과학의 변방에 선 거대한 질문...

다음 글은 책 “빅뱅 너머의 우주”에서 발췌한 제1장 전문입니다.

이 장은 전체 작품의 전제가 되며, 우주의 기원이라는 문제에 직면했을 때 실증과학의 한계를 검토하는 데 중점을 둡니다. 이는 물리학, 철학, 의식의 교차점에 관심이 있는 사람이라면 누구에게나 필수적인 비판적 관점입니다. 독자 여러분의 일독을 권합니다.

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저자: Aiden Lee, THE LIVES MEDIA 설립자

제1장: 과학의 변방에 선 거대한 질문 – 그물과 대양의 침묵

1. 이론의 붕괴점

빅뱅 이야기는 부인할 수 없는 하나의 관측에 근거하여 세워졌다. 바로 우주가 팽창하고 있다는 사실이다. 은하들은 마치 태초의 폭발에서 나온 파편들처럼 서로에게서 멀어지고 있다. 이 사실로부터, 과학자들은 매우 논리적인 작업을 했다. 그들은 ‘필름을 되감았다’. 만약 모든 것이 멀어지고 있다면, 과거에는 그것들이 더 가까이 있었음에 틀림없다. 과거로 거슬러 올라갈수록, 우주는 더 수축하고, 더 뜨거워지며, 더 밀도가 높아진다.

그 필름을 계속 되감아 보자. 백만 년, 십억 년, 그리고 백삼십억 년 전으로. 마침내, 필름은 우리를 하나의 시작점, 모든 것이 시작되기 전의 단 하나의 프레임으로 이끈다. 물리학자들은 그 점을 ‘특이점(singularity)’이라 부른다. 그것은 인간의 마음을 압도하는 개념이다. 즉, 우리 우주의 모든 물질, 에너지, 공간, 그리고 시간까지도, 크기가 없고 무한히 뜨거운 단 하나의 점으로 압축되어 있었다는 것이다.

그리고 바로 여기에서, 과학의 위대한 이야기는 갑자기 멈춘다.

왜냐하면 특이점에서는, 우리가 아는 모든 물리 법칙—아인슈타인의 상대성 이론에서 양자역학에 이르기까지—이 모두 붕괴하기 때문이다. 한때 우주를 완벽하게 묘사했던 방정식들은 갑자기 무의미해진다. 그것들은 계산할 수도, 예측할 수도, 어떠한 답도 내놓을 수 없다. 모든 것이 불확정적으로 변한다.

우리가 “빅뱅 이전에는 무엇이 있었는가?”라고 물을 때, 우리는 사실 필름 밖에 있는 무언가에 대해 묻고 있는 것이다. 하지만 물리학에게 있어, 시간 자체가 폭발에서 태어나기도 전에는 ‘이전’이라는 것이 존재하지 않는다. 시간과 공간은 우주의 일부이며, 그것들은 빅뱅과 함께 창조되었지, 그 이전에 존재했던 것이 아니다. 따라서, 이 모델의 논리에 따르면, “빅뱅 이전”이라는 질문은 “북극의 북쪽은 무엇인가?”라고 묻는 것과 같이 무의미한 질문이다.

이것은 회피가 아니다. 이것은 과학의 정직하고 심오한 고백이다. 그것은 우리에게 이렇게 말하고 있다. “나의 도구, 즉 물리 법칙과 수학은, 폭발 후 0.000…1초의 순간부터만 유효하다. 시점 0, 혹은 시점 0 이전에 일어난 일은 나의 이해 범위를 벗어난다. 나의 지도는 여기서부터 시작된다.”

물리 법칙이 침묵하는 곳은 장벽이 아니라, 하나의 문턱이다. 그것은 우리의 시공간에 기반한 이론들이 닿을 수 없는 근원적인 실재가 있음을 보여준다. 그것은 최초 원인의 존재를 부정하는 것이 아니라, 단지 그 원인이 현재의 도구들의 손이 닿지 않는 곳에 있음을 인정할 뿐이다.

그리고 바로 그 지도가 끝나는 곳에서, 우리의 여정은 비로소 시작된다.

2. 확장된 감각들

태초부터, 인간은 언제나 자신의 한계를 넘어서고자 갈망해왔다. 우리에게는 날개가 없었기에 비행기를 만들었다. 우리는 깊은 바닷속을 헤엄칠 수 없었기에 잠수함을 만들었다. 그리고 맨눈으로는 우주를 꿰뚫어 볼 수 없었기에, 우리는 더 위대한 눈을 만들어냈다.

