차이나는클라스, 윤성철, 당신도 빅뱅을 믿나요?

물의 나이는? 50억살임. 대략 지구나이와 비슷함.

물은 수소와 산소로 이루어져있죠.

물의 근원은 땅속?? 아니면 지구 어딘가에서 합성?

지구에 있는 물은 우주로부터 왔다!!

물의 기원을 이해하기 위해서는 우주 역사의 전체를 이해할 필요가 있다.

우주의 시작과 생명의 기원을 통해  인간이 어떻게 존재하게 되었는지 함께 탐구해 보는 시간.

생명의 기원이 담긴 미지의 공간.

우주의 크기는 얼마나 될까?

영화에서도 무한한 공간으로 그려지는 우주. 우주가 무한한건 아니고 관측 가능한 우주의 한계는 존재해요.

138억년 전 한 점에서 시작된 우주. 생명의 기원이 담긴 미지의 공간. 관측 가능한 우주의 한계는 존재해요. 개미가 풍선위에 있다면? 개미의 입장에선 무한히 느껴지는 공간. 그렇다고 풍선이 무한히 큰것도 아님. 우주라는 공간은 마치 풍선의 표면과도 같다. 인간이 관측 가능한 우주의 크기. 약 400억 광년임. 1광년= 9조 4600억km 임. 우주의 광대함을 보여주는 영상. 사람의 눈에서부터 점점 멀어지는 렌즈.

우리은하 외에 존재하는 외부 은하들.

엄청난 우주스케일.

우주에는 별이 몇개나 있을까요? 바다의 모래를 세고 싶다면? 가까운곳에 있는 별을 센 다음 우주의 면적으로 대입해보면 별 개수를 알수 있음.

우리은하에는 약 1조개의 별이 존재해요. 모래는 약 100해개 또한 우리은하와 같은 은하가 1조개임.

우주의 크기를 이야기한 이유는 과거의 우주관과 현대의 우주관은 얼마나 다를까?

현재의 우주는? 소리도 산소도 없는 척박한 우주. 현재의 우주는 우주복 없이는 잠시도 살수 없는 곳이죠. 척박한 우주에서 어떻게 생명이 생겨났을까? 여러분이 생각하는 빅뱅이란?

빅뱅이론은 약 138억년전, 우주가 처음에는 모든 물질과 에너지가 한점으로 모여있다가 어느 순간에 대폭발하면서 팽창했다고 보는 이론이죠. 빅뱅아이디어를 생각한 사람중 한명

아이슈타인이 만든 우주의 모델은?

그런데 자신의 방정식을 풀어보니 우주가 변함. 자신의 방정식에 우주상수를 도입함. 우주상수는 중력과 반대되는 힘이에요. 아인슈타인의 방정식을 풀어본 르메트르.

이후 르메트르가 발견한 팽창의 증거. 외부은하가 붉어지고 있음. 자동차가 다가오면 소리가 커지다가 지나가면 갑자기 적막이 찾아오죠. 소리의 파장이 달라지기 때문이에요. 빛도 파장이 있거든요.

적색이동은 물체가 내는 빛의 파장이 길엊 붉게 보이는 현상이에요.

외부 은하의 색이 왜 붉어질까. 그것을 설명할수 있는 좋은 방법은 우주가 팽창하고 있다. 1927년 팽창우주론에 대한 논문을 발표한 르메트르. 팽창우주론을 들은 아인슈타인의 반응은?

르메트르의 이론을 무시했던 아인슈타인 그로부터 2년뒤

더 많은 적색이동을 발견함.

업적에 비해 르메트르가 덜 알려진 이유는? 지금까지 과소평가된 르메트르의 업적. 허블의 법칙. 먼 우주로부터 오는 빛의 적색이동은 거리에 비례한다. V=Hr 2018년 허블-르메르트 법칙으로 명칭을 변경함.

우주가 팽팡하기 전 순간이 빅뱅? 시간을 거꾸로 돌리면 우주의 크기도 처음엔 작았을 것.

