새로운 문명시대의 시작
56)*한정균57)**
Ⅰ. 서론
Ⅱ. 현대우주론이 말하는 우주의 창조와 진화 1. 태초의 3분
2. 별의 탄생과 죽음: 초신성의 폭발과 우주 구성 원소들의 탄생 3. 암흑 물질과 암흑 에너지
Ⅲ. 양자물리학적 세계관 1. 물질의 속성과 존재 방식 2. 우주의 창조와 관찰자
3. 진공 에너지에서 생성되는 소립자와 신경계와의 관계
Ⅳ. 신경과학과 생명전자의 발견
Ⅴ. 생명전자의 활용과 새로운 문명시대의 시작
Ⅵ. 결론
* 본 논문은 2012년과 2013년에 개최된 생명전자연구 발표세미나에서 발표된 내용을 보완 정리한 내용이다.
** 글로벌사이버대학교 생명과학연구소
【국문요약】
인류는 오늘날 우주의 창조와 진화에 대한 매우 체계적이고 설득 력 있는 과학적 지식을 갖고 있다. 그 가운데 우주물리학은 우주가 어떻게 창조되고 진화되어왔는가를 설명하고 있으며, 이 우주의 구 성 요소에 있어서 우리가 지금까지 알고 있는 개념으로 설명 가능한 부분은 4%에 불과하고, 나머지 96%는 미지의 존재가 채우는 것으로 보고 있다. 그 미지의 존재 96%에서 24%는 암흑물질이라 불리는 것 이, 72%는 암흑에너지라 불리는 것이 차지하고 있는 것으로 알려져 있다. 그리고 양자물리학은 우리가 세상과 존재를 어떠한 관점으로 바라보아야 하는가를 설명해 주고 있다. 즉 모든 대상은 확률적 가능 성으로 존재하고, 관찰자의 개입을 통해 현상화되며, 우주의 암흑에 너지에 대한 가장 강력한 후보로서 진공의 에너지가 존재하고 있음 을 이야기하고 있다. 한편 이승헌 총장은 우주를 가득 채우고 있는 에너지로서 생명전자를 이야기하고 있고, 그 생명전자의 실체는 물 질의 최소단위들을 이루고 있는 소립자들로서 그 생명전자를 활용하 면 인간의 뇌를 활성화시킬 수 있음을 설파해 왔다. 본 논문은 이승 헌 총장이 이야기하고 있는 생명전자가 양자물리학에서 이야기하는 진공 에너지로부터 무한히 공급될 수 있음을 이야기한다. 그리고 생 명전자를 활용하여 뇌를 활성화시킬 수 있다는 이승헌 총장의 이야 기를 토대로 할 때, 세상은 이미 마음만 먹는다면 진공의 에너지로부 터 발현되는 무한한 생명전자를 활용하여 뇌의 활용 능력을 극대화 시킬 수 있는 ‘뇌의 시대’ 즉 ‘정신의 시대’이자 ‘정신문명의 시대’가 도래하였음을 본 논문은 이야기한다. 또한 홍익정신의 실현을 최고 가치로 하여 뇌활용 능력을 촉진하기 위하여 뇌활용 기술(뇌교육)의 창시자이자 최고 전문가인 이승헌 총장의 뇌운영 시스템에 주목하고 그 방식을 복사 활용할 필요성에 대해서도 이야기한다.
주제어 : 생명전자, 암흑에너지, 진공의 에너지, 관찰자, 뇌활용, 뇌교육, 정신문명
Ⅰ
. 서론
인류는 지금 과거의 그 어느 때보다도 많은 과학적 지식을 갖게 되었다. 그 과학적 지식 안에는 이 세상과 우주의 근원에 관한 본질 적인 내용에서부터 실생활의 혁신을 가져오는 실용적인 것에까지 실 로 엄청난 정도의 정보를 아우르게 되었다. 특히 그 가운데 우주와 생명의 근원에 대한 문제와 관련해서는 오로지 신이라는 불확실하며 단지 믿을 것이냐 믿지 않을 것이냐의 문제만을 제기하는 존재를 등 장시키지 않고서는 설명이 불가능했던 문제들을 이제는 과학적 오차 범위 안에서 -이러한 표현 자체가 매우 실증적이고 사실적임을 의미 하면서- 설명이 가능한 시대에 오게 된 것이다. 적어도 우주의 창조 를 논함에 있어서 이제는 더 이상 불확실하며 가상적이고 인격적이 며 심지어 때때로 인종차별적인 신의 존재는 불필요하게 되었다. 즉 모두에게 공정하게 적용되는 자연법칙이 존재하며, 그것으로 세상의 운행 원리가 설명됨으로써 그 자연법칙의 위대성이 인정되는 시대가 도래한 것이다. 그것은 그것을 자각한 사람들에 의해서 더욱 공고해 질 것으로 기대된다. 본 글은 그러한 자연과학적 사실들이 현재 어떻 게 진행되고 있고, 그것이 앞으로 우리 인류에게 어떠한 영향을 미칠 것인가에 대한 글이다. 그리고 앞으로 글을 전개하기에 앞서 미리 이 야기하지만 우리는 하나의 과학적 사실이 자각됨으로써 그것이 하나 의 방아쇠가 되어 인류의 대변혁이 이루어질 수도 있음을 과거의 역 사를 통해 알고 있음을 기억하자. 이제 그러한 새로운 발견과 활용이
인류를 완전히 새로운 문명시대로 진입시킬 수 있음을 본 글은 서술 할 것이다.
그러면 먼저 우리가 알고 있는 자연과학적 진실들을 다시 한 번 돌아보자. 최첨단 과학적 지식들이 일부 과학자들에 의해 선도되며, 그것이 일반인들에게까지 전달되는 데에는 많은 시간이 필요하다. 그러나 일단 그러한 과학적 정보가 세상을 살아가는 철학적 원리와 연결될 때에는, 그것에 대한 자각이 개개인의 실존적 생활에 미칠 막 대한 영향을 감안한다면 그러한 과학적 정보의 가치와 영향력은 실 로 헤아리기 어려운 크기를 지닌다고 할 수 있다. 그러한 측면에서 이 시점에 우리 인류가 발견한 과학적 내용들과 그 함의는 일반인들 이 체감하는 것보다도 훨씬 더 경이적이고 놀라운 것임에 틀림없다.
자 그러면 이제 그러한 경이적이고 놀라운 과학적 정보와 새로운 자 각의 세계로 들어가 보자. 우선은 우주의 창조와 진화에 대한 것들을 살펴보기로 한다.
Ⅱ
. 현대우주론이 말하는 우주의 창조와 진화 1. 태초의 3분
현대우주론은 우주의 창조에 대하여 이렇게 말하고 있다. 태초에 는 아무 것도 없었다. 거기에는 시간도 공간도 어떠한 빛이나 물질도 없었다. 단지 양자물리학에서 말하는 ‘무’가 요동치고 있었다.1) 여기 에서 ‘무’가 요동친다고 하는 의미는 존재와 비존재의 가능성이 끊임 없이 경합하는 역동적인 상태를 의미한다. 양자물리학은 세상을 확 률적으로 해석한다.2)3) 그러한 관점에서 태초의 ‘무’는 그냥 공허한
1) Greene, 우주의 구조, 2005, pp.453∼454.
무가 아니라 존재와 비존재의 가능성이 서로 대칭적으로 경합하며 끊임없이 나타났다 사라지는 과정이라고 할 수 있다. 그런데 그러한 무에서 어느 순간 대칭성이 깨지면서 시공간이 출현하였다. 그리고 그러한 진공의 시공간 속에는 어마어마하게 높은 에너지(빛)가 함께 하고 있었다. 그러한 고(高)에너지의 빛은 순간적으로 입자와 반입자 로 쌍생성되고는 다시 만나면서 빛으로 돌아가는 과정이 무수히 계 속적으로 반복되었다. 그런데 어떤 이유로 인해 생성되는 입자의 수 가 반입자의 수보다 아주 미소하게 많아지게 되었고, 그것은 결과적 으로 빛으로부터 생성되는 입자쌍(입자와 반입자)으로 이루어진 원 래의 대칭적 분포에서 반입자의 수를 계속 줄여나가 오늘날과 같이 주로 입자들로만 이루어진 우주를 만드는 기초가 되었다.
참고로 양자물리학에서는 흑체 복사에너지(빛이 빠져 나오지 못하 는 이상적 물체로부터의 복사에너지)를 설명하면서 복사에너지(빛에 너지)에 일정량의 양자적 단위를 도입할 때 성공적인 설명이 가능함 을 발견하였고, 이를 근거로 하여 빛 에너지에 양자라고 하는 최소 단 위의 에너지가 존재한다고 보았다. 그리고 불확정성원리에 따르면 입 자의 위치와 운동량은 동시에 무한정 정확한 측정이 불가능하고 하나 의 변인을 보다 정확히 측정할수록 나머지 변인은 교란을 받아 부정 확해질 수밖에 없음을 알게 되었는데, 그것은 에너지와 시간의 관계 도 그러함을 알게 되었다. 이것을 다른 방식으로 표현하면, 두 변인 각각의 변이 가능성을(두 변인의 변이 가능한 정도가 함께 무한히 작 아질 수는 없기 때문에) 곱한 것은 어느 한계치를 넘지 못한다는 것 인데, 에너지와 시간이라는 두 개의 변인에 대해서도 에너지의 변이 가능한 정도가 양자 수준으로 제한된다면 시간적으로 변이 가능한 정 도 역시 제한될 수밖에 없음을 나타낸다. 따라서 양자물리학에서 최
2) Greene, 우주의 구조, 2005, pp.150∼152.
