하루가 모여 인생이 된다

디비니티 오리지널 씬은 벨기에의 라리안 스튜디오에서 PC용 게임으로 2014년에 발표한 롤플레잉 게임입니다.

발매된 이후 게임 시스템의 완성도가 높아 대단한 호평을 받았으며 2015년 10월에 버그와 문제점 등을 보완한 인핸스드 에디션을 발매했습니다. 그 인기가 이어져 2016년 5월에 PS4용으로 출시되었으며 최근에는 디비니티 오리지널 씬2가 PC용으로 발매되었습니다.

고전 RPG 게임을 표방한 게임답게 NPC를 죽여도 게임 진행에 무리가 없을 정도로 자유도가 높은 편이지만 진행에 대한 힌트가 거의 없어 NPC와의 대화나 책을 읽으면서 직접 힌트를 얻어 해결 방법을 알아야 하는 불편함이 있습니다.

또한, 퀘스트 하나하나가 각각의 스토리처럼 방대하며 게임이 진행하는 과정에 자연스럽게 녹아 있어 재미있는 요소로 작용하기도 합니다.

그러나 게임 내용에 대한 이해도가 낮은 초보자였을 때는 게임 공략법을 찾아가며 진행을 해도 끝나지 않는 퀘스트 때문에 다음 단계로 무엇을 해야 하는지를 몰라 방황을 하기도 합니다.

전투 방식은 최근 게임답지 않게 턴 제 전투를 이용하고 있으며 전략적인 면을 부각하여 액션 포인트를 효율적으로 사용하고 기름통을 비롯한 각종 아이템을 활용하면 좀 더 쉬운 전투를 할 수 있도록 제작되었습니다. 이런 점들은 최근 게임에 익숙하거나 많은 움직임을 필요하는 게임을 좋아하는 유저들에게는 지루할 수 있는 요소로 작용할 수 있겠지만, 전통 RPG를 좋아하시거나 패드 조작이 능숙하지 않으신 분들에게는 이 게임의 느린 전투가 매력적일 수 있을 것 같습니다.

게임은 시작 시 두 명의 캐릭터를 선정하여 플레이하며 두 명의 NPC를 추가로 영입할 수 있어 최대 4명의 캐릭터를 조작합니다.

캐릭터 4명이라는 한계는 2인이 플레이 하거나 멀티플레이 시에도 적용됩니다.

다른 PS 게임과 다르게 ‘ps’버튼이 아닌 ‘option’버튼을 눌러야 2인 플레이가 됩니다.

게임 초반에는 각각 캐릭터 한 명씩 조작이 가능하며 마을에서 초대한 NPC는 각자 한명씩 조작하거나 한 명의 플레이어가 두 명의 NPC와 함께 행동할 수 있습니다. 이처럼 게임 중 4명의 캐릭터를 조작하는 중에는 멀티 플레이어가 게임에 참가하겠다는 표시가 나타나도 멀티 플레이는 불가능합니다.

2인 플레이는 1인 플레이와 크게 다르지 않지만 화면이 분할되어 게임을 진행할 수 있기 때문에 혼자 진행할 때보다 좀 더 빠르게 스토리를 진행시킬 수 있습니다. 또한, 화면이 분할된다는 점을 이용하여 책의 내용을 참고할 때 유용할 수 있으며 초반에 돈을 구할 수 있는 확실한 방법인 도적질이 쉬워집니다.

이 게임을 플레이하며 느낀 점은 취향에 따라 호불호가 확실한 게임인 것 같다는 것입니다.

불친절한 설명과 턴 형식의 전투 방식을 가졌을 뿐만 아니라 넓은 지도에서 캐릭터는 정말 느린 속도로 달리며 이동하여 게임의 진행 속도가 매우 느립니다. 게다가 방대한 스토리를 가지고 있어 다른 게임에 비해 두 배 이상이나 되는 플레이 시간을 가지게 됩니다.

따라서, 빠르게 진행되는 게임을 좋아하시는 분들보다는 전통 RPG게임을 좋아하시는 분, 꼼꼼하신 분, 그리고 게임의 스토리를 좋아하시거나 게임을 천천히 즐기시고자 하는 분들에게 추천합니다.

저는 이 게임에 매력을 느끼지 않아 거의 하지 않지만 오히려 게임을 잘 하지 않던 와이프는 푹 빠져서 혼자서 즐기고 있을 정도로 묘한 매력을 가진 게임인 것 같습니다.

이번 회는 지구가 탄생한 이후 나타난 급격한 환경 변화에 대한 원인과 이로 인해 발생한 생명체의 번성과 멸종에 대한 이야기입니다.

고생대는 지구의 역사상 대기에 산소가 가장 풍부할 때로 거대한 크기의 곤충들이 나타납니다.

그 당시의 나무는 세포벽을 단단하게 해주는 리그닌을 만들어 내며 이전보다 커질 수 있게 진화하였고 이전보다 더욱 활발한 광합성을 할 수 있게 되었기 때문입니다.

고생대 마지막 시기인 폐름기에는 지구 역사상 가장 많은 생명체가 멸종합니다.

화산 활동으로 인해 이산화탄소가 배출되었으며 그로 인해 지구의 기후가 높아졌습니다.

급격한 기후 변화로 인해 심해에 얼어있던 메탄이 녹아 대기로 배출되어 지구의 기온 상승을 가속시킵니다.