고온, 고밀도 상태가 되면서 분자가 원자로 분해되고 빅뱅의 순간이 정확하게 그랬어요. 그 당시 물질의 기본단위가 양성자, 중성자, 전자

조지 가모프가 지은 이름이 아닌 빅뱅. 빅뱅이란말 자체가 고상한 말은 아니잖아요.

1949년 BBC 라이도 방송에 출연. 빅뱅을 언급했던 프레드 호일. 가모프의 이론을 빅뱅이라 비웃었던 호일.

아이러니하게 우주 폭발 이론을 설명하는 용어로 자리잡은 빅뱅. 호일이 빅뱅우주론을 반대한 이유는? 외부은하의 적색이동을 다른 방식으로 해석한 이론을 제시함.

빅뱅우주론은 작은 점이었다가 우주가 팽창하면서 밀도와 온도가 감소. 정상상태 우주론은 우주는 팽창하지만 새로운 물질이 생기기 때문에 밀도 변화가 없다. 빅뱅을 입증하는 과학적 증거는? 호일이 빅뱅이론을 반대한 이유.

미래 과학자들 리쓴은 검증 불가능하다는 말은 함부로 하지 않는게 좋습니다. 빅뱅도 우주에 흔적을 남겼습니다. 빈집에 들어갔는데 난로에 온기가 있었다면?  풍성이 팽창하면 늘어나는 무늬. 빅뱅의 순간도 마찬가지에요.

빅뱅의 흔적을 발견한 사람?

통신 위성의 신호를 받던 안테나를 전파망원경으로 개조.

마이크로파에서는 항상 나는 소리!! 이 잡음이 어떻게 빅뱅의 증거로 연결됐는지? 펜지어스와 윌슨도 궁금했던 잡음의 원인. 우주를 연구하는 학자들을 만나면서 그잡음이 빅뱅의 흔적, 우주배경복사임을 알게 됨. 복사는 열이나 빛이 퍼지는 현상을 말해요. 우주배경복사는 우주 공간의 모든 방향으로부터 오는 열 또는 빛이에요. 우주가 과거에 하나의 점이었고 그점이 폭발한 흔적이기 때문에 우주 어디에나 존재해야 해요. 이 공간에도. 우주에도. 우주 어디에나 존재하는 빛의 파장 정말 빅뱅으로부터 나온 파장일까? 우주가 빅뱅으로 생겨났다면 현재 우주의 온도는 얼마나 될까?

펜지어스와 윌슨이 관측한 온도와 빅뱅 이론으로 계산한 우주의 온도가 일치함. 빅뱅의 증거는 이뿐만이 아님. 은하의 빛을 분석하면 그 크기를 알수 있는데 과거 우주의 은하보다 현재 우주의 은하가 더 크죠. 아이들이 작은 상태로 있다가 점점 커지는 것처럼 빅뱅직후에는 아기 은하임 은하끼리 충돌하면서 점점 큰 은하로 성장함.

과거의 모습과 현재의 모습이 다른거죠. 정상우주론과 빅뱅우주론은 예측하는게 달라요. 빅뱅우주론은 우주는 과거와 현재모습이 다르다. 정상우주론은 우주는 과거나 현재가 다름이 없다. 지금 과학계에서는 빅뱅우주론이 맞다고 인정함. 호일에게 타격이 된 빅뱅의 증거들.

우주가 팽창하고 있다는 것은 알수 있지만 빅뱅 할수 있었던 에너지는 빅뱅 원인에 대한 여러 가설이 있지만 일단은 우연히.. 그렇게 되었다고 밖에..

1951년 빅뱅우주론이 가톨릭 교리에 모순되지 않음을 인정. 빅뱅이 왜 일어났는지 모른다면 또다른 우주가 있을수도? 우리우주와 똑같은 물리법칙을 갖거나 똑같은 역사를 가진 우주가 있을 수도..있죠.

현대물리학에서 가장 작은 단위로 앤트맨보다 훨씬 작은

빅뱅 이론 초기에 나왔던 질문. 빅뱅을 통해 우리가 사는 우주를 설명할수 있을까. 빅뱅으로 인해 물질이 만들어지지 않았다면 설명되지 않는 현재 우주의 모습. 어떻게 물질이 존재하게 되었고 생명으로 이어지게 되었을까..? 생명의 기원인 별.!! 빅뱅의 순간에 굉장히 높았던 에너지. 빛이 물질과 반물질을 만들어 냄.

