 1조 3000억개   이중 생명이 존재하기에 적당한 행성들은 3000억개

13. 누가 우리 지구를 대변해줄까?
인간 스스로 파충류의 뇌가 발달하여 핵무기로 멸망할 수도 있다.  자기파괴나 핵전쟁 그만두고 우주개발에 투자하자
 
이 코스모스의 개괄적인 내용이다. 이미 사망한 칼 세이건이 1980년에 쓴 이 위대한 과학서를 읽으면 작고 희미한 푸른점인 지구에서 이렇게 아웅다웅하며 살아가는 인간이 얼마나 하챦은 존재인가를 생각하게 된다.

우주라는 이 방대한 세상.  너무나 미지의 세계이며 우리의 물리 법칙을 따르는 코스모스이지만 아직도 알 수 없는 것들이 많은 이 우주를 생각해볼때 우리의 모든 일들이 정말 작은 것들이구나 라는 것을 느끼게 된다.

십만억의 불국토를 지나가면 극락세계 있느니라 고 하신 석가모니의 말씀을 생각하게 되며 우주의 힘에 그저 경외를 느낄 수 밖에 없다.

명저를 읽게 되어 영광이며 너무나 뿌듯하다.