그러나 이런 환경에서도 생명체들이 살아남아 번성한 생명체들이 후손들에게 DNA를 전달하여 오늘날 우리 인류가 존재할 수 있었습니다.

이처럼 지구의 환경을 변화시키는 요인으로는 대륙의 이동으로 인한 수륙 분포의 변화도 있습니다.

이것을 처음 제기한 과학자는 알프레드 베게너입니다.

베게너는 대학 도서관에서 우연히 본 논문에서 대서양 양쪽 대륙에서 같은 종의 양치식물 화석이 발견된 것에 의문을 가집니다. 또한, 양쪽 대륙에서 같은 종류의 공룡 화석도 발견됩니다.

그 당시 과학자들은 이런 현상을 두 대륙 사이에 육교가 존재했다는 것으로 설명했으나 베게너는 그 견해가 틀렸다고 확신을 합니다. 대신 지구는 판게아라는 하나의 초대륙이 있었다고 결론을 내립니다.

그 당시 과학자들은 어떻게 대륙이 해저의 암석을 헤치고 나갈 수 있냐고 물었으며 베게너는 이에 대해 그럴듯한 답을 제시하지 못했습니다. 결국 그는 학계의 웃음거리가 되었습니다.

베게너는 그럼에도 불구하고 자신의 견해를 입증하고자 그린란드로 탐험을 떠났다가 자신의 50번째 생일 다음날 조난당해 죽게 됩니다.

베게너 이후 마리타프라는 여성 지질학자는 해저지도 제작 자료를 정리하는 과정에서 대서양 해저에 거대한 열곡이 있음을 알아냅니다. 이것은 대륙이동설의 증거가 될 수 있었지만 무시당하고 맙니다.

몇 년 후, 마리가 해저 지도 위에 대서양 지진 진원지 지도를 겹쳐보자 지진발생위치와 열곡이 일치했으며 이것은 대륙이동설의 명백한 증거가 되었습니다.

마리가 처음 알아낸 대서양 중앙해령은 야구공의 실밥처럼 지구를 감싸고 있습니다.

바다 속에 이와 같은 지형을 만들어내고 대륙이 이동할 수 있는 원동력은 바로 지구 형성 때 남은 열과 핵에서 일어나는 방사성 원소 붕괴입니다.

이 힘으로 인해 지구는 불안정하며 때때로 큰 화산 활동을 발생시켜 많은 생명체들이 멸종시키기도 합니다.

생명체들이 멸종할 수 있는 이유는 운석 충돌도 있습니다. 운석 충돌으로 발생한 먼지 구름은 몇 달 동안 어둠과 추위를 만들어룡들을 멸종시키기도 했습니다.

그러나 어떤 생물 종의 멸종이 어떤 생물 종에게는 절호의 기회가 되기도 합니다.

땅속으로 피신한 작은 포유류는 살아남아 후손을 남기게 됩니다.

지구는 끊임없이 변화하고 있습니다.

사막이었던 곳이 지금은 초원이기도 하며, 분지였던 곳이 바다가 되기도 합니다.

이와 같은 현상으로 기후가 변하기도 하며, 생물 종은 환경 변화에 맞춰 진화합니다.

행성들 역시 우리에게 영향을 미치고 있습니다.

행성들의 중력은 지구의 자전축과 지구의 공전 궤도를 변경시킵니다.

이는 극지방에 비치는 햇빛의 양을 주기적으로 바꿔주어 빙하기가 되거나 간빙기가 되기도 합니다.

이 빙하기로 인해 해수면이 낮아져 인류는 여러 대륙으로 이동했으며 거대한 빙하가 녹으며 인류는 비옥한 토양에서 정착생활을 하게 됩니다.

이처럼 지구는 유기적으로 서로 영향을 주고받습니다.

그러나 인간은 무분별하게 지하자원을 사용하여 많은 양의 이산화탄소를 뿜어내고 있습니다.

이것은 환경에 영향을 주어 인간이 먹을 식량이 줄어들 수도 있을 것입니다.

우리는 결코 이 행성의 지배자가 아닙니다.

결국 잃어버린 세계는 끊임없이 변화하고 있는 대륙과 기후 속에서 진화하며 살아가고 있는 생명체들이 서로 유기적으로 상호작용하고 있는 지구를 말하는 것 같습니다.

이번 회는 태양을 비롯한 별의 물리적 성질을 연구하는데 크게 기여한 여성 과학자들에 대한 이야기입니다.

인류가 지구에 출현했을 때부터 별들은 인류의 생활에 영향을 주었습니다.

인류는 다른 동물들과 다른 지능을 이용해 별들의 움직임이 지구의 변화와 관련이 있음을 알아냅니다. 또한, 각 문화에 따라 다르게 해석하기도 했습니다.

대표적인 별로는 1억년 전에 생성된 플레이아데스 성단이 있습니다.

이 성단은 전 세계적으로 시력 측정에 사용되었습니다.

브리튼 제도의 켈트 족은 이 성단을 유령과 연관 지었습니다.

일년 중 플레이아데스 성단이 가장 높게 뜨는 날 밤 망자들이 세상을 떠돈다고 믿었습니다.

오늘날 할로윈 데이의 유래입니다.

1901년 에드워드 찰스 피커링이라는 천문학자는 여성들로 구성된 팀을 활용하여 별의 유형 분류와 지도 제작을 맡깁니다. 그 중 애니 점프 캐넌은 팀의 리더로 별의 물질을 이해할 중요한 단서를 제공하며 또 한명인 헨리에타 스완 리비트는 우주의 크기를 계산할 방법을 고안합니다.