물질과 반물질이 만나면 빛이 생기요. 다시 에너지로 바뀜. 그런데 계속 충돌만 하면 우주엔 빛만 존재하죠. 물질의 우주 어떻게 가능하게 된 걸까? 물질과 반물질 사이의 대칭이 깨짐.

수소, 헴륨을 제외한 다른 물질은 어디서 왔을까? 유기분자의 핵심인 탄소, 숨쉬는데 필요한 산소 그리고 물!!

가벼운 물질에서 핵융합을 하면 무거운 물질이 되죠. 고온에서 가벼운 원자핵이 더 무거운 원자핵이 되는 과정이 핵융합이에요.

우주에서 고온, 고밀도의 환경은 별이에요.

일반적으로 하늘에서 빛나는건 다 별임. 별똥별도 화성도 별!

천문학서 말하는 별은?

내부에서 핵융합을 통해 에너지를 나는 천체를 별이라고함.

스스로 빛을 내는 것이 별.

별이 만들어지는 과정을 보면

우주가 팽창하면서 온도가 감소하고 가스들이 뭉치기 시작함. 서로 충돌하면서 모습이 점점 변하고

별이 생기는 과정도 비슷해요. 물질이 서로 다르게 뭉치는 원인은? 중력은 잡아당기는 힘만 존재해요. 밀도가 높을수록 중력이 강하게 작용합니다. 물질을 빨아드리이는거에요. 중력때문에 그옆에는 밀도가 낮아지겠죠. 그러면 그 크기의 차이가 점점 커질겁니다. 별 내부에서 일어나는 핵융합반응.

우리가 아는 모든 원소가 핵융합 반응으로 생성됩니다. 별은 영원할수 없습니다. 에너지는 언젠간 소멸될 수밖에 없어요.

에너지소모가 많은 무거운 별일수록 짧아지는 수명. 별의 마지막 임무는 초신성(별의 폭발)

에너지가 큰 별의 폭발로 1초에 10번정도 일어남. 지금도 폭발중이라고해요. 별에서 만들어진 원소들이 우주 공간으로 퍼지게되고 그물질이 다시 별로 모든 물질이 별에서 왔기 때문에 신체를 구성하는 물질 역시 별의 한 부분이에요. 우린 모두 별에서 온 그대임. 별이 탄생할때 남겨놓은 것이

혜성은 불순물이 섞여있는 얼음이에요. 별의 부산물 같은 것!! 그러나 생명의 기원에 중요한 역할을 하는 혜성. 초기 지구엔 물이 별로 없었어요. 지구의 물은 어디서 왔을까요? 혜성이 지구와 충돌하면서 물을 전달해줌. 혜성과 지구는 2천만년동안 지속된 충돌로 지구에 물이 축적됨.

수소와 산소가 성간먼지에 붙어 물 분자로 완성됨. 혜성이 많이 떨어질수록 지구에 물이 풍부해지나? 초기지구 시절 태양계도 혼돈의 상태에요. 별을 형성하고 남은 찌꺼기가 많다 보니까 지구 주변에 몰려든 혜성과 소행성. 초반엔 엄청나게 많은 총돌을 겪어왔던 거죠. 시간이 지나 지금은 혜성이 많이 사라진 상태임. 여전히 소행성이 떨어지지만 일부는 지구 대기에서 증발함. 그게바로 별똥별이에요.

지구는 예외적으로 물이많은 행성인가요? 놉!! 그렇다면 액체 상태로 존재하는 점이 예외? 정답임. 물분자는 안하 어디에나 존재해요. 물이 액체 상태로 존재하느냐가 관건이에요. 물이 액체 상태로 존재하는 행성이 또 있나?