3) Styer, 이상한 나라의 양자역학, 2005, p.4.
소의 에너지를 구성하는 양자 한 개는 최소의 변이 가능한 에너지가 되므로, 그에 대응하여 우리가 고려 가능한 최소 시간(플랑크 시간)은 10의 -43승초 정도(정확히는 5.39 × 10 초)가 된다는 것을 알게 되 었다.4) 이것은 양자물리학적 관점에서는 그 이하의 시간 단위는 의미 가 없으며, 결과적으로 그러한 최소 시간(약 10의 -43승초) 이전의 시 간에 대해서는 무엇이 일어났는지 알 수가 없는 것이다. 따라서 우주 의 시간은 10의 -43승초 정도부터 시작된다고 볼 수 있다.
한편 우주는 최소 시간(플랑크 시간) 이전에는 오늘날 자연에 존재 하는 4개의 힘(중력, 전자기력, 약력, 강력)이 아직은 분리된 현상으 로 존재하지 않은 채로 있다가, 최초의 최소 시간 때에 갑자기 중력 과 대통일력(전자기력, 약력, 강력이 한 종류의 형태로 작용하는 상 태)으로 분화되었을 것으로 생각되고 있다(중력을 통일시킨 상태가 어떠한 상태인지는 아직 불확실하며, 계속 연구되고 있음). 이와 같 이 시공간이 시작되는 최초 시기에 우주는 최소의 밀집된 공간에 초 고밀도 초고온의 상태로 존재하고 있었을 것이다. 그리고 10의 -36승 초에서 10의 -34승초 사이에서는 온도가 낮아지면서 상전이가 있었 을 것으로 생각되는데,5) 이때 막대한 에너지가 방출되면서 급팽창하 였을 것으로 생각되고 있다.6) [여기에서 상전이라고 하는 것은 물의 경우를 예로 들어 설명하면, 마치 수증기가 물로 바뀌거나 물이 수증 기로 바뀌는 것과 같이 상태가 변하는 현상을 말한다. 여기에서 물이 수증기로 변하기 위해서는 많은 에너지를 흡수해야 하고, 반대로 수 증기가 물로 바뀌는 경우에는 많은 에너지를 방출하게 된다. 해수의 온도 상승(이때 에너지가 공급되며 물이 수증기로 바뀜)이 거대한 태 풍을 일으키는 과정(막대한 수증기가 막대한 비로 내리면서 엄청난 에너지가 발산되고 이것이 바람으로 나타남)을 상상하면 될 것이다.
4) Carroll & Ostlie, 현대천체물리학 PART Ⅲ 은하와 우주, 2009, p.464.
5) Carroll & Ostlie, 현대천체물리학 PART Ⅲ 은하와 우주, 2009, p.462.
6) Guth, “Inflation and the New Era of High-Precision Cosmology”, 2002, p.34.
여기에서 말하는 우주 초기에서의 상전이는 바로 거대한 태풍이 일 어나는 과정의 상전이를 연관 지어서 이해하면 될 것이다.] 이와 같 이 10의 -36승초에서 10의 -34승초 사이에서의 상전이 시기에는 거대 한 에너지가 방출되면서(마치 막대한 수증기가 막대한 비로 내리면 서 엄청난 에너지가 바람으로 방출되듯이) 우주의 급팽창이 있었을 것으로 생각되는데, 이 시기동안 시간적으로 100배 성장하는데(한편 으로는 10의 -34승초 지속되는 시간 동안에) 우주의 지름은 3×10의 43승배(실제로는 10의 50승배를 쉽게 넘었을 수도 있다고 봄), 부피 는 27×10의 129승배만큼 커졌을 것으로 생각되고 있다.7) 이와 같이 조그마한 우주의 급격하면서 엄청난 팽창은 오늘날의 우주를 이해할 때, 우주의 배경복사에너지(우주가 팽창하고 식으면서 남게 된 우주 의 에너지)가 거의 모든 방향에서 균일하게 관찰되는 이유를 설명하 고 있다. 그리고 인플레이션이라고 명명되는 이 급팽창의 시기에 대 통일력은 오늘날의 우주를 구성하는 3 가지 힘(전자기력, 약력, 강력) 으로 분리되었을 것으로 생각되고 있다.
급팽창 이후 온도는 계속 낮아져서, 10의 -34승초와 10의 -4승초 정도 사이에는 물질의 기본 입자인 쿼크로 구성되는 양성자와 중성 자를 포함한 강입자가 만들어졌을 것으로 생각된다. 이 시기는 우주 를 구성하는 가장 기본적인 원소인 수소를 구성하는 원자핵인 양성 자가 만들어진 시기이므로 우주에 물질이 최초로 탄생한 시기라고 할 수도 있을 것이다.
한편 중성자는 홀로 있으면 불안정하기 때문에 전자와 빛에너지를 방출하면서 양성자로 전환된다. 반대로 전자와 빛이 양성자와 합쳐 지면 중성자가 된다. 우주가 고온이었을 경우에는 중성자에서 양성 자로 전환되는 비율과 양성자에서 중성자로 전환되는 비율이 동일하 게 되어 양성자와 중성자 간 전환은 평형을 이루나, 시간이 흘러 우
7) Carroll & Ostlie, 현대천체물리학 PART Ⅲ 은하와 우주, 2009, p.477.
주의 나이가 대략 1초 정도가 되면 우주는 팽창과 함께 온도가 계속 낮아져서, 광자의 에너지가 양성자에서 중성자로 전환되는 딱 그만 큼의 에너지가 되며, 이후에는 에너지가 부족해져서 양성자를 중성 자로 전환시키지 못하게 되고 따라서 중성자의 수는 지속적으로 감 소되어 대략 우주 나이 3분이 되었을 때는 양성자 대 중성자의 비율 이 대략 8대 1 정도가 된다. 또한 이 과정에서 수소의 원자핵인 양성 자가 대량으로 만들어지며, 한편으로 2개의 양성자와 1∼2개의 중성 자가 결합한 헬륨 원자핵 또한 대량으로 만들어지고, 아주 약간의 중 수소와 베릴륨, 리튬 등의 원자핵이 만들어지게 된다.8)9) 이러한 과정 이 이루어지는 1초부터 3분까지의 짧은 시기를 빅뱅 핵합성의 시기 라고 부른다.10)
그러나 여전히 우주는 수소 원자핵, 헬륨 원자핵, 전자, 빛 등이 혼 탁하게 뒤섞인 채 존재하며, 우주가 대폭발(빅뱅)한 이후 1만년이 될 때까지 이러한 상태가 계속되었는데, 이러한 시기를 빛의 시대라고 한다. 한편 우주의 지속적인 팽창으로 인해 빛이 에너지를 잃게 되면 서 우주 나이 1만년 이후에는, 빛보다 물질이 차지하는 에너지가 더 커지게 되며, 이때부터 ‘물질의 시대’가 시작된다고 말한다. 그러나 여전히 우주 나이 38만년이 되기까지 우주는 수소 원자핵, 헬륨 원자 핵, 전자, 빛 등이 혼탁하게 뒤섞인 플라즈마 상태로 있었으며, 우주 나이 38만년이 되었을 때부터 빛은 에너지를 잃고 더 이상 수소 원 자핵과 전자와의 결합을 간섭 방해할 수 없게 된다. 이후에는 자유로 이 날아다니던 전자가 수소 원자핵과 헬륨 원자핵에 붙잡히면서 우 주는 맑게 개었으며, 이때부터 빛은 더 이상 방해받지 않고 우주 공 간을 날아다니게 되었다. 지금 우리가 우주의 모든 방향으로부터 관
8) Weiss, ｢Einstein Online｣, 2006, p.1017.
9) Nollett & Burles, “Estimating reaction rates and uncertainties for primordial nucleosynthesis”, Physical Review D, 61(12), 2000, p.123505.
10) 이석영, 빅뱅우주론 강의, 2009, p.99.
측하는 빛은 이때 이후로 우주공간을 날아다니던 빛으로 생각되며
‘우주배경복사’라고 부른다. 이 빛에는 38만년부터의 우주 역사에 대 한 정보가 담겨 있다고도 볼 수 있다.
우리는 태초의 우주 탄생 과정을 살펴보면서, 태초의 3분에 만들 어진 수소가 지금 우리를 구성하는 대부분의 물질인 물을 구성하고 있는 주요 성분이라는 사실을 기억할 필요가 있다. 따라서 우리는 단 순히 인간이기에 앞서 우주 나이 138억년(수소가 만들어지기까지 태 초의 3분을 빼는 것이 의미가 없을 정도의 긴 시간)의 수소가 주요 구성 성분 가운데 하나로 포함되어 있는 경이로운 존재인 것이다. 또 한 우리는 수소의 탄생 이후 우주의 진화 과정에서 만들어진 많은 원소들로 이루어져 있다. 따라서 우리 몸에 여전히 날아들고 있는 우 주 태초의 에너지(우주배경복사)에 더하여 수많은 원소들이 우주의 역사적 시간을 거쳐 오면서 우리의 몸을 이루게 되었다. 따라서 우리 몸은 적어도 우리 몸을 이루고 있는 구성 성분들의 흔적과 그 우주 적 반응을 통하여 우주의 역사를 간직하고 있는 정보의 보고(그 정보 를 어떻게 뽑아낼 것인가는 차치하고)인 셈이다.