캐넌은 별빛의 스펙트럼을 이용하여 별의 구성원소를 알 수 있는 방법을 알아냅니다.

이 방법을 이용하여 별들을 O,B,A,F,G,K,M인 7개로 분류하여 체계화합니다.

하지만 이 목록에 숨어있는 의미를 알아낸 과학자는 세실리아 페인가포슈킨입니다.

페인은 애니 점프 캐넌 팀에 합류하고 항성 스펙트럼에 대해 배웁니다.

그 당시 천문학자들은 항성들이 지구와 유사한 원소들로 이루어져 있다고 생각했습니다.

별 표면의 온도와 밝기의 관계를 나타낸 H-R도로 유명한 헨리 노리스 러셀 역시 이 중 한명이었습니다.

페인은 캐넌 팀에서 배운 내용을 토대로 모든 항성의 스펙트럼이 항성의 온도와 관련이 있으며 모든 항성은 수소와 헬륨으로 구성되어 있다는 것을 알아내고 러셀에게 편지를 보냅니다.

그러나 그 당시의 러셀은 페인의 논문에 결함이 있다고 답장을 하였고, 페인은 이에 수긍하며 자신의 연구에 흠집을 내는 문장을 논문에 덧붙입니다.

러셀은 4년 후 페인이 옳았음을 깨닫고 곧바로 그녀의 발견임을 인정합니다.

결국 페인의 논문은 이 분야의 교과서가 됩니다.

다른 영역에서는 권위자의 말이 우세할지 몰라도 과학에서는 오직 주장의 증거와 논리만이 중요한 요소입니다.

캐넌이 연구한 항성 스펙트럼의 배열을 페인이 해석해 낸 덕분에 별들의 생애를 이해하는 것이 가능해졌습니다.

태양을 비롯한 별들은 불타는 가스로 이루어진 고체입니다.

핵의 뜨거운 가스는 태양을 밖으로 팽창시키며 중력은 태양을 안으로 수축시킵니다.

태양은 이 두 힘이 균형을 이루면서 안정적인 균형을 이루고 있습니다.

하지만 태양이 수소를 소모하면서 핵은 서서히 줄어들고 그에 따라 표면은 점차 팽창합니다.

이 과정에서 태양은 지금보다 더 밝아지게 되며 핵연료를 다 쓰게 되면 적색거성이 되어 태양의 크기는 현재 지구의 공전 궤도까지 커지게 될 것입니다.

이후 태양은 결국 붕괴하며 성간 가스를 외부로 방출하며 중심핵은 크기가 지구만큼 작아지고 밀도는 증가하여 백색왜성이 됩니다.

별의 최후는 별의 질량에 따라 달라집니다.

태양보다 큰 리겔의 경우에는 초신성이 되어 훨씬 더 강력한 폭발을 일으킵니다.

남는 건 작은 도시만한 크기의 중심핵뿐입니다. 이것이 바로 빠르게 회전하고 있는 펄서입니다.

플레이아데스 성단에서 가장 밝은 별인 알릴람(알키오네)의 경우에는 블랙홀이 됩니다.

지구에서 7500광년 떨어진 용골자리 에타별은 질량이 최소한 태양의 100배입니다.

어쩌면 이 별은 이미 폭발했을지도 모릅니다.

이 별의 최후는 초신성보다 강한 폭발을 일으키는 극초신성이 될 것입니다.

별의 일생에 관심이 있는 분이라면 이번 다큐를 보시길 추천합니다.

잘 알려지지 않은 여성 천문학자들과 별의 일생에 대해 제가 미처 글로 표현하지 못한 부분도 알 수 있으니까요.

이번 다큐는 미국의 지구화학자이자 환경운동가인 클레어 캐머런 패터슨에 대한 이야기입니다. 패터슨은 처음으로 지구의 나이가 45억년임을 우라늄-납법을 통해 밝혀낸 과학자입니다.

그런데 왜 이번 다큐의 제목이 ‘깨끗한 방’일까요?

패터슨 이전에도 지구의 나이를 알아내고자 노력한 과학자들은 많았습니다.

1650년 아일랜드의 제임스 어셔 대주교는 구약성서에 기록된 역사적 사건을 토대로 지구가 기원전 4004년 10월 22일 토요일 저녁 6시에 탄생했다고 생각했습니다.

이후 침전물이 해저 밑바닥에 퇴적되는 속도를 계산하여 수십만 년 내지 수백만 년에 걸쳐 만들어졌다고 추론한 과학자도 있었습니다. 이 방법의 문제점은 침전 속도가 주변 환경에 따라 천차만별로 다르다는 점입니다.

보통은 1천년에 30cm정도 싸이는 정도인데 거대한 홍수가 발생하면 며칠 만에 30cm가 싸이는 경우도 있습니다.

세계 곳곳에 있는 퇴적층을 연구하여 지구의 나이를 추정한 결과 300만년에서부터 150억년까지 제각각이었습니다.

이것들 이외에 지구의 실제 나이와 가장 가까운 것은 화성 궤도와 목성 궤도 사이에 있는 소행성들입니다.

그 중 미국의 애리조나에 떨어져 커다란 크레이터를 만든 철 운석의 파편들을 이용하여 지구의 나이를 추정할 수 있습니다.