얼음 표면 아래로 물이 존재함. 생명체를 구성하려면 물 외에도 유기분자가 필요해요. 무기물은 생명이 없는 물질로 흙이나 불같은 것. 유기물은 생명체가 만들어내는 물질로 탄수화물, 단백질 같은거임. 쉬운예로 음식물에서 생기는 초파리. 과학계를 뒤흔든 실험이 있었어요.

글리신은 단백질 가수분해로 얻어지는 가장 간단한 아미노산이에요. 무기물에서 유기물이 만들어짐. 1969년 호주 머치슨에 떨어진 운석.

냄새의 원인을 찾아보니  74종의 아미노산이 발견됨. 유기분자는 생명체에만 있는줄 알았는데 무기물에서 유기물이 합성. 우주에서 떨어진 운석에도 유기물이 존재해요. 우주에서 유기물은 어떻게 만들어진 걸까?

별에서 자외선이 나오잖아요. 빛을 받은 혜성 속 유기분자가 화학 반응을 시작. 이미 우주에서 유기분자의 합성이 진행되었던 그렇다면 혜성안에도 유기물이 존재할까? 대표적인 사례가 로제타 미션인데요.

로제타 혜성에 작은 탐사선인 필레를 착륙. 이후 혜성의 물질을 분석. 혜성에서 아미노산 중 하나인 글리신을 발견. 우주에 유기물질이 가득함.

척박하게만 보였던 우주!! 어쩌면 생명의 원천을 품고 있는 곳일지도.. 지구에 있는 생명체가 외계에서 왔을 수도? 이것도 가능한 가설이에요. 완성된 형태의 생명체가 온것이 아니라  유기분자를 담은 혜성이 지구로 전달되었을 가능성.

불행하게도 증거를 아직 못 찾았어요. 과학계가 풀어나가야할 숙제임. 조건만 맞는다면 생명체는 어디에서나 존재할 듯. 지금껏 풀리지 않는 미스터리!!

생명체를 탐색할 때 중요한 요건은 물이 액체 상태로 존재하느냐. 골디락스 존. 골디락스와 곰 세마리.

골디락스라는 소녀가 수프 냄새를 맡고 곰가족의 집에 들어갔어요.

아기곰수프가 딱 좋다며 먹었는데 뜨겁지도 차갑지도 않은 곳을 동화에서 유래된 골디락스 존. 태양과 너무 가까우면 물이 증발하고 태양과 너무 멀면 얼음상태임. 태양과 적정 거리에서 물이 액체로 존재합니다.

골디락스존은 물이 액체상태로 존재해 생명체가 살수있는 환경이죠. 우리 은하에 골디락스 존 행성이 몇개일까? 9개정도에요. 우주로 확대해서 통계분석을 해 보면 400억개에요.

신호를 보내기 위해선 고등생명체가 있어야 하는데 생명체의 기준을 어디에 두느냐에 따라 달라짐.

생명체가 살아가기 위해 필요한 조건은 무엇일까? 지구가 멸망해도 사는 동물?

완보동물이에요. 어린이 과학책에서 핫스타임. 수면상태에서는 신진대사를 멈추기 때문에 생존에 유리한 완보동물. 하지만 밟으면 죽음.  완보동물이 외계에서 생존할 가능성이 높죠. 2019년 4월 이스라엘 무인 탐사선이 달에 착륙하려다 추락함.

저모습 그대로 계속 숙면중이라고함. 지구처럼 안락한 환경이 아니라도 생명체는 얼마든지 존재할수 있어요. 미생물의 여부에 따라 기대해볼수 있는 지적생명체.

지금부터 할수 있는 이야기가 과학적으로 검증할 수 있는 이야기가 아니라 현재로서는 다 추측일 뿐인데 과학자로서 합리적으로 외계인을 추측한다면? 지구상에 사는 생명체가 힌트를 주고 있습니다.

사람과 비슷하죠? 문어의 눈에도 존재하는 수정체와 망막. 문어와 사람 간의 공통 조상이 존재하죠.

인간과 문어는 독립적인 방식으로 진화하면서 환경에 맞게 눈이 만들어진것. 이사실이 주는 의미는 생명의 진화가 무작위적이지 않다는 거죠. 물리 법칙의 제한을 받을수밖에 없다는 뜻이에요. 외계생명체의 모습이 우리와 비슷할수도? 외계인도 눈이 있다면 사람의 눈과 닮았을 가능성이 높다고함.