우리는 우리를 구성하고 있는 성분들이 어떠한 과정을 통해 만들어 졌는가를 이해함으로써 우리 자신을 더 잘 이해할 수 있을 것이다. 그 리고 우주의 생성 진화 과정을 더 잘 이해함으로써 우주가 우리에게 미친 영향을 더 잘 이해할 것이다. 이제 우리 자신을 포함한 이 우주를 구성하고 있는 나머지 원소들의 창조 과정을 이해하고자 한다. 그것은 바로 내가 창조된 기초를 이해하는 것이고 지금 현재에도 이 우주의 일원으로서의 -우주와 상호작용할 수밖에 없는- 나를 이해하는 기초가 될 것이다. 그러면 이제 우주의 진화 과정에서 우주의 별과 은하 그리 고 각종 구성 원소들이 어떻게 탄생되었는가를 살펴보기로 하자.
2. 별의 탄생과 죽음: 초신성의 폭발과 우주 구성 원소들의 탄생
생성된 수소와 헬륨으로 이루어진 가스들은 중력에 의해 서서히 뭉치게 된다. 그리고 뭉친 가스 덩어리들이 태양 질량의 8% 이상이 되면, 중력에 의해 수축하면서 내부 온도가 1000만도 이상의 고온에 이르고,11) 이때부터 수소는 핵융합 반응을 일으켜 헬륨을 생성하면 서 우주에서 빛을 발하는 별이 되는 것이다. 즉 수소를 이루고 있는 양성자들이 고온 상태에서 서로 부딪히면서 전자기적인 척력을 이겨 내고 서로 합쳐져서 헬륨이 만들어지는 것이다. 그리고 수소가 헬륨 으로 전환된 중심부의 온도가 대략 1억도를 넘어가게 되면 헬륨이 다시 탄소로 전환되는 새로운 핵융합 반응이 일어나게 된다.
만일 별의 질량이 태양 질량의 10배를 넘어가는 상황을 생각해 본 다면 별 중심부의 온도는 매우 높아져서 핵융합 반응을 통하여 수소 가 헬륨으로 전환되고, 헬륨은 다시 탄소로 전환되고, 계속해서 핵융 합 반응이 일어나면서 산소와 질소, 규소, 나트륨, 알루미늄, 티타늄, 철 등이 만들어진다. 그런데 만일 별 내부의 원자핵이 대부분 철로 바뀌게 되면 극적인 변화가 일어나게 된다. 철의 원자핵은 가장 큰
‘핵자 당 결합에너지’(원자핵을 구성하고 있는 양성자와 중성자들을 모두 분리해 놓는데 필요한 총에너지를 양성자와 중성자 총수로 나 눈 것)를 갖고 있기 때문에 가장 안정되어 있고 따라서 철의 원자핵 은 핵분열이나 핵융합 반응 모두에 대해 에너지를 흡수하게 된다. 따 라서 철 원자핵 이전의 원소들의 핵융합 반응에서는 발생하는 고온 의 에너지로 인해 발생하는 척력으로부터 생기는 외압이 중력 작용 에 의해 중심을 향해 수축하려는 원소들을 밀어내며 평형을 유지할 수 있었으나, 철로 채워진 내부 공간에서는 핵융합 반응이 더 이상의 11) 김강수, 현대과학이 보는 우주, 2012, p.121.
에너지를 생성해 내지 못하면서 더 이상의 고온 에너지를 유지할 수 없게 되고, 별은 중력 수축으로 인한 급격한 붕괴를 겪게 된다. 그리 고 이때 별은 거대한 폭발을 일으키게 된다. 태양 질량의 8배 이상인 하나의 별이 이러한 폭발을 할 경우를 Ⅱ형 초신성이라 불리며,12) 은 하계 전체의 밝기보다 더 밝은 빛을 일시에 뿜어내기도 한다.
우주의 역사에서 초신성의 폭발은 많은 원소들을 만들어 냈다. 그 러한 원소들이 결국은 우리의 지구를 이루는 성분이 되었으며, 인간 을 포함한 지구상의 생명체들을 이루는 구성 요소가 된 것이다. 따라 서 우리는 초신성의 폭발로 인해, 즉 별의 장렬한 죽음을 통해 태어 날 수 있었던 존재들인 것이다. 우리 모두는 초신성으로부터 만들어 진 원자핵들로 빚어진 존재로서 그 원자핵들이 우주 공간을 여행하 면서 거쳐 온 시공간 상의 궤적이 우리의 몸을 통해서 계속되고 있 음을 기억할 필요가 있다. 우리 모두는 인간으로 존재하는 이 짧은 삶을 넘어 시야를 우주적 차원으로 확대한다면, 지금의 ‘나’를 구성하 고 있는 존재는 지구를 넘어선 저 까마득하고 거대하며 경이로운 우 주적 삶을 살아가고 있는 우주의 여행자이자, 별들의 후손이라고 할 수 있다.
세상을 구성하는 각종 원소들을 만들어내고 또한 그것을 우주 전 체로 흩뿌리는 초신성의 대폭발 가운데에서도 Ⅰa형 초신성이라 불 리는 경우는 보다 특별하다. 이것과 관련하여 백색왜성이라는 별이 등장하는데, 이 별은 태양 질량의 1.4배보다는 작으나, 더 이상 핵융 합 반응을 하지는 않지만 내부가 고온의 고체 물질로서 중력 수축으 로 인해 고밀도의 상태에 있고, 외부 층을 구성하는 가스는 우주공간 으로 날아가 버린 상태를 말한다. 이러한 백색왜성은 엄청난 중력 때 문에 수축하여 원자와 원자 간 공간이 줄어들면서 전자와 전자 간 거리도 가까워지고 결국은 전자와 전자 간 거리가 더 이상 가까워질 12) Gilmore, “The Short Spectacular Life of a Superstar”, Science, 304(5697), 2004,
pp.1915∼1916.
수 없을 정도로 밀착된 상태가 된다. 이러한 상태 하에서 외부로 밀 치는 힘을 ‘전자축퇴압력’이라 하는데, 백색왜성은 이 압력과 수축하 려는 중력이 평형 상태를 유지하면서 존재하게 된다. 그러나 백색왜 성이 외부로부터 물질을 끌어들여 그 질량이 태양 질량의 1.4배를 넘 어서게 되면 상황은 급변하게 된다. 중력이 전자축퇴압력을 극복하 면서 백색왜성은 붕괴하기 시작하고, 붕괴하면서 만들어지는 열에너 지에 의해 새로운 핵융합 반응이 일어나면서 걷잡을 수 없는 폭발이 일어나게 된다. 만일 백색왜성이 가스로 이루어진 또 다른 별과 쌍성 계를 이루고 있는 경우, 이 가스 별로부터 백색왜성으로 가스가 유입 될 수가 있는데, 가스가 유입되면서 백색왜성의 질량이 태양 질량의 1.4배가 되면 위에서 언급한 핵융합 반응이 촉발되면서 대폭발이 일 어나게 되는 것이다. 이와 같은 방식의 초신성 폭발을 Ⅰa형 초신성 이라 부른다.13)
그런데 Ⅰa형 초신성은 일정한 조건(질량이 태양 질량의 1.4배에 이르는 시점)에서 폭발하므로, 초신성의 밝기는 폭발하는 별의 질량 에 좌우되기 때문에 Ⅰa형 초신성은 그 밝기가 항상 일정한 것이다.
이러한 특성은 우리가 우주를 이해하는 데 큰 기초가 되었다. 즉 밝 기는 거리의 제곱에 반비례하기 때문에 Ⅰa형 초신성의 폭발을 감지 하면 그 거리를 계산해 낼 수 있었고, 이것은 이전까지 별들까지의 거리 계산을 정확히 하는데 있어서의 어려움을 극복하는데 큰 도움 을 주었다.14) 그리고 그러한 거리 계산의 이점은 광대한 우주 공간에 서 암흑물질과 암흑에너지라고 부르는 새로운 문제를 찾아내고 연구 하는데 큰 힘이 되었다.
13) Howell et al., “The type Ia supernova SNLS-03D3bb from a super-Chandrasekhar-mass white dwarf star”, Nature, 443, 2006, pp.308∼311.
14) Susskind, 우주의 풍경, 2011, p.220.
3. 암흑 물질과 암흑 에너지
우주를 연구하는 과학자들은 기존에 알려진 과학적 지식에 근거하 여 예측 가능한 모든 가능성들을 동원하여도 우주를 구성하는 총성 분(물질과 에너지를 모두 포함하여 100%라 할 경우)의 24%에 해당 하는 물질과 72%에 해당하는 에너지를 설명하지 못한다는 사실에 당황하였다. 우주를 구성하고 있는 물질과 에너지에 대해 우리가 알 고 있는 것은 4%에 불과하다는 것이다. 이러한 미지의 물질과 에너 지에 대해 우주를 연구하는 과학자들은 암흑물질과 암흑에너지라고 명명하고 연구를 하게 되었다.