바로 철 운석 안에 있는 방사성 원소인 우라늄을 이용하는 것입니다.

우라늄은 방사성 붕괴를 통해 토륨으로 변합니다. 이때 걸리는 평균 시간은 몇십억년이 걸립니다. 지속적으로 방사성 붕괴를 하여 안정한 납까지 변하게 됩니다.

과학자들은 방사성 원소가 다른 원소로 변하는 데 걸리는 시간을 연구하여 시간에 따라 일정한 시간이 걸리는 것을 알아냅니다.

원자핵의 시계는 어떠한 환경 변화에도 자기만의 표준시를 지키며 흘러갑니다. 즉, 일정한 비율로 붕괴됩니다.

지구의 나이를 구하는데 우라늄의 몇 %가 납으로 변했는지를 알아내는 것이 가장 정확한 것입니다.

이 방법의 문제는 지구가 생성될 당시의 암석이 남아있지 않다는 것입니다.

그래서 지구와 유사한 시기에 만들어진 운석을 이용하여 지구의 나이를 추정하는 것입니다.

1947년 시카고 대학교의 헤리슨 브라운이라는 과학자가 이 방법을 처음 알고 당시 학생이었던 클래어 패터슨에게 측정을 맡깁니다.

조지 틸튼은 지르콘에 있는 우라늄의 양을 측정하고 패터슨은 납의 양을 측정합니다.

그러나 틸튼은 정확한 자료를 얻어내는 반면 패터슨의 결과는 불규칙적이었습니다.

그는 강박에 가까운 세척과 정화 노력을 하여 정확한 결과를 얻고자 했으나 소용이 없었습니다. 6년에 걸쳐 지구를 오염시키는 납의 원천을 끈질기게 추적하고 제거해왔습니다. 그는 청정실을 짓고 나이가 이미 밝혀진 암석의 나이를 밝혀냅니다.

드디어 그 당시 가장 정밀한 질량분석계를 통해 지구의 나이가 45억년임을 알아내고 가장 먼저 어머니에게 알려줍니다.

패터슨은 납이 자연에서 순환하는 과정을 철저히 조사하여 지구의 땅과 공기 중 납 농도가 산업 환경의 비약적인 발전과 함께 크게 올라갔음을 알아냅니다.

특히 인류의 체내 납 농도가 1,500년 동안 1,000배나 증가했음을 발견했습니다.

납은 우리 몸에서 세포가 자라고 증식하는 데 꼭 필요한 철과 아연으로 위장합니다.

납은 세포에 필요한 것들을 충족시켜주지 못하며 신경전달물질을 차단합니다.

납 중독이 심해지면 정신이상을 일으켜 발작하거나 혼수상태에 빠지기도 합니다.

이처럼 유해한 납 오염의 주요 원인이 유연 휘발류임을 발표한 후 로버트 키호 같은 전문가의 반대와 석유 회사의 압박이 있었지만 패터슨은 이에 굴복하지 않고 자신의 연구 결과를 대대적으로 공개하며 싸웁니다.

마침내 미국 소비자 제품의 납 사용이 금지됩니다.

지구의 나이를 알아내기 위해 ‘깨끗한 방’을 만들고자 한 패터슨의 노력이 인간에게 유해한 납을 우리 주변에서 줄어들 수 있었습니다.

이번 이야기의 중심은 빅뱅의 비밀을 간직하고 있는 중성미자입니다.

각 원자는 중심에 작은 핵을 가지고 있고, 그 핵은 전자구름에 둘러싸여 있습니다.

모든 원자는 물질의 99.9%이상이 핵에 집중되어 있습니다.

원자핵을 둘러싸고 있는 전자구름은 보이지 않는 힘의 장을 생성하며 완충기 역할을 합니다.

원자핵은 원자의 나머지 부분에 비해 아주 작기 때문에 원자의 대부분은 빈 공간입니다.

지구상에서 없어서는 안 되는 원자는 탄소입니다.

모든 방향으로 연결될 수 있는 성질을 가지고 있어 어떤 원자보다도 복잡한 구조를 만들어 낼 수 있습니다.

특히, 단백질처럼 생명체에 가장 중요한 물질에 중요한 원소이므로 인간을 포함한 모든 생명들을 만들어내는 중추입니다.

우주에서 가장 풍부하고 단순한 것은 수소입니다.

수소를 둘러싸고 있는 전자구름은 한 개의 전자가 독차지하고 있습니다.

원자핵에 양성자가 둘이면 서로 밀어내는 양성자를 묶어놓으려면 중성자라는 입자가 필요합니다. 모든 원소의 핵은 양성자와 중성자의 수가 동일하게 늘어나게 됩니다.

이러한 과정은 강한 열에너지와 압력을 필요로 합니다.

태양과 같은 항성들은 어마어마한 중력을 가지고 있어 원자들을 압착합니다.

중력 에너지가 움직이는 원자들의 에너지로 전환되어 열을 만들어냅니다.

안으로 깊이 들어갈수록 압축이 더 심해지고 온도가 더 높아집니다.

태양의 중심부에서는 원자들의 움직임이 너무 빨라 서로 충돌하며 융합하게 됩니다.

태양 내부에서는 수소가 헬륨으로 융합되며 광자의 형태로 빛을 내보내게 됩니다.

태양보다 무거운 원소의 경우는 헬륨을 융합하여 탄소와 산소와 같은 중원소를 만들어냅니다.

이런 항성이 늙으면 그 원소를 서서히 우주로 퍼트립니다.