환경에 가장 적합한 형태의 진화. 육지에 살다가 바다로간 돌고래의 조상. 포유류지만 오히려 어류를 닮은 돌고래. 물이 많은 유로파에 고등생명체가 있다면? 그들의 유전자는 알수 없지만 외형은 돌고래와 유사할수도 있다고 외계에 지적생명체의 존재 가능성은? 7~8세 유아의 지능을 가진 돌고래. 언어도 있음. 초음파!! 심지어 사투리도 있대요. 통역사 돌고래도 있고 사람과 다른 방식으로 진화한 돌고래! 고유의 언어와 지능을 가지고 있는 심지어 사람과도 소통이 가능함. 알파고는 스스로 학습하는 기능을 보유한 인공지능이잖아요. 지능이란 하드웨어의 제한을 받지 않는 보편적인 실체가 아닐까 지능이란 자의식이나 감정과는 다른 문제를 해결하는 능력. 외계생명체도 생존을 위해 문제를 풀어나갔을 것.

나름대로의 지능이 필요하다고 문제를 푸는 방식도 별반 다르지 않을 것.! 외계인과 소통이 아주 불가능하진 않지 않을까.

외계인이 지구를 방문했다면 그 외게인의 문명은 지구보다 발달한 문명이에요. 그렇기때문에 지구를 찾아온 외계생명체의 지능은 인간에 비해 훨씬 월등할 수도있어요.

하지만 우리를 이해시킬 방법을 찾겠죠. 페르미가 질문을 던졌습니다.

그러면 그들은 어디에 있는가?

가설3. 외계인은 존재하지만 어떠한 이유로 지구에 방문하지 않았다.

NASA의 행성 보호국은 외계 행성이 지구 유기체로부터 오염되는 것을 방지하고 관리하는 곳이에요. 달은 생명이 생존하기 어려운 환경이에요. 하지만 화성은 예외임.
물의 흔적이 있는 미생물이 존재할 가능성이 있기 때문임. 지구의 미생물이 섞인다면? 화성의 생태게를 파괴하는 것이 될거에요.

생명체가 지닌 수명의 한계. 생물학적 한계를 뛰어넘는 인공지능 이라면?

외계생명체가 찾아온다면 그 이유는? 영화에서 폭력적이고 위협적으로 비쳤던 외계인. 외계문명에 대한 막연한 두려움을 가지고 있죠. 지구를 찾아올 만큼 진보한 문명이라면 굳이 지구를 파괴할 이유가 있을까요? 우리도 우주에 침공하러 가는건 아니니까.. 외계와의 소통을 위해 신호를 보내고 있는지??

파이어니어 금속판. 우주탐사선 파이어니어에 장착된 금속판으로 태양계를 설명하는 이미지가 그러져 있음.

과연 외계 생명체가 이 메시지를 해석할수 있을까? 칼세이건의 정확한 의도는 모르겟으나 상징적인 것에 의미를 두지 않았을까.. 외계생명체에 한 걸음 다가가는 인간의 시도. 보이저 1.2호에는 각국의 인사말을 보내기도함.

1977년 발사된 보이저호에 실린 골든 레코드.

외계인을 만난다면 가장 묻고 싶은 질문은?

빅뱅이 어떻게, 왜 시작됐는지 제일 궁금하다고 지구 생명의 본질을 알려고 노력하고 외계 생물의 존재를 확인하려는 것은 하나의 질문을 해결하기 위해서다. 그 질문은 바로 우리는 과연 누구란 말인가? 이다. -코스모스중 칼 세이건. 생소하고 낯설게만 느껴지는 우주. 전혀 다른 세계에 인간이 있다는 건 굉장히 낯선 배경에 인간이 놓이는 것이기 때문에 인간을 우주에서 내려다보고 나를 객관적으로 바라보는 기회. 우리의 기원에 대한 질문을 할수 있었다면 그것만으로도 행복한 시간이라고. <출처: jtbc  차이나는 클라스>