갈릴레오가 처음으로 그의 조악한 망원경을 하늘로 향했을 때, 그는 혁명적인 일을 해냈다. 그는 인류의 시각을 ‘확장’시킨 것이다. 광학 망원경은 우리가 더 멀리 볼 수 있게 해주고, 현미경은 우리가 미시 세계를 더 깊이 들여다볼 수 있게 해준다. 관측 과학의 모든 위대한 발명은, 본질적으로, 기존 오감의 증폭이자 확장이다.

아레시보의 거대한 전파 망원경은 눈이 아니다. 그것은 태초 우주의 전파 속삭임을 듣는 거대한 귀다. LIGO 중력파 탐지기는 보지도, 듣지도 않는다. 그것은 마치 초민감한 손가락이 물결치는 수면에 닿는 것처럼, 시공간 자체의 미세한 진동을 ‘감지’한다.

우리는 비범한 도구들을 만들어냈지만, 그것들은 여전히 동일한 기본 원리에 따라 작동한다. 즉, 환경으로부터 물리적 신호를 수신하여 그것을 우리 오감 중 하나가 처리할 수 있는 정보로 변환하는 것이다. 그리고 이것이 바로 종종 간과되는 핵심이다.

전파 망원경은 성운이나 퀘이사를 ‘보는’ 것이 아니다. 그것은 단지 특정 방향에서 오는 전파의 강도에 대한 무미건조한 데이터 흐름을 기록할 뿐이다. 그 원시 데이터는, 그 자체로는 우리에게 아무런 의미가 없다. 그것은 ‘번역’이라는 단계를 거쳐야 한다. 과학자들은 컴퓨터를 사용하여 다른 에너지 준위, 다른 주파수에 다른 색을 할당한다. 예를 들어, 낮은 에너지 영역에는 빨간색을, 높은 에너지 영역에는 파란색을 부여하는 식이다. 우리가 과학 잡지에서 감탄하는 화려하고 장엄한 우주의 사진은, 만약 우리가 그곳으로 날아간다고 해도 사람의 눈으로 볼 수 있는 것이 아니다. 그것은 색채 지도이며, 하나의 해석이며, 전파의 언어에서 시각의 언어로의 번역이다.

원시 데이터는 언제나 낯선 언어다. 전파, X선, 감마선… 그것들은 색도, 소리도 없다. 그것들은 단지 전자기장의 진동일 뿐이다. 지극히 좁은 빛의 스펙트럼을 감지하도록 진화한 우리 생물은, 그것들을 상상할 방법을 ‘발명’해야만 했다. 우리는 그것을 이해하기 위해 보이지 않는 것에 색을 칠했다.

이것이 그 이미지들의 가치를 떨어뜨리는 것은 아니다. 오히려, 그것은 인간 창의성의 증거다. 하지만 그것은 또한 우리의 한계에 대한 심오한 진실을 드러낸다. 도구가 아무리 정교하더라도, 우리는 여전히 오감의 세계에 묶여 있다. 외부 우주에 대한 모든 데이터, 모든 정보는, 결국 우리가 보거나, 듣거나, 만지거나, 맛보거나, 냄새 맡을 수 있는 무언가로 변환되어야만 한다. 우리는 마치 단 하나의 언어밖에 모르는 사람과 같다. 이 세상의 모든 책은, 어떤 언어로 쓰여 있든, 결국 그의 모국어로 번역되어야만 하는 것이다.

우리의 도구들은 물질 세계—입자, 파동, 상호작용력의 세계—를 탐사하기 위해 탁월하게 설계되었다. 그것들은 그 목적을 위한 완벽한 도구다. 하지만 문제는 이것이다. 만약 그 물질 세계 바깥에 존재하는 실재, 전파를 방출하지 않고, 빛을 반사하지 않으며, 물리적 진동을 만들어내지 않는 실재가 있다면, 우리는 어떻게 그것을 알 수 있을까?

우리는 마치 선천적인 색맹이 ‘빨강’이라는 개념을 이해하려 애쓰는 것과 같다. 그는 빨간색 빛의 파장을 정확히 측정하는 기계를 만들 수 있다. 그는 빨강에 대한 물리적인 모든 것을 알 수 있다. 하지만 그는 결코 그것을 경험할 수는 없을 것이다.

어쩌면, “빅뱅 이전에는 무엇이 있었는가?”와 같은 거대한 질문에 직면했을 때, 인류 또한 비슷한 처지에 있는 것은 아닐까? 어쩌면 우리는 자로 감정을 재고, 저울로 생각을 달려고 하는 것은 아닐까?