1) 암흑물질
암흑 물질의 문제가 우주물리학자들에게 심각한 문제로 등장한 것 은 은하계 내에서 은하 중심부 주위를 회전하는 별의 속도를 관측한 것이 하나의 계기가 되었다. 즉 별의 회전 속도를 관측한 결과는 예 상 보다 너무 빨라서 예측 가능한 은하계의 질량에 근거할 경우, 별 은 은하계의 구심력을 넘어 원심력에 의한 영향을 더 크게 받아 은 하계 중심부로부터 점점 더 멀어지고 결국은 튕겨 나가야 할 것이다.
그러나 관측 결과는 그러하지 않았다. 따라서 관측 결과처럼 별들이 은하계로부터 멀어지지 않기 위해서는 어떤 또 다른 미지의 중력을 일으키는 물질(즉 ‘암흑물질’)이 존재해야 하는 것을 가정해야만 한 다. 그리고 그 분포는 은하보다도 6배나 더 큰 중력장을 형성하는 공 간 속에 은하가 존재하여야 할 정도로 생각되고 있다.
한편 암흑물질로서 중성미자라는 물질이 후보에 올랐었다. 여기서 일단 중성미자에 대해 잠시 살펴보기로 하자. 원래 중성미자는 베타 붕괴를 설명하는 과정에서 등장하였다. 즉 중성자가 양성자로 변환 (이때는 불안정한 중성자가 붕괴하는 것임)하는 베타붕괴 시에 전자
와 반중성미자를 방출하는 것인데, 반대로 에너지가 충분히 공급되 는 경우에는 양성자가 중성자로 변환될 수가 있으며 이때는 양전자 (전자의 반입자)와 중성미자가 방출된다. 그리고 중성미자의 전하는 중성이며 극히 적은 질량을 가지고 있기 때문에 다른 입자들과 거의 상호작용을 하지 않고 투과하며 지구도 그냥 통과할 정도라고 한다. 이러한 중성미자는 태양의 핵반응에서도 만들어지며 그 만들어진 개 수가 1초에 400조개 이상이 되어 우리 몸으로 쏟아지고 있다고 하며, 지구의 자연 방사능으로부터도 1초에 500억개 가량이 만들어지고 있 다고 한다.15)
이러한 중성미자는 초신성의 폭발 시 어마어마한 양이 만들어지면 서 방출된다. 즉 초신성이 폭발하기 직전의 과정에서 별은 내부로 무 너져 들어가는 힘에 의해 내부의 입자들이 중심부로 더욱 압축되고 급기야 원자 구조가 무너지면서 핵의 주위를 돌고 있던 전자들도 양 성자로 구성된 핵으로 밀려들어와 중성자로 변하면서 엄청난 양의 중성미자가 만들어지게 된다. 그리고 이렇게 생성된 어마어마한 양 의 중성미자 에너지가 외부로 확산되며 초신성의 폭발을 이루게 되 고 별의 구성 물질들(탄소, 철 등과 같이 비교적 무거운 생성 원소들) 을 우주 공간으로 널리 퍼뜨리는 것이다. 이러한 중성미자는 1987년
‘SN 1987A’라 명명된 초신성 폭발과 함께 검출 확인되었다.16) 한편 중성미자는 중성을 띄고 있기 때문에 전자기적 상호작용을 하지 않 고 거의 모든 물체를 통과하는 특성을 갖고 있기 때문에 그 존재의 모습을 드러내지 않는 암흑물질의 후보가 되었다. 그러나 우주 구성 총성분에서 차지하는 영향은 대략 0.5% 정도로17) 상대적으로 미미해 서 대부분의 암흑물질을 설명해 주지는 못하는 것으로 생각되고 있다.
그러함에도 실질적인 암흑물질의 후보 물질에 대한 예측은 이루어 15) 이강영, 보이지 않는 세계, 2012, p.117.
16) 노모토 하루요, 초신성 1987A와 별의 성장, 1997.
17) Seife, 현대우주론을 만든 위대한 발견들, 2005, p.181.
지고 있다. 즉 입자물리학을 통해서 그 후보로서의 존재가 이론적으 로 예측되고 있는 바, 우주가 처음 탄생할 때인 우주 나이 10의 -34 승초 정도에서 양성자와 비교해도 매우 큰 질량을 지닌 중성의 원시 입자인 윔프가 탄생하였는데, 이 원시 입자는 우주의 팽창 과정에서 도 비교적 안정되게 존재하였으며, 태초에 별이 형성되는데 크게 기 여하였을 것으로 예측되고 있다. 즉 이러한 원시 입자가 아직 실제로 발견되지 않았다는 것이 문제이긴 하지만, 만일 이러한 입자가 태초 에 만들어진 것이 사실이라면 우주 초기에 공간에 흩어져 있었던 수 소, 헬륨 가스들이 이러한 원시 입자들을 중심으로 비교적 빠르게 뭉 쳐져서 별을 구성하였을 것이며, 이는 우주의 진화 과정을 훨씬 자연 스럽고 매끄럽게 설명하게 되는 것이다. 따라서 입자물리학을 통해 예측되는 우주 태초에 존재했을 원시입자인 윔프와 같은 입자들이 암흑 물질의 강력한 후보가 되었고, 존재한다면 아마도 상대적으로 은하계의 중심부에 가까울수록 보다 많이 존재할 것으로 생각되고 있다.
2) 암흑에너지
천문학자들은 Ⅰa형 초신성을 통해서 우주 공간의 거리를 비교적 정확하게 측정할 수 있게 되었음은 이미 언급하였다. 이러한 Ⅰa형 초신성의 특징을 이용해 천문학자들은 관측을 통해 우주의 팽창 패 턴을 알아보고자 하였다. 그런데 결과는 의외였다. 당초에는 우주의 팽창 속도가 중력에 의해 점차 줄어들 가능성을 예측하였으나, 관측 결과는 우주의 팽창 속도가 과거 보다 더 빨라진 것이다. 이것을 어 떻게 설명할 수 있을까? 우주를 구성하는 물질들에 의해 작용하는 중력을 이겨내고 은하계들로 하여금 서로 보다 멀어지게 하는 것이 있다면 그것은 어떤 형태의 에너지가 될 터인데, 그 에너지는 어떠한 에너지란 말인가? 또한 관측 결과들과 양립하려면 그 에너지는 우주
에 존재하는 구성 성분의 72%를 차지하고 있어야 하는데, 그러한 막 대한 존재의 실체는 어디에 존재하는 것일까? 그러한 미지의 에너지 를 우주물리학에서는 암흑에너지라고 불렀다.
암흑에너지에 대한 하나의 가능성(사실 가장 크고 강력한 가능성) 으로 거론되고 있는 것은, 양자물리학에서 이야기하는 진공이다. 양 자물리학에서 바라보는 진공은 그냥 아무것도 없는 공간이 아니라, 지금 이 순간에도 입자(그 중의 대표적 하나가 전자)와 반입자(그 중 의 대표적 하나가 양전자), 그리고 광자들이 만들어졌다가는 사라지 는 역동적인 공간으로 해석되고 있다.18)19)
진공에서의 전자기적 요동 현상을 입증하는 실험은 1948년 카시미 르에 의해 제안되었고,20) 이후에 실험적으로 확인되었다21)(때문에 그 효과를 ‘카시미르 효과’라고 함). 그 실험에 따르면 두 금속판을 진공 속에서 아주 가까운 거리에 놓게 되면, 두 금속판이 서로 가까워진다 는 것으로서 두 금속판의 중력이 무시될 정도라는 것을 감안하면 이 실험 결과는 매우 특이하고 놀라운 것이었다. 여기에서 두 금속판이 서로 당기는 힘은 두 금속판 사이에서 만들어진 양자 전자기적 요동 의 일부가 제거되기 때문인데(그 이유는 두 금속판 사이에서 만들어 진 양자 전자기적 요동들 가운데 금속판이 있는 곳에서 양자 전자기 장이 0이 아닌 파동들은 활성화되어 금속판을 빠져나가기 때문임), 이러한 경우 상대적으로 두 금속판 사이 내부 압력이 외부 압력에 비해 낮아지면서 두 금속판이 안쪽으로 밀리게 되는 것이다. 결과적 으로 두 금속판이 서로 당겨지게 된 것(사실은 외부의 압력에 의해 안쪽으로 밀린 것임)은 진공에서 만들어지는 양자 전자기적 요동에
18) Seife, 현대우주론을 만든 위대한 발견들, 2005, pp.224∼228.
19) Robinett, Quantum mechanics, 1997, pp.481∼484.
20) Greene, 우주의 구조, 2005, pp.454∼456.
21) Sparnaay, “Measurement of attractive forces between flat plates”, Physica, 24, 1958, p.751.
의해 영향을 받은 것으로, 진공은 더 이상 아무것도 없는 공간이 아 니란 것이다. 양자물리학에서 진공이란 것은 전자-양전자 쌍과 같은 소립자들이 끊임없이 생성되었다가는 사라지는 역동적인 공간인 것 이다. 오늘날 우주물리학자들은 우주 구성 요소의 72%를 차지하며, 현재 우주가 중력으로 인한 수축을 이겨내고 더욱 팽창하도록 밀어 내고 있는 미지의 에너지인 암흑에너지에 대한 가장 강력한 후보로 서 바로 이러한 진공의 에너지를 생각하고 있다.