그보다 더 무거운 항성들은 빠르게 살고 이른 나이에 초신성 폭발로 생을 마감합니다.

그 폭발은 태양 중심부보다 훨씬 더 뜨거워 철 같은 원소를 그보다 더 무거운 원소로 만들어 우주로 뿜어낼 만큼 뜨겁습니다.

초신성이 폭발할 때 발생하는 모든 빛은 폭발로 발산되는 에너지의 약 1%입니다.

나머지 에너지는 우주에서 가장 흔하고 신비로운 중성미자에 실려 나갑니다.

1930년 볼프강 파울리는 에너지 보존 법칙을 이용해 중성미자의 존재를 알아내었고, 원자로의 방사성에서 최초로 발견되었습니다.

우주에서 지구로 끊임없이 내려오는 우주선들은 지구의 암석을 뚫지 못하지만 중성미자는 감속없이 통과합니다.

중성미자는 무게가 거의 없으며 물질과 거의 상호작용을 하지 않습니다.

또한, 중성미자는 초신성이 폭발하기 전 광속과 가까운 속도로 우주로 방출되어 폭발할 때 발생하는 빛보다 먼저 지구에 도달합니다.

빅뱅 초기의 우주는 크기가 작고 밀도가 매우 높았습니다.

초기 우주는 빛이 이동하기에는 너무 밀도가 높았지만 중성미자는 통과할 수 있었습니다.

이 중성미자가 빅뱅을 일으켰을 것입니다. 중성미자는 우주 도처에 있습니다.

이번 이야기는 양자 역학 이후 현대 과학이 연구하고 있는 분야에 대한 발전 과정이라고 볼 수 있습니다.

원자보다 작은 양자의 세계는 위아래좌우개념이 없고, 시간개념도 모호합니다.

원자핵이 자리 잡고 있고 전자는 주변을 돌고 있습니다.

하지만, 전자는 어디에 있는지 알 수 없습니다.

코펜하겐의 물리학자들이 이 세계를 설명하려고 시도합니다.

그곳은 조금의 예측도 할 수 없는 불확정성으로 가득 차 있었습니다.

양자의 세계는 우리가 사는 세계와 완전 딴판이어서 물리법칙도 다릅니다.

물리학자에게는 이것이 문제였습니다.

그 이유는 힘이 다르기 때문입니다. 힘은 네 가지로 나눌 수 있습니다.

첫 번째 힘은 중력이며 두 번째 힘은 이 세상에 가득 차 있는 전자기력입니다.

빛은 바로 이 전자기파의 일종입니다. 나머지 힘들은 원자의 세계 내에 존재합니다.

원자핵 속 양성자와 중성자를 결속시켜주는 힘인 강력과 우라늄이나 코발트 같은 원소에서 방사능 붕괴를 일으키는 약력이라는 힘입니다.

이 네 가지 힘을 합치는 이론이 궁극의 이론이라 생각했고 전자기력, 약력, 강력의 힘을 통일시키는 이론이 완성되었습니다.

우주는 하나의 점에서 폭발합니다. 원래 하나였던 힘이 네 종류로 분리됩니다. 가장 먼저 중력이 분리되면서 우주에

충격파를 발산시킵니다. 그 다음 강력, 전자기력, 약력 순으로 순식간에 이뤄졌습니다. 네 가지 힘을 합치면 우주의 최초를 알 수 있습니다.

아인슈타인은 이 우주가 생긴 비밀을 알고 싶었습니다. 그러나 실패합니다. 그러나 통일장 이론이 반드시 필요한 사건이 발생합니다. 바로 블랙홀로 이 곳에서는 시공간이 뒤틀리고 중력은 무한대가 됩니다. 일반 상대성 이론을 적용해야할지, 양자 역학을 적용해야할지 모르는 분야입니다.

유럽입자물리연구소(CERN)는 빅뱅과 비슷한 환경을 인위적으로 만드는 것입니다.

이것은 우주가 생긴 최초를 보는 것입니다.

가장 작은 것은 최초의 한점을 찾는다는 것 그것으로 양자역학과 중력 사이의 문제를 해결할 수 있습니다.

현재 빅뱅이 일어난 후 1조초까지 거슬러 올라갔습니다.

그러나 여전히 우주가 시작되었을 때보다도 시간이 많이 지난 후입니다.

입자 가속기 내부에서 양성자는 거의 광속도까지 가속된 후 표적에 충돌합니다.

이때 튕겨져 나온 입자들 중에 새로운 것이 있는지 관찰합니다.

1970년대에 이르러 양성자, 중성자, 전자보다 더 작은 쿼크라는 물질이 나왔습니다.

이 쿼크는 현재 6종류가 있음이 밝혀졌습니다.

전자와 성질이 비슷하면서 질량이 큰 입자인 뮤온과 타우 그리고 세 종류의 중성미자까지 12종류의 입자들이 발견되었습니다.

그런데 여기서 끝이 아닙니다.

이 입자들을 만드는 어떤 작은 것이 있다는 이론이 나옵니다.

강력을 연구하는 도중 자연스럽게 발견된 이 이론은 점이 아니라 끈이라는 것입니다.

끈은 열린 끈과 닫힌 끈 두 종류가 있습니다. 마치 4개의 줄로 많은 음을 만드는 바이올린처럼 다양하게 진동하여 온 우주를 만든다는 이론입니다.