아마도, 빅뱅의 순간 이전에 우리가 우주로부터 받는 침묵은 그곳에 아무것도 없기 때문이 아닐 것이다. 그보다는, 그곳의 실재가 우리의 모든 확장된 감각들이 듣도록 설계되지 않은 언어로 ‘말하고’ 있기 때문일 것이다.

3. ‘맹점’에 붙여진 이름들

과학에서 가장 용감한 일 중 하나는 “나는 모른다”고 인정하는 것이다. 하지만 실제로는, 인간의 본능은 모든 것에 이름을 붙이는 것이다. 심지어 자신의 무지에 대해서조차도. 우리의 도구가 우주를 향하고 기대했던 신호를 받지 못했을 때, 우리는 그것을 ‘관측 방법의 맹점’이라고 부르지 않는다. 대신, 우리는 그것에 매우 과학적이고 매우 신비롭게 들리는 이름을 붙인다.

현대 우주론의 가장 큰 미스터리 중 하나인 암흑물질(Dark Matter)을 살펴보자. 이야기는 천문학자들이 나선 은하를 관측하면서 시작된다. 눈에 보이는 물질(별, 가스, 먼지)의 양에 근거하여, 그들은 은하의 바깥쪽 가장자리에 있는 별들이 중심 근처의 별들보다 훨씬 느리게 회전해야 한다고 계산했다. 그렇지 않으면 은하 밖으로 튕겨 나갈 것이기 때문이다. 하지만 현실은 충격적이었다. 그것들은 마치 보이지 않는 어떤 힘이 그들을 붙들고 있는 것처럼, 비합리적으로 빠르게 회전하고 있었다.

수많은 다른 경우에서 옳다고 증명된 뉴턴과 아인슈타인의 중력 이론은, 은하 규모에서는 실패한 것처럼 보였다. 이 모순에 직면하여, 과학계에는 두 가지 선택지가 있었다. 하나는, 우리의 중력 이론이 불완전할 수 있음을 인정하는 것. 다른 하나는, 그곳에 우리가 볼 수 없는 무언가가 틀림없이 존재한다고 가정하는 것이다.

그들은 두 번째 방안을 선택했다. 그들은 그 보이지 않는 것에 ‘암흑물질’이라는 이름을 붙였다. 그것은 빛을 내지도, 반사하지도 않으며, 어떤 종류의 전자기 복사와도 상호작용하지 않는 기묘한 물질이다. 그것은 우리의 모든 망원경 앞에서 완전히 ‘투명’하다. 그것의 존재는 그것이 일반 물질에 미치는 중력 효과를 통해 간접적으로 추론될 뿐이다. 현재 계산에 따르면, 이 신비한 물질은 우주 전체 물질 질량의 85%를 차지한다. 이는 우리가 볼 수 있는 모든 것—모든 별, 은하, 행성—이 거대한 빙산의 아주 작은 일각에 불과하다는 것을 의미한다.

비슷한 이야기가 암흑에너지(Dark Energy)에서도 일어났다. 과학자들이 우주의 팽창이 느려지기는커녕 오히려 가속되고 있다는 것을 발견했을 때, 그들은 또 다른 난제에 직면했다. 모든 것을 서로에게서 멀어지게 하는 ‘반중력’처럼 작용하는 어떤 에너지가 틀림없이 존재해야 했다. 다시 한번, 그들은 현재의 우주 모델을 의심하는 대신, 그 신비한 반발력에 ‘암흑에너지’라는 이름을 붙였다.

그리고 물론, 블랙홀(Black Hole)도 있다. 그것은 중력이 너무 강해서 빛을 포함한 그 무엇도 빠져나올 수 없는 시공간 영역이다. 정의상, 우리는 블랙홀을 직접 관측할 수 없다. 우리는 그것이 주변의 별과 물질에 미치는 영향을 관측함으로써만 그것의 존재를 추론할 수 있다. 그것은 어두운 영역, 그곳으로부터 어떤 정보도 우리에게 돌아올 수 없는 지점에 붙여진 이름이다.

암흑물질, 암흑에너지, 블랙홀. 이 이름들은 우리가 구체적인 실체를 확인한 것 같은 느낌을 준다. 하지만 한 걸음 물러서서 문제의 본질을 바라보면, 우리는 공통된 패턴을 발견하게 된다. 세 가지 모두 우리가 관측했지만 우리가 ‘보는’ 것으로는 설명할 수 없는 ‘효과’에 붙여진 이름들이다.

물리학에서 ‘암흑’이란 사실상 ‘우리는 이해하지 못한다’는 의미다.