이와 같은 관점에서 진공의 널린 공간 속에서 전자와 양전자의 쌍 이 무수히 생성되었다가는 사라지는 모습을 상상해 보자. 그것은 존 재하는 공간의 전 영역에서 무에서 유가 창조되고 다시 무로 돌아가 는 실로 역동적이며 에너지가 끊임없이 요동치는 모습이다. 물론 생 성되고 소멸되는 에너지는 단지 전자와 양전자의 쌍만은 아니며, 이 우주(우주를 구성하는 소립자)가 ‘무’의 공간으로부터 창조되었듯이
‘진공’으로부터 온갖 형태의 입자와 반입자들이 탄생과 소멸을 반복 하고 있는 것이다. 그것은 그러한 관점 이전에는 아무런 에너지도 갖 고 있지 않은 정적이고 따분하기까지 할 수 있는 공간으로서의 진공 이, 이제는 활동적인 에너지로 충만한 새로운 공간으로 우리에게 재 인식되고 재탄생하게 된 것임을 의미한다.
이제 이러한 시점에서 진정 중요한 것이 하나 있다면, 이러한 물리 현상이 우리에게 현재 어떠한 영향을 미치고 있고, 또한 앞으로 미치 게 될 것인가의 문제가 될 수 있다. 이러한 현상이 우리 각자가 있는 바로 이곳에서도 계속적으로 벌어지고 있는 일이라면, 그 영향은 의 외로 큰 것일 수도 있다. 본 연구는 바로 그러한 부분에 관심을 갖고 논의를 계속하게 될 것이다. 한편 우리에게 미치는 영향과 관련하여 한 가지 참고로 알아둘 것은 우주 팽창과 관련하여 비록 우주가 팽 창할지라도 우리 주변에 있는 사람들과 물건들과의 거리가 의미 있 게 멀어지는 것은 아니라는 것이다. 그 이유는 비록 거시적 차원에서
다른 은하들과의 거리는 멀어진다고 하더라도, 은하계 내 구성 물질 들은 물질들 간 상호 중력의 영향을 크게 받고 있기 때문에 그 상대 적 위치가 의미 있게 바뀐다고 보기는 어렵기 때문이다.
한편 현대물리학의 지식은 이미 20세기에 과학 기술의 눈부신 성 과를 이루어내며, 인간의 문명적 진화에 큰 영향을 미쳐 왔다. 특히 양자물리학적 관점은 세상을 바라보는 인간의 시야에 새로운 지평을 선사하고 있다. 이제 이러한 관점과 함께 진공의 에너지가 우리 인간 에게 미치는 영향을 좀 더 자세히 검토해 보기로 하자.
Ⅲ
. 양자물리학적 세계관 1. 물질의 속성과 존재 방식
막스 프랑크(Max Planck)는 흑체 복사에너지(빛이 빠져 나오지 못 하는 이상적 물체로부터의 복사에너지)를 설명하면서 복사에너지(빛 에너지)에 일정량의 양자적 단위를 도입하면서 성공적으로 설명을 할 수 있었고,22) 이를 바탕으로 하여 아인슈타인(Einstein)은 빛을 광 자(photon)라고 불리는 작은 양자 상태의 입자로 구성되어 있다는 이 론을 정립 하면서 양자화에 물리적 기본 의미를 부여하였다23)(참고 로 아인슈타인은 빛을 질량이 0이며 가장 빠른 속도를 지닌 존재라 고 가정하며 상대성이론을 만드는 기본 개념으로 삼았음). 이러한 빛 은 입자로서의 특성을 나타내며, 많은 과학자들에게 관심과 연구의 대상이 되었다.
한편 19세기 말과 20세기 초 물리학자들은 커다란 혼란에 빠졌었 22) 강주상, 양자물리학, 2004, pp.5∼12.
23) 강주상, 양자물리학, 2004, pp.15∼16.
다. 그 이유는 빛의 속성을 밝히는 실험에서 파동으로서의 특성을 찾 고자 하면 파동적 특성이 나타나고, 입자로서의 특성을 찾고자 하면 입자로서의 특성이 나타났기 때문이다. 물리학적으로 인간이 정의해 놓은 개념 상 파동과 입자는 양립할 수 없는 다른 존재였기 때문에 빛이 보이는 이러한 이중적 특성은 받아들이기 어려운 것이었다. 그 러나 오늘날에는 빛은 입자도 아니고 파동도 아니면서 이 두 속성을 모두 나타낼 수 있는 제 3의 존재라고 보고 있으며, 단지 관찰자의 의도에 따라 입자로도 보이고 파동으로도 보인다는 것이다.
빛의 이중적 속성이 매우 선명하게 나타나는 대표적인 실험으로는 이중슬릿 실험이라는 것이 있는데,24)25) 이 실험은 관찰자의 의도가 개입하여 대상에 어떻게 영향을 주는 가를 매우 명료하게 설명해 주 고 있다. 이 실험은 시사해 주는 바가 너무 크므로 한 번 자세히 살 펴보기로 한다.
슬릿이라고 하면 종이에 칼을 그었을 때 생기는 가는 틈새와 같은 것이라고 할 수 있다. 이제 조그마한 입자를 발사해서 하나의 슬릿을 통과시키고 일정 거리 뒤에 위치한 스크린에 부딪히게 하는 경우를 상상해 보자. 입자들을 계속 발사해서 하나의 슬릿을 통과시킨 후, 뒤에 위치한 스크린에 부딪치게 하고 그 부딪힌 위치를 확인하는 실 험을 한다면, 슬릿을 통과한 입자들은 스크린에 가는 기둥 모양의 흔 적을 만들어 낼 것이다. 이제 그 슬릿 바로 옆에 또 하나의 슬릿을 만든 후 새로 만든 슬릿으로만 마찬가지로 입자를 통과시킨다면 스 크린에는 이전에 생긴 기둥 모양 옆에 또 하나의 기둥 모양의 흔적 을 만들 것이다. 이러한 특성은 입자로서의 특성을 그대로 나타내는 것이다.
이제는 두 개의 슬릿을 그대로 유지한 채로 빛을 발사하기로 하자.
24) Randall, 숨겨진 우주, 2008, p.209.
25) 다케우치 가오루, 양자론, 2010, pp.64∼70.
빛이 오로지 입자로서의 특성만을 지닌다면 위에서와 같이 두 개의 기둥 모양의 흔적이 스크린에 나타날 것이다. 그러나 실험 결과는 파 동적 특성을 나타냈다. 스크린에 나타난 모양은 마치 하나의 파동이 두 개의 슬릿을 통과한 후 나타내는 간섭무늬(여러 개의 보다 가는 기둥 모양이 차례로 나타나는 무늬)가 나타난 것이다. 이것은 어쨌든 빛이 파동적 특성을 가지고 있음을 나타내고 있는 것이다.
이번에는 과학자들이 전혀 새로운 실험을 하였다.26)27)28) 즉 첫 번 째 양자(빛 덩어리)를 하나 발사해서 이중 슬릿을 통과시키고 스크린 에 흔적이 나온 것을 확인하고는 다시 두 번째 양자를 발사하는 식 이었다. 이 경우 양자 하나가 슬릿을 통과해서 스크린에 하나의 점을 만드는 과정은 오로지 입자가 보이는 특성이었다. 그러나 발사되는 입자가 하나 둘씩 늘어나고 스크린에 부딪히는 흔적이 하나 둘씩 늘 어나면서 스크린에 남겨지는 전체 흔적들의 분포는 다시 간섭무늬와 같은 형태로 나타나기 시작하였다. 이것은 분명히 파동이 중첩되며 만들어지는 분포를 보여주는 것이었다. 이러한 결과는 슬릿을 통과 하는 양자는 파동과 같은 확률적 존재 가능성을 갖고 슬릿을 통과하 며(참고로 이때는 양자가 두 슬릿 가운데 어느 슬릿을 통과하는지는 모르며), 관찰자의 개입인 관찰 행위가 이루어지는 스크린 상에는 최 종적인 부딪힘의 흔적(하나의 점으로 나타나며, 이것은 입자적 특성 임)이 현상으로 나타나고 있는 것임을 말한다. 이 실험이 분명히 밝 히고 있는 것은 양자는 확률적 분포 가능성으로서 존재하고 있는 것 이며 실험에 의한 검출, 즉 관찰자에 의해 스크린에 현상으로 나타나
26) Davisson, “The Diffraction of Electrons by a Crystal of Nickel”, Bell System Tech. J., 7(1), 1928, pp.90∼105.
27) Scully & Drühl, “Quantum eraser: Aproposed photon correlation experiment concerning observation and “delayed choice” in quantum mechanics”, Physical Review A, 25(4), 1982, pp.2208∼2213.
28) Greene, 우주의 구조, 2005, pp.281∼284.
고 있다는 것이다. 참고로 앞서 살펴 본 단일 슬릿(두 슬릿 가운데 하나만 열어서 사용함)을 통과하는 경우는 관찰자에 의해서 이미 통 과 슬릿이 선택 결정된 것이고, 이것은 바로 관찰자의 개입인 관찰 행위가 통과 슬릿에서 이미 이루어지고 그 결과로서 최종적으로 스 크린에 흔적이 남겨지는 것으로 볼 수 있다.