그러나 자연을 완벽하게 설명하는 이론은 단순하고 우아하며 한 가지여야 하지만 끈 이론은 다섯 가지나 되는 문제점이 있습니다.

이 현상을 이해하려면 먼저 차원을 이해해야 합니다.

우리가 살고 있는 곳은 3차원입니다. 이것에 시간이 추가되면 4차원이 됩니다.

그러나 여분의 차원은 6가지가 더 있어 총 10차원입니다.

이것을 이해하기 위해 호스를 예를 들어봅니다.

호스는 멀리서 보면 선입니다. 그러나 가까이서 보면 개미가 기어다닐 수 있는 둘레가 있습니다.

이런 여분의 차원은 모든 점에서 존재할 수 있습니다.

게다가 이와 같은 10차원이 5개나 됩니다.

이것을 쉽게 해결한 방법이 11차원입니다.

5개의 10차원의 공간이 11차원에서는 한 개가 됩니다. 이것이 ‘M이론’이라는 새로운 이론입니다.

끈 이론이 과연 우리 질문에 마지막 해답이 될 수 있을까요?

이번 이야기는 닐스 보어가 원자 모형을 발표한 이후를 소개합니다.
원자란 물질을 구성하는 가장 작은 존재로 간단해야 합니다.

그러나, 보어의 원자 모형은 정해진 궤도에서만 전자가 돌며 에너지를 흡수하면 높은 궤도로 올라가며 에너지를 방출하며 낮은 궤도로 내려오는 복잡한 구조를 가지고 있습니다.
원자 모형에서 확실히 알 수 있는 것은 진동수와 세기 뿐입니다.
그렇다면 원자 모형도 이 두가지를 설명해야 되지 않을까요?

베르너 하이젠베르크는 기존 문제점을 해결하기 위해 보어의 원자모형에서 관찰되지 않는 전자의 궤도를 제거합니다.
행렬수학은 양자역학을 기술하는데 적합한 언어임이 증명되었습니다.
행렬에서 앞과 뒤를 바꿔 곱하면 완전히 다른 값이 되는 것처럼 하이젠베르크는 원자의 위치와 빠르기는 행렬처럼 순서가 의미를 가진다는 것을 알게됩니다.
원자 안에서 전자의 진동수와 세기를 알아낼 수 있는 행렬역학을 만들어 냅니다.
그러나, 계산이 복잡하고 난해했습니다.

이와 비슷한 시기에 에르빈 슈뢰딩거가 파동방정식을 발표합니다.
계산한 과정은 반대인데 그 결과는 하이젠베르크와 같았습니다.
또한, 슈뢰딩거는 하이델베르크가 보이지 않는다고 없애버린 전자의 궤도를 물질파를 이용해 다시 살려 놓습니다.
그러나 "왜 전자가 궤도를 뛰어넘는가?"라는 질문에는 대답하지 못합니다.

결국, 슈뢰딩거의 생각이 옳지 않다는 증거가 나왔습니다.
슈뢰딩거가 묘사했던 파동은 의미가 없어졌습니다.
슈뢰딩거의 파동은 하나의 공간 안에 있습니다.

그러나 입자가 늘어나면 그 공간에 더이상 적용이 불가능 하다는 것을 하이젠베르크의 스승인 막스 보른이 밝혀냅니다.
보른은 일명 확률해석이라는 것이 필요하다고 보았습니다.
입자 하나하나가 특정 공간에 있다가 확률에 따라 교체된다고 확신했습니다.
전자가 어떤 공간에 확률적으로 존재한다는 것입니다.
일상에서 확률은 감각적으로 경험됩니다.

그런데 전자의 위치를 확률적으로 알 수 있다는 말은 무슨 뜻일까요?
물론 우리 세계에서는 불가능합니다.
양자역학의 대가 파인만은 "양자역학을 제대로 이해하고 있는 사람은 아무도 없다."고 말할 정도였습니다.

구멍이 두 개 뚫린 슬릿에 광자를 통과시키는 실험을 해봅니다. 광자와 전자는 이중슬릿에서 똑같이 반응합니다.

하나씩 쏘면 파동의 성질을 가질 때 나타나는 파형이 나타납니다.

이중 슬릿을 통과한 전자는 벽 어디에서나 발견될 수 있습니다. 그러나 가장 가운데 있는 지점에서 발견될 활률이 가장 높습니다.

이 지점에서 전자가 발견되면 이 때의 확률은 1이되며 다른 지역의 물질파들은 모두 사라지게 됩니다.

그런데 이중슬릿 실험을 관측 장치를 달면 이런 현상이 나타나지 않게 됩니다.

전자가 두 슬릿 중 하나를 통과했다고 알아채는 순간 슬릿에는 파동의 형태가 나타나지 않게 됩니다.

파동의 물질인 전자는 관측 전에는 여기저기에 존재합니다. 관측을 하게 되면 파동인 전자가 갑자기 수축해 입자로 보입니다.

슈뢰딩거는 이런 현상을 보고 '슈뢰딩거의 고양이'로 알려진 역설을 제안합니다.

아인슈타인도 이것을 이해하지 못했습니다.

하이젠베르크는 원자란 본질적으로 이해할 수 없는 것이라고 결론을 내립니다.

그럼 현실에서 원자를 보려면 어떻게 해야 할까요? 빛을 비춰서 보면 됩니다.

원자 안에 파장이 긴 빛을 비추면 움직임은 빠르지 않아 잡을 수 있으나 위치가 희미하여 보이지 않습니다.