어쩌면 ‘암흑물질’은 새로운 입자가 아니라, 단지 우리의 중력이나 우주 동역학에 대한 이해 부족에 붙인 이름은 아닐까? 어쩌면 ‘암흑에너지’는 신비한 에너지가 아니라, 단지 우리가 아직 발견하지 못한 거시적 규모의 법칙들의 표현은 아닐까? 그리고 어쩌면, 물질의 무한한 붕괴라는 상상을 동반하는 ‘블랙홀’은, 그 한계까지 밀어붙여진 이론의 성급한 결론에 불과하며, 그 현상의 진짜 본질은 우리가 상상조차 해본 적 없는 물질의 상태나 동역학적 구조는 아닐까?

우리의 그물이 아무것도 잡지 못했을 때, 두 가지 가능성이 있다. 그곳에 정말 아무것도 없거나, 아니면 무언가가 그물코를 빠져나갔거나. 물질 그물의 완전성에 대한 믿음을 가진 현대 과학은, 특별한 ‘투명 물고기’가 틀림없이 존재한다고 결론짓는 경향이 있다. 하지만 아마도, 우리는 단지 어망으로 물줄기를 잡으려고 애쓰고 있을 뿐일지도 모른다.

4. ‘그물과 물고기’의 우화

한 해양 생물학자에 대한 옛 우화가 있다. 그는 평생을 대양의 생명을 연구하는 데 바쳤다. 그는 그물코의 크기가 고정된 단 한 종류의 그물만을 사용했다. 거대한 참치에서 작은 청어 떼에 이르기까지, 수십 년간 표본을 수집한 후, 그는 자신 있게 해양학의 기본 법칙 중 하나를 발표했다. 그의 필생의 연구에서 그는 이렇게 썼다. “지구상의 모든 해역을 종합적으로 조사한 결과, 나는 5센티미터보다 작은 해양 생물은 존재하지 않는다고 확신 있게 결론 내릴 수 있다.”

Inside the Black Hole, Outside the Big Bang - THE LIVES MEDIA

그의 결론은 틀렸는가? 그가 수집한 방법과 데이터에 근거하면, 그것은 완전히 옳았다. 그가 가진 모든 ‘증거’는 그 이론을 뒷받침했다. 그는 5센티미터보다 작은 물고기를 한 번도 잡은 적이 없었다. 그에게 있어, 그것들은 존재하지 않았다.

이 우화는 현대 과학의 방법론을 완벽하게 비추는 거울 이미지다. 우리의 ‘그물’은 물리적 도구와 물질 관측에 기반한 법칙들의 전체 시스템이다. 우리가 잡는 ‘물고기’는 측정 가능한 현상들이다. 즉, 입자, 파동, 힘이다. 그리고 그 ‘물고기’들로부터, 우리는 매우 성공적인 우주 모델을 구축해왔다.

하지만 그 해양 생물학자처럼, 우리도 교묘한 논리적 오류를 범했다. 우리는 ‘우리의 그물이 잡은 것’과 ‘대양에 존재하는 모든 것’을 혼동했다. 우리는 우리의 도구가 ‘비물질적인’ 어떤 것도 감지하지 못했기 때문에, 의식, 영혼, 혹은 다른 차원의 세계 같은 것들은 상상의 산물일 뿐이라고 결론 내렸다. 우리는 빅뱅 이전에 아무것도 측정할 수 없었기 때문에, 그 질문은 무의미하다고 생각했다.

우리는 잊어버렸다. 하나의 방법은 그것이 찾도록 설계된 것만을 찾을 수 있다는 것을. 온도계는 온도를 재도록 설계되었지, 결코 무게를 잴 수는 없다. 망원경은 빛을 모으도록 설계되었지, 결코 생각을 포착할 수는 없다.

과학이 이렇게 말할 때 틀린 것은 아니다. “물리적 도구의 관측 범위 내에서, 우리는 비물질적 실재의 존재에 대한 증거를 찾지 못했다.” 그것은 정직하고 정확한 진술이다. 하지만 그것이 “따라서, 비물질적 실재는 존재하지 않는다”라고 해석될 때, 그것은 교리가 된다.

그것이 바로 과학이 탐험의 여정을 멈추고 하나의 신념 체계가 되는 순간이다. 그것은 스스로를 그 그물이 잡을 수 있는 것 안에 가두고, 대양 전체가 그것뿐이라고 선언했다.