이중슬릿 실험의 결과를 일반화시키면, 대상(실험에서의 양자)은 관찰자가 의도한 선택에 따라 그 결과의 모습을 나타내며, 그 나타나 는 방식은 확률적 분포를 따른다는 것이다. 여기에서 우리가 주목할 것은 관찰자의 선택이라는 것은 결과로서 나타나는 현상을 의미하는 데, 그것은 다양한 가능성들이 확률적 분포로서 잠재되어 있다가 나 타나는 것이다. 따라서 잠재적 가능성을 실재적 현상으로 나타내는 관찰자의 존재가 매우 중요하다고 볼 수 있는 것이다. 이것이 우리 생활에 미치는 함의는 우리에게 존재하는 다양한 가능성들에 대하여 그것을 구체화시키는 존재는 그 상황의 관찰자, 즉 각 개인이라는 것 이다. 앞에 놓인 물을 마실지 안 마실지는 오로지 개인의 선택으로 서, 그것이 실현되는 모습은 선택의 결과로만 나타나는 것이다.
한편 우리가 대상의 존재 방식을 논함에 있어서, 확률적 분포 가능 성으로 존재하는 것이 불가피하다면 이것은 우리의 상식과 많이 다 른 매우 중요한 문제를 야기하는데, 그것은 대상이 불명확하게 존재 한다는 것이다. 즉 위치와 움직임, 시간과 에너지 등이 특정적 모습 이 아닌 다소 모호하고 불확실하게 넓게 퍼져 있다는 것인데 이것을 어떻게 받아들여야 하는가 하는 것이다. 그러나 좀 더 주의 깊게 현 상을 관찰한다면 우리는 자연 현상 자체에 근본적인 불확실성(즉 모 호함)이 반드시 개입하고 있음을 알 수 있다. 예를 들어 움직이는 대 상의 위치를 정확히 파악하기 위해서 측정 장치(보통은 전자현미경 처럼 빛을 투사하고, 반사되는 빛의 반응으로 측정하게 됨)를 들이대 는 순간, 대상의 원래 움직임은 교란되고 만다(즉 이때 운동량이 변
화되며, 때문에 대상의 운동량의 오차가 증대하게 되며, 불확실성과 모호함이 증대하게 됨). 이와 같이 정확한 위치와 그 움직임의 수준 (운동량)에 대한 정확한 측정은 서로 양립될 수 없는 것이다. 마찬가 지로 어떤 에너지를 갖고 작용하는 대상에 대해 작용 시간을 정확히 측정하려는 시도는 대상의 에너지를 교란시켜 정확한 에너지 측정을 방해한다. 이러한 현상은 양자물리학에서 불확정성의 원리로 나타나 는 것인데 대상의 정확한 위치와 운동량은 동시에 정확한 측정이 불 가능하며, 시간과 에너지도 같은 맥락에서 동시에 정확한 측정이 불 가능하다는 것이다. 이것은 측정, 즉 현상을 나타내는 관찰자의 개입 이 근본적으로 상황을 왜곡시키는 특성이 자연에 존재한다는 것이 며, 따라서 자연은 본질적으로 불확실하고 모호한 요소를 지니고 있 는 것이다.
자연 현상이 지닌 확률적 분포 가능성과 불확실한 요소들은 관찰 자로서 개입하는 인간에게 선택의 중요성을 이야기한다. 그 선택을 통해, 다양한 가능성 가운데 하나로서 현상은 나타나며 미래로 향한 새로운 가능성이 열린다. 물론 인간만이 유일한 관찰자는 아니다. 왜 냐하면 이미 가능성은 실현되어 왔기 때문이다. 즉 관찰자의 선택에 의해 세상이 실현되고 있기 때문에 세상이 존재한다는 것 자체가 이 미 우주에서는 관찰자가 실재해 왔음을 이야기한다. 이 문제는 세계 와 현상을 존재하게 하는 원인으로서 너무나 중요한 문제이므로 시 야를 좀 더 넓게 우주적 관점에서 다시 살펴보도록 하자.
2. 우주의 창조와 관찰자
우주는 왜 창조되었는가? 왜 우주는 무에서 창조되었는가는 실로 궁금한 문제이다. 왜 무에서 존재와 비존재가 평형을 이루며 요동치 던 상황에서 갑자기 존재의 모습을 나타낸 것일까? 이것을 이해하기
위해서 하나의 비유를 든다면, 목마른 말의 양쪽 정반대 반대 방향으 로 같은 거리에 먹을 물이 있는 상황을 생각해 볼 수 있다. 목마른 말은 과연 물을 마시기 위하여, 양쪽 가운데 어느 쪽을 선택할 것인 가? 오른 쪽을 선택할 것인가, 왼쪽을 선택할 것인가. 아니면 이러지 도 저러지도 못하고 그 자리에서 고민만 하다가 결국 물을 먹지 못 하고 죽을 것인가. 아마도 말은 한동안 우물쭈물하며 고민하다가 그 냥 어느 한 쪽을 선택하여 물을 마시러 갈 것이다. 이것은 과연 있을 법한가, 아니면 있을 것 같지 않은가. 사실상 이것은 그럴 것 같은 것 이 그렇게 일어난 것이다. 이것은 동전의 앞면과 뒷면이 나올 확률이 50대 50이라고 해도 동전을 던지면 기어코 어느 한 쪽이 나오는 것 과도 같다. 단지 존재의 가능성에서 구체적인 선택을 한 존재가 우주 그 자체가 되고 있는 것이다. 즉 우주 그 자체가 관찰자가 되어 계속 적인 선택을 해 온 것이다.
양자물리학적 관점에서 현상이 나타나기 위해서는 확률적 분포 가 운데 어느 하나가 실현되어야 한다. 그러한 계속적인 선택이 이루어 지면서 별들도 탄생하고 은하계도 탄생하고, 초신성의 폭발과 함께 많은 원소들도 만들어지고 더 나아가 태양계와 이 지구도 탄생한 것 이다. 그리고 그러한 선택의 결과로서 우리 인간도 출현한 것이다.
이러한 과정은 오늘날을 사는 모든 인간들에게도 마찬가지로 적용되 어 인간이란 존재도 본질적으로 관찰자로 존재한다는 것을 말하고 있다. 인간 또한 관찰자로서 현 상황에서 선택하고 실현하면서 미래 의 가능성을 새롭게 열어가는 창조자인 것이다.
세상을 열어가는 주체이자 관찰자로서 인간에게 가장 중요한 존재 는 바로 인간 자신이라고 할 수 있다. 그리고 그러한 인간이 만들어 가는 대상은 바로 지금 여기에서 우리 개개인을 둘러싸고 있는 세상 인 것이다. 따라서 지금 여기에서 우리를 둘러싸고 있는 대상을 이해 하는 것은 대상에 대한 관찰자이자 창조자인 인간에게 매우 중요한
문제이다. 그런데 우리와 가장 가깝게 우리를 둘러싼 일차적 대상은 바로 다름 아닌 허공이요, 진공인 것이다. 그러한 진공이 우리와 가 장 가까이 하고 있다는 것은, 가장 가까이서 우리와 어떠한 영향을 주고받을 준비를 하고 있다는 것이다. 과연 진공은 우리에게 어떻게 연관될 수 있고 어떻게 영향을 주고받는 존재가 되고 있는가? 이것 은 매우 흥미로운 주제이며, 이제 이것에 대한 이야기를 계속 이어가 기로 한다.
3. 진공 에너지에서 생성되는 소립자와 신경계와의 관계
오늘날 우주물리학의 최대 관심사 가운데 하나는 바로 암흑에너지 이다. 그 이유는 우주 구성 성분 가운데 절대적 다수인 72%를 차지 하고 있으면서도, 그것에 대한 실체는 확실히 알려진 것이 없기 때문 이다. 그런데 양자물리학은 그러한 암흑에너지에 대한 강력한 후보 로서 진공의 에너지를 이야기하고 있다.
진공은 아무 것도 없는 텅 빈 공간이라기보다는 끊임없이 소립자 들이 만들어졌다가는 사라지는 역동적인 에너지의 공간이다. 그리고 그러한 공간 에너지가 지금 현재의 우주로 하여금 인력으로 작용하 는 중력에 의한 수축을 이겨내고 팽창을 지속시키는 힘으로 작용하 고 있는 것으로 생각되고 있다. 그렇다면 이러한 공간, 즉 진공 속에 서 만들어지는 입자들에는 어떠한 것들이 포함되는가? 진공 속에서 만들어졌다가 사라지는 입자에는 전자와 양전자의 쌍, 쿼크와 반쿼 크의 쌍을 포함하여 다양한 소립자들이 포함되어 있는 것이다. 그런 데 여기에서 실질적으로 중요하게 고려해야 할 부분은 이러한 입자 들이 끊임없이 우리 내부와 우리 주변에서 생성되고 소멸하면서 존 재하고 있다는 것이다. 만일 우리가 이러한 입자(또는 반입자)들과 영향을 주고받을 수만 있다면 우리에게는 전혀 새로운 선택의 가능
성이 열리는 것이다. 그것도 무궁무진하게 존재하는 진공의 에너지 로부터 만들어지는 소립자들과 교감하며 그 에너지를 활용할 수만 있다면, 그것은 완전히 새로운 에너지 자원으로서 인류의 미래에 지 대한 영향을 미칠 가능성까지도 생각해 볼 수 있는 것이다. 관건은 그러한 에너지를 어떻게 감지하고 의도대로 활용할 수 있을 것인가 하는 것인데, 거기에는 우리 몸을 구성하고 있는 요소들 가운데 특히 정보를 감지하고 처리하는 핵심 단위로서 자리 잡고 있는 신경계에 서 그 실마리를 찾아볼 수 있다.