파장이 짧은 빛을 비추면 전자는 보이지만 너무 빠르게 움직입니다. 전자의 위치는 알 수 있지만 운동성은 측정이 안됩니다.

이것이 바로 하이젠베르크의 불확정성 원리입니다.

즉, 위치와 운동량을 정확하게 알 수 없습니다.

하이젠베르크는 불확정성 원리가 양자의 세계를 열어줄 것으로 생각했습니다.

보어는 자신의 이론인 상보성의 원리를 위에 넣고 싶어했습니다.

상보성 원리는 위치를 정확하게 파악하려고 하면 전자가 너무 빨리 움직이니 전자의 위치를 측정할 땐 운동성은 배재한다는 것입니다.

이 둘의 논쟁은 끝이 나지 않았습니다.

이전 세상에선 모든 것이 예측 가능했습니다.

이제 세상은 불확정성이 가득한 모호한 세상이 되고 말았습니다.

이 세계에 사는 우리는 결코 그 세계를 이해할 수 없습니다.

치열한 논쟁 끝에 우리 인간이 얻은 답입니다.

아인슈타인은 죽을 때까지 자신의 관점을 바꾸지 않았습니다.

아인슈타인의 비판에 대한 답을 생각하는 과정에서 양자역학은 더욱 발전했습니다.

세상은 무엇으로 이루어져 있는가?

문명이 시작될 때부터 인류가 가장 알고 싶었던 문제입니다.

이번 이야기는 물질을 구성하는 가장 작은 입자인 ‘원자’에 대한 이야기입니다.

1803년 돌턴은 모든 물질은 더 이상 쪼갤 수 없는 작은 입자인 원자로 구성되어 있다는 가설을 발표합니다.

이것으로 세상은 설명되는 것 같았습니다. 그러나 그것이 끝이 아니었습니다.

빌헬름 뢴트겐은 금속이 원자에 부딪칠 때 나오는 짧은 파장(X선)이 손을 투시할 수 있다는 것을 발견합니다.

퀴리 부인은 라듐의 원자 안에서 엄청난 에너지가 끊임없이 나오는 것을 발견합니다.

원자 내부를 알아내려고 노력한 사람들도 있었습니다.

J.J 톰슨은 음극선을 실험을 통해 음극선이 바람개비를 돌릴 수 있다는 것을 알아냅니다. 이것은 음극선이 질량을 가지고 있다는 것을 의미합니다. 또한, 자기장을 걸어주면 특정 방향으로 휘어지는 것을 알아냅니다. 

위 실험들을 통해 톰슨은 원자 안에 있는 전자의 존재를 알아냅니다.

또한 원자는 전기적으로 중성이므로 전자와 반대인 양성자도 존재한다는 것을 예측합니다.

어니스트 러더퍼드의 제자들은 2년 동안 알파 입자가 얇은 금박지를 통과하는 실험을 하고 있었습니다.

얇은 금박지에는 원자 400개가 들어 있지만 알파 입자는 전자보다 7,500배 무거운 입자입니다.

따라서, 알파 입자를 금박지에 쏘면 그냥 뚫고 나갑니다.

러더퍼드는 이 실험을 통해 통과하지 못하고 조금이라도 휘어지는 알파 입자를 찾아내려고 했습니다.

결국 금박지에서 튕겨 나오는 알파 입자를 발견합니다. 이 현상은 1/8,000의 확률이었습니다.

이것은 알파 입자가 뚫지 못하는 단단한 입자가 있다는 것을 의미하며 러더퍼드는 양의 성질을 가진 원자핵이라고 생각합니다.

이로써 태양계의 운동과 닮은 원자 모형을 생각해 냅니다.

그러나, 러더퍼드의 원자 모형에는 큰 문제점이 있었습니다.

원자핵과 전자는 전기적으로 서로 반대 성질을 가지고 있으므로 원자핵이 더 가벼운 전자를 끌어당길 것입니다.

닐스 보어는 동료들이 원자 안에서 무언가를 찾으려 할 때 어떻게 전자가 원자핵으로 끌려 들어가지 않고 회전하고  있는지에 대해 의문을 가지고 원자가 붕괴되지 않는 이유를 찾으려고 노력합니다.

1913년 27살이 되던 해에 우연히 발머가 만들어 낸 수소의 선스펙트럼이 나와 있는 공식을 보게 됩니다.

스펙트럼이란 빛의 파장을 순서대로 나열한 것입니다.

태양의 경우 모든 진동수의 빛을 방출하기 때문에 연속 스펙트럼을 형성합니다.

반면 원자의 경우에는 선에 해당하는 에너지의 진동수만 방출하기 때문에 낱낱의 선으로 나타납니다.

보어는 이 공식과 에너지는 불연속적으로 나온다는 플랑크 이론을 통해 원자 구조에 대한 힌트를 얻습니다.

전자가 원자 안에서 불연속적으로 이동한다는 것을 토대로 수소 원자의 에너지 준위를 만들어 냅니다.

물론 이 원자 모델은 이후 다시 수정됩니다.

물질을 구성하는 가장 작은 입자에 대한 여정은 다음 이야기로 이어집니다.

이번 이야기는 빛은 우리를 축복하기 위해 먼 곳에서부터 오는 것이라 믿었을 때부터 20세기 초 아인슈타인이 나타나기 전까지 빛을 쫓았던 사람들에 대한 것입니다.