하지만 실재의 대양은 그보다 훨씬 더 광대하다. 그것은 우리의 조악한 그물이 놓쳐버린 플랑크톤, 박테리아, 미세한 생명 형태들로 가득 차 있다. 아마도, 의식은 우리가 아직 잡지 못한 큰 ‘물고기’가 아닐 것이다. 아마도, 그것은 물 자체—모든 물질적 ‘물고기’들이 헤엄치는 환경—일지도 모른다. 그리고 어떤 그물도 대양을 잡을 수는 없다.

5. 달로 날아가기를 꿈꾼 글라이더 조종사

자, 이 한계들을 재검토한 후 우리는 어디에 있는가? 우리는 그 분야에서 정교함의 정점에 도달한 과학을 가지고 있다. 그것은 마치 글라이더의 대가 조종사, 바람의 예술가와 같다. 그 사람은 평생을 땅에서 피어오르는 보이지 않는 뜨거운 공기의 흐름을 이해하고, 산등성이를 스치는 바람과 춤추는 법을 배우는 데 바쳤다. 그의 얇은 비단 날개로, 그는 몇 시간 동안 활공하며, 하늘에서 가장 높은 산봉우리를 정복하고, 발아래 세상을 생생한 지도처럼 내려다볼 수 있다. 지구 대기권의 세계에서, 그는 왕이다.

하지만 어느 날, 그가 높은 산봉우리 위를 활공하고 있을 때, 그는 깊고 푸른 하늘을 올려다보았고, 한낮에도 희미하게 나타난 달을 보았고, 그것에 닿고 싶다는 갈망을 느꼈다.

그의 모든 자신감과 기술로, 그는 계획을 세우기 시작했다. 그는 더 좋은 글라이더와 더 강한 바람만 있으면 충분하다고 믿었다. 그는 초경량 소재로 날개를 만들고, 완벽한 공기역학적 설계를 했다. 그는 날씨를 연구하고, 역사상 가장 강한 바람을 기다렸다. 그 기류를 제대로 잡으면, 더 높이, 더 높이 날아올라, 마침내 대기권을 벗어나 달까지 떠내려갈 수 있기를 희망했다.

이 노력이 실패할 것이라는 것은 우리 모두가 안다. 문제는 조종사의 재능에 있지도, 글라이더의 품질에 있지도 않다. 문제는 그가 그 범위를 완전히 벗어난 목표를 위해 잘못된 도구와 잘못된 방법을 사용하고 있다는 것이다. 지구의 중력을 벗어나 진공에서 날기 위해, 그에게는 더 좋은 글라이더가 필요하지 않다. 그에게는 완전히 다른 것, 즉 로켓 엔진이 달린 우주선이 필요하다.

현대 과학이 의식, 무(無)로부터의 우주의 기원, 존재의 의미와 같은 근본적인 질문에 답하려고 할 때, 그것은 그 재능 있는 조종사와 같다. 그것은 물질의 ‘대기권’의 대가가 되었다. 그것은 법칙과 방정식을 사용하여 가시적인 세계를 장관으로 ‘활공’했다. 하지만 달—본질이 완전히 다른 실재—에 직면했을 때, 그것은 여전히 더 좋은 ‘글라이더’를 만들려고 애쓰고 있다.

그것은 답을 찾기 위해 물리 방정식을 특이점까지 밀어붙였다. 그것은 ‘의식의 입자’를 찾기 위해 점점 더 큰 입자 탐지기를 만들었다. 그것은 최선을 다했지만, 여전히 같은 대기권에서 활공하고 있으며, 여전히 유물론적 세계관의 동일한 중력에 의해 제한받고 있다.

이것은 우리가 달에 도달하려는 열망을 포기해야 한다는 의미가 아니다. 그것은 단지, 글라이더가 아무리 아름답고 효율적이더라도 그 한계를 인식해야 한다는 의미일 뿐이다. 우리는 새로운 도구 세트, 새로운 접근법을 찾기 시작해야 한다.

만약 우주가 단지 물질이 아니라면, 만약 실재가 오감이 감지할 수 있는 것보다 더 깊다면, 아마도 우리가 필요로 하는 ‘우주선’은 외부에서 제작된 물리적 기계가 아닐 것이다. 아마도, 그것은 우리 각자의 내부에 이미 갖추어져 있으며, 단지 발견되기를 기다리고 있는 인식의 도구일 것이다.

이 책에서 우리의 다음 여정은 바로 그 우주선의 설계도를 찾아가는 여정이다.

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이 글은 책 “빅뱅 너머의 우주” 에서 발췌한 것으로, 우주의 기원과 심오한 의미를 탐구하는 여정입니다.