이와 관련하여 흥미로운 사실을 하나 이야기해 보기로 한다. 지구 와 태양 사이에는 텅 빈 것 같지만 사실은 태양풍이라고 하는 태양 으로부터 날라 온 입자들로 가득하다. 즉 태양풍은 높은 열에너지로 인해 태양의 중력권을 탈출한 고에너지 전자와 양성자로 구성되는 데, 이러한 입자들이 우주비행사들에게 감지된다고 한다. 그런데 우 주비행사들은 이 입자들을 눈을 뜨고 볼 수 있는 것이 아니고, 눈을 감았을 때 섬광과 같은 것으로 보인다는 것이다. 이 입자들은 시각 신경계 주변의 액체와 반응하고 그 반응을 신경계가 감지한 후 뇌의 신경망을 통해 정보가 처리되는 일련의 과정을 통해 뇌신경계에 의 해 지각되는 것이다(참고로 태양풍에 과도하게 노출되면 강력한 에 너지로 인한 치명적인 손상 때문에 사망할 수도 있음).29)
신경과학을 통해 우리는 신경계라고 하는 것이 미세한 정보 감지 및 처리와 지각을 가능하게 한다는 것을 알고 있다. 인체의 신경계가 태양풍의 전자들과 양성자들을 감지한다면 진공에서 만들어지는 입 자들(전자와 양전자들)을 감지하고 지각할 개연성에 대해서도 생각 해 볼 수 있다. 한편 복잡한 신경 다발로 구성된 뇌를 통해서 뇌파가 생성된다는 것을 우리는 알고 있는데, 이것은 신체 접촉 없이 오로지 파장의 형태로 외부에 영향을 미칠 수 있을 개연성을 시사하며, 따라 29) Rowe et al., How The Universe Works [Blu-ray DVD], MMX Discover Communications..
서 진공에서 만들어지는 미세한 입자들에 대해서도 무선적으로 떨어 진 공간을 넘어 영향을 미칠 개연성을 생각해 볼 수 있는 것이다. 따 라서 이 시점에서 하나의 논제를 제안하는 바, 신경과학에서 다루는 신경계가 과연 미세 소립자들(진공의 에너지로부터 만들어지는 입자 들을 포함)과 어떻게 교류할 수 있는가에 대한 것으로 이제 이 문제 에 대해 살펴보기로 한다.
Ⅳ
. 신경과학과 생명전자의 발견
2012년 11월 12일에 있었던 글로벌사이버대학교 이승헌 총장의 강 연은 나에게 매우 인상 깊은 감동을 주었다. 그것은 세상을 이해하는 새로운 관점을 가능하게 하였다. 그것은 진공이 포함하고 있는 무한 한 에너지의 실체를 어떻게 인간이 활용할 수 있는가에 대한 실증적 가능성을 확대시켜 주는 경험이었다.
강연 내용은 인간이 기(氣)라고 하는 생명에너지(이승헌 총장은 이 것을 ‘생명전자(Life Particles)’라고도 명명함30)31))를 활용할 수 있으 며, 그 활용이 인간의 뇌를 바꾸고, 나아가 인류의 문명을 바꿀 수 있 다는 것이다. 그리고 인간이 기를 느끼면서 경험하는 자력감은 혈액 속의 헤모글로빈에 포함된 철분 성분이 자석과 같은 역할을 하면서 그 밀고 당기는 자성을 통해 느끼는 감각이라는 것이다. 설명은 간단 하였으나 실제 경험하는 내용과 함께 다가오는 이해는 너무도 명료 하였다. 실상 그러한 기의 느낌을 자력감으로 느끼는 것은 어렵지 않 다. 이것 또한 이승헌 총장에 의해 널리 알려진 방법인데, 일단 손과 손목을 가볍게 흔들어 준 후, 손목을 반짝반짝 하는 동작을 취하면서 30) 이승헌, 생명전자의 비밀, 2011, pp.26∼27.
31) 이승헌, 변화, 2013, p.73.
왼쪽 오른쪽으로 회전시키며 반복하여 돌려준다. 그리고 계속해서 속도를 점점 높여 간다. 그리고는 멈춘 후 손바닥을 마주한다. 그리 고 천천히 좁혔다 넓혔다 해 보거나, 손바닥을 마주 보게 한 상태에 서 서로 돌려준다. 그러한 동작을 천천히 하게 되면, 자연스럽게 의 식을 손과 손바닥에 집중하게 되면서 어떤 밀고 당김과 같은 전기적 자기적 힘을 느끼게 된다.
이러한 현상은 처음 느껴보는 사람에게는 신기한 현상이겠지만, 느껴지는바 그대로 우리 몸에서 당연히 일어날 수밖에 없는 자연 현 상을 사람이 느끼고 있는 것만은 분명하다. 그렇다면 그 기제는 무엇 일까? 그 기제에는 신경과학의 원리가 작용하고 있는데, 그 과정을 하나하나 살펴본다면 다음과 같다.
우선 손을 한 쪽 방향으로 흔들어 주면 그 쪽으로 혈액이 몰린다.
그리고 그 몰린 혈액에 포함된 철분 성분이 자력감과 같은 느낌(기감 -氣感-이라고 명명할 수 있는 것)을 갖게 한다. 그런데 그 느낌의 실 체는 사실상 혈관 주위에 분포된 말초신경을 통해 감지된 전기신호 가 신경계통을 타고 뇌에 전달됨으로써 그러한 느낌(氣感)을 갖게 되 는 것이다. 그리고 그러한 의식 후 다시금 운동신경을 통해 정보가 손으로 보내지고, 손에 집중하며 감각을 더욱 그 손에 모을 수 있는 것이다. 즉 그 일련의 과정을 다시 정리해 보면 몸에서 일어나는 동 작이나 힘의 작용(精)이 피(血)를 집중시키고, 그것을 통해 에너지(氣) 를 느끼고(神), 의식하는(心) 과정이 일어나는 것이다. 이승헌 총장은 뇌교육의 역사적 뿌리인 단학 수련을 이야기하면서 그러한 정보 전 달의 역과정이 심기혈정(心氣血精)이라고 표현되는 과정을 통해 또 한 일어날 수 있다고 하였는데,32) 실상 이러한 역과정의 정보 전달 체계가 작용하면서 집중은 강화되고 따라서 기를 느끼고 그 기를 느
32) 마음(心)은 에너지(氣)를 생성하므로 모든 에너지는 마음의 표현이다. 몸속의 에너지(氣)가 응축되면 이것은 몸속 생명력의 표현인 피(血)가 된다. 피(血)는 몸과 물질(精)을 만드는 생명력이다.(이승헌, 단학, 1992, pp.102∼103.)
끼는 부위에 더욱 강한 힘이 모아질 수 있기도 하는 것이다.
상기의 기제를 설명함에 있어서 우리가 주목할 부분은 바로 혈관 과 신경계와의 관계인데, 신경계가 집중되어 있으면 그곳에는 많은 에너지가 필요하기 때문에 혈관도 집중 분포하게 되며 영양성분과 산소를 공급하게 된다. 한편 혈관이 집중되면 거기에는 혈액 속의 철 분 성분의 영향으로 많은 자석이 분포하는 효과를 나타낸다. 따라서 전자기적 감지 능력이 확대된다. 이것은 집중하면 감지 능력이 확대 될 수 있음을 의미한다. 그리고 보다 더 민감한 감지기로서 작용할 신경계통(최종적으로 감지는 신경계통을 통해 이루어짐)이 집중된 곳이 있다면 그곳에서는 전기적 신호나 정보가 감지될 확률이 확대 된다. 감지된다는 의미는 한편으로 조절가능성이 높아진다는 의미이 기도 하다. 우리의 뇌는 지금 내 앞에 있는 컵의 물을 마실지 안 마 실지를 결정하듯이 지금 코를 통해 숨을 들이마실지 안 마실지를 결 정할 수 있다. 또한 눈을 감고 뇌 안을 들여다보면서, 즉 상상하면서 온갖 결정을 내릴 수도 있다. 또한 인간의 뇌에서 발생하는 뇌파를 조절하여 간단한 스위치 조작도 가능하다는 것이 알려져 있다. 따라 서 우리는 감각을 섬세하게 훈련해 갈수록 미세한 조절 능력을 확대 하게 될 것이 분명하다. 우리는 이 시점에서 다시 한 번 신경계의 능 력을 주목할 필요가 있다. 만일 신경계가 집중과 훈련을 통해 보다 섬세한 감지 능력을 갖게 된다면 진공에서 발생하는 미세한 전기적 신호들을 감지하고 조절할 수 있는 능력을 갖게 될 가능성을 생각해 볼 수 있다.