물의 도시 베네치아에서 대학 교수로 일했던 갈릴레오부터 시작합니다.

갈릴레오는 이미 네덜란드에서 만들어진 망원경을 모방하여 1609년에 9배의 배율을 가진 망원경을 만들어 냅니다.

이 망원경은 배율이 약한 볼록렌즈와 배율이 강한 오목렌즈를 이용하여 높은 배율과 선명한 색상을 가진 정립상을 볼 수 있습니다.

그 당시 많은 사람들은 망원경을 이용하여 땅에서 나온 빛을 보는 것에만 만족했지만 갈릴레오는 하늘에서 오는 빛을 관찰했습니다.

가장 먼저 하늘에 있는 달을 관측하여 달이 평평한 원이 아니라 구멍과 돌기로 덮힌 울퉁불퉁한 구형이라는 것을 알아내고 1610년에 ‘별들의 소식’이라는 책을 출간하여 대중들에게 공개합니다.

또한, 목성을 관측하여 목성 주변의 작은 별들을 보며 그들의 운동을 기록합니다.

처음에는 목성이 움직이는 것인 줄 알았으나 지속적인 관측을 통해 알 수 없는 별들의 움직임은 목성을 돌고 있는 네 개의 달이었다는 것을 알게 됩니다.

갈릴레오는 자신이 하늘을 관측한 자료를 토대로 달이 지구를 따라서 태양 주위를 돌고 있다는 것을 보여주고 싶었고 목성의 달들이 그 증거가 되었습니다.

한편 갈릴레오는 빛의 속도를 알아보기 위해 조수와 함께 산꼭대기에서 실험을 합니다.

빛의 속도는 너무 빠르기 때문에 이 실험을 통해 알아내지는 못했으나 빛은 순식간에 오는 것이 아니라 어떤 속도를 가지고 있음을 알아냅니다.

갈릴레오 이전에 빛은 천상에 있고, 땅에 가득 차 어두운 곳을 밝혀주는 곳이었지만 조금씩 빛에 대한 신비감이 사라집니다.

아이작 뉴튼은 빛을 연구하다가 거울을 이용하여 만든 40배 배율을 가진 망원경을 계기로 왕립학회 회원으로 선출될 정도로 빛에 대해 알려고 많은 노력을 합니다.

심지어 색이 나타나는 것을 알기 위해 뜨개바늘을 눈과 뼈 사이로 집어넣어 최대한 눈 뒤쪽까지 집어넣는 위험한 짓도 합니다.

이 색을 연구한 역사는 그리스 시대부터 시작됩니다.

엠페도클레스는 눈에서 빛이 나오기 때문에 우리가 사물을 볼 수 있다고 생각했습니다.

아리스토텔레스는 사물 안에 색이 들어 있어 빛이 없어도 존재하는 것이라고 생각했습니다.

유클리드는 빛이 직선으로 진행한다는 것을 알아냈습니다.

알하첸은 물체가 빛을 반사한다는 사실을 알아냅니다.

데카르트는 색이란 빛이 물체에 닿았을 때 변형되어 생긴 것이라고 한 것처럼 시대에 따라 색에 대한 생각이 달랐습니다.

뉴튼은 한 가지 실험을 통해 모든 사람들이 빛에 기본 성질을 잘 못 이해하고 있다는 것을 알아냅니다. 이 실험은 1665년 로버트 훅은 빛을 이용한 현미경을 통해 눈에 보이지 않는 작은 것들의 세계를 보여준 책에서부터 시작됩니다.

그러나 뉴튼은 데카르트의 빛 실험에 관심을 가지게 됩니다.

프리즘에 빛줄기를 통과시켜 5센티미터 떨어진 종이 위에서 빨간색 점과 파란색 점 두 개가 나타나 있었습니다.

뉴튼은 데카르트보다 먼 6.6미터 떨어진 벽에 빛을 쏘아 나타난 스펙트럼의 길쭉한 모양에 더 큰 관심을 가지게 됩니다.

또한, 색이 프리즘을 통과해서 생기는 것인지 프리즘을 통과하기 전 빛 자체에 있는 것인지에 대해 의문을 가지게 됩니다.

그래서, 뉴튼 스스로 ‘결정적 실험’이라고 이름을 붙인 두 개의 프리즘을 이용한 실험을 합니다. 빛 한 줄기는 첫 번째 프리즘에서의 굴절률이나 두 번째 프리즘에서의 굴절률이 같습니다. 프리즘 때문이라면 두 번 프리즘을 통과한 색은 굴절률이 달라야 합니다.

하지만 첫 번째 프리즘에서 굴절한 파란색의 각도는 두 번째 프리즘에서도 똑같았습니다.

결국 색은 바로 빛 속에 있다는 것을 알게 됩니다.

빛의 본질에 더 가까이 다가가기 위해 전기와 자기에 대해 알아야 됩니다.

1825년 마이클 패러데이는 전자기 유도 현상에 대한 강연을 합니다.

이 강연을 통해 제임스 클럭 맥스웰은 전기와 자기의 관계인 전자기파를 알아냅니다.

이 당시 맥스웰이 계산한 전자기파의 속도는 빛의 속도와 같은 결과가 나왔습니다.

결국, 빛과 전자기파는 같은 것이라는 것을 알게 됩니다.

뉴튼이 연구한 스펙트럼은 빛의 색에 따라 파장이 다르기 때문에 나타난 현상이었습니다.