한편 이승헌 총장이 이야기하는 기를 느끼고 활용하는 방법을 생 각해 본다면 논리의 전개는 의외로 간단하다. 즉 우리가 심기혈정의 과정을 통해 우리 몸에서 기를 느끼고 활용할 수 있다면, 그것을 도 구로 하여 우리 주변을 감도는 에너지의 존재를 느끼고 활용하는 것 이 보다 수월해 질 것이다. 내 몸 일부의 극성을 플러스로 조절하면
마이너스의 에너지를 부를 것이고, 그 반대 또한 가능할 것이다. 따 라서 이승헌 총장이 제시하는 관점에 따른다면 단지 내 몸을 간단하 게 조절하는 방법만으로 우리 주변을 감도는 전자기적 에너지를 활 용할 수 있음을 의미한다. 더 나아가 이러한 관점을 진공 속에서 무 수하게 만들어지는 에너지, 즉 예를 들어 전자와 양전자가 만들어졌 다가 다시 쌍소멸하는 무수한 가능성들에 대해 생각해 본다면, 우리 는 단지 우리 몸을 전기적으로 조절함을 통하여 어느 한 쪽 극성의 입자를 받아들이고 활용할 수 있다는 것을 생각해 볼 수 있다. 우리 뇌는 너무나 탁월하므로 단지 에너지(氣)를 끌어당기거나 밀어 보낸 다는 마음만으로 이러한 과정이 이루어질 수 있도록 프로그램(실질 적으로는 훈련)할 수도 있을 것이다.
이승헌 총장은 매우 독특한 개념을 창조하였는데, 바로 생명전자 라고 하는 것이다. 이승헌 총장은 고도의 수련(결과적으로는 뇌 변화 와 뇌 활용과정임)을 통하여 체험적으로 자신의 몸과 주변에서 일어 나는 에너지(氣)의 변화와 작용 원리를 통찰하고 터득하였는 바, 우 주공간을 이러한 생명전자가 가득 채우고 있고, 우리가 마음만 먹는 다면 언제든지 이러한 생명전자를 활용할 수 있다고 하였다. 그리고 이러한 생명전자의 실체는 양자물리학에서 이야기하는 소립자라고 하였다.33) 이러한 개념은 물리학을 공부한 저자가 현대의 양자물리 학적 관점에서 바라볼 때 너무나 정확하고 놀라운 통찰력이 아닐 수 없다. 우주를 생명전자가 가득 채우고 있다는 것은 개념적으로 양자 물리학에서 이야기하는 진공 에너지(우주를 가득 채우고 있는 에너 지)의 개념과도 너무나 잘 일치하고 있기도 하다.
진공 에너지에 대해 다시 한 번 살펴보면, 적어도 현 시점에서 -현 대의 우주물리학과 양자물리학적 관점에서- 이 진공 에너지라고 하 는 개념은 우주의 72%를 구성하는 압도적인 분포의 에너지(즉 암흑 33) 이승헌, 생명전자의 비밀, 2011, pp.26∼27.
에너지)에 대한 가장 가능성이 높은 후보로 자리하고 있다. 또한 그 진공 에너지는 무수히 많은 입자와 반입자들이 만들어졌다가는 사라 지는 에너지의 원천이기도 하다. 한편 이승헌 총장은 우주공간을 가 득 채우고 있는 소립자이며 우리가 마음만 먹으면 얼마든지 가져다 쓸 수 있는 에너지의 존재를 이야기하면서 이것을 ‘생명전자’라고 명 명하였다. 이것은 이승헌 총장의 자각을 통해서 통찰한 생명전자의 실체가 바로 진공에서 만들어지는 무수한 입자들임을 말하고 있다는 것을 시사한다. 물론 꼭 진공으로부터 만들어진 입자가 아니더라도 이미 우리를 둘러싼 공간 속에는 무수한 소립자들이 존재하고 있으 며, 각 물질들을 구성하는 입자들 또한 소립자들의 결합을 통해 구성 되어 있으므로 이승헌 총장의 표현대로 모든 것이 생명전자로 이루 어져 있다고 할 수도 있는 것이다.34)
우리가 이 시점에서 고려해야 할 중요한 부분이 있다면, 그것은 그 러한 정보가 우리에게 어떠한 영향을 미치고 어떻게 도움을 주게 될 것인가 하는 것이다. 이것에 대해서는 생명전자의 활용에 대해 오랜 시간 동안 연구해 온 이승헌 총장의 이야기에 주목해 보는 것이 도 움이 될 수 있다. 특히 이승헌 총장은 뇌교육이라는 훈련에 의해 뇌 신경계를 발달시킬 수가 있고, 우리 주변의 에너지를 감지하고 활용 하는 수준을 높일 수 있다고 이야기한다. 신경과학적 관점에서 바라 보면 우리는 훈련을 통하여 신경계의 그물망을 보다 촘촘히 발달시 켜 가면서, 집중을 통해 감지 수준을 높여갈 수 있으리라 생각된다.
그리고 우주 공간에서 보다 투과력이 높은 미세 에너지(예: 심지어 중성미자는 다른 입자들과 상호작용을 거의 하지 않고 지구를 통과 할 정도)에 대한 감지의 경우를 예로서 생각해 본다면 보다 촘촘하고 섬세한 신경계의 그물망을 활용할 때, 그나마 보다 수월하게 감지 가 능할 것이고, 또한 의식을 집중할수록 감지 수준을 보다 높일 수 있 34) 이승헌, 생명전자의 비밀, 2011, p.27.
을 것이다. 그리고 감지 수준을 계속 높여 나갈수록 보다 미세하거나 근원적인 소립자들을 만나게 될 것이다. 여기에서 가장 근원적인 수 준의 소립자들은 우주 초기에 진공의 공간으로부터 만들어진 종류의 높은 에너지 수준의 입자들이 될 것이다(그러나 우주 초기에 비해 진 공 에너지의 밀도는 공간의 팽창과 함께 지속적으로 낮아져 왔음).
따라서 그러한 우주 초기 상태에 해당하는 입자들은 고에너지 수준 이므로, 신경계에 의해 감지될 때 매우 강렬하게 느껴질 것이다. 한 편 이승헌 총장은 생명전자의 느낌에 대해 뇌가 느끼는 강렬한 빛으 로 가장 맑고 순도가 높은 에너지의 느낌을 ‘생명전자태양’이라고 상 징적으로 표현하고 있다.35) 여기에서 ‘태양’이라는 표현을 쓴 것은 그 느낌이 태양처럼 그 무엇보다도 밝고 그 무엇보다도 강력함을 표현 한 것이라고 볼 수 있다. 이러한 느낌을 주는 생명전자의 실용적 가 치는 감지 가능할 때 비로소 활용 가능성 또한 높아질 수 있게 될 것 이다.
여기에서 더욱 놀라운 사실을 하나 이야기하고 싶다. 그것은 생명 전자는 있는 것이고 그것을 내가 비록 완전하게 감지할 수준이 안 된다고 하더라도 그것을 부른다면(즉 뇌가 소립자의 전기 자기적 특 성에 따라 선택한다면) 그것은 반응할 수밖에 없다는 것이다. 이것은 마치 우리에게 공기가 보이지는 않지만, 공기의 존재를 믿고(사실은 믿을 필요도 없지만, 어떤 행동을 동기화하려면 일단 믿음이 필요하 므로) 숨을 크게 들이 마시면 폐에는 보다 많은 공기가 들어오는 것 과 같은 것이다. 따라서 이러한 사실을 알게 된다면 앞으로는 누구나 생명전자의 존재를 인정할 뿐만 아니라 그 활용을 당연시하는 시대 가 올 것이다.
생명전자의 가치는 그것이 특히 인간의 신경시스템에 의해 감지되 고 활용될 수 있다는 것이다. 특히 인체의 신경시스템에 긍정적으로 35) 이승헌, 생명전자의 비밀, 2011, pp.100∼102.
작용할 수 있다는 것인데, 생명전자는 인체에 유입되어 신체를 활성 화시키는 생명에너지로 활용되며, 궁극적으로는 뇌의 기능을 활성화 시키고 극대화시키는 방향으로 활용될 수 있다는 것이다. 인류는 역 사를 통하여 문명을 새롭게 창조해 왔다. 그런데 보다 정확히는 인류 의 뇌가 새로운 문명을 창조해 왔다. 따라서 고도의 신경망인 뇌를 통하여 공간 속에 거의 무진장하게 존재하는 에너지 입자들(거의 무 한히 펼쳐진 진공으로부터 발현되는 에너지 입자들을 고려해 봄)인 생명전자를 활용한다면 세상을 창조하는 뇌의 능력은 쓰는 만큼(즉, 생명전자 에너지를 쓰는 만큼) 활성화를 이룰 것이고, 활성화의 정도 와 수준에 따라 인류는 과거에 경험해 보지 못한 새롭고도 놀라운 문화적 변화와 문명의 창조를 이룩할 수도 있다고 생각한다. 이러한 측면은 그동안 이승헌 총장이 바로 생명전자(氣)의 활용과 뇌의 활용 을 의미심장하게 강조하며, 그것이 인류에게 새로운 문명 창조의 원 동력이 될 것임을 말해 온 이유이기도 할 것이다.36)37) 우리는 이제 생명전자의 활용이 만들어낼 수 있는 새로운 문명시대를 이야기하 며, 지금까지 본 논문을 통하여 살펴본 내용들의 함의를 정리해 보기 로 한다.
Ⅴ
. 생명전자의 활용과 새로운 문명시대의 시작
인류 문명의 변천사를 보면 바로 에너지 활용의 변천사라고 할 수 있다.38) 고대 그리스 신화에서는 프로메테우스가 인류에게 불과 문 명을 가져다주었다고 하였는데, 이것은 불로 상징되는 에너지가 곧
36) 이승헌, 힐링소사이어티, 2001, p.196.
37) 이승헌, 뇌 안의 위대한 혁명 BOS, 2007, p.273.
38) Rifkin, 엔트로피Ⅰ, 1984, pp.85∼103.
