우리 몸이 우주...

by flowerrain posted Dec 21, 2007

우리 몸이 우주


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우리 몸이 우주


현대물리학과 천문학의 탐색은 끝이 없어 보입니다.

한 쪽은 원자 현미경으로, 다른 한 쪽은 천체 망원경으로...

한 쪽은 안으로 안으로, 다른 한 쪽은 밖으로 밖으로...


결국 그들은 똑같은 공간을 보고 말았습니다.


텅비고, 적멸한 空!!!

똑 같은 구조의 존재 모습!!!


이렇게 현대물리학과 천문학은 인간을 다시 생각하게 합니다.



지금부터의 내용은
「10의 제곱수들 (Powers of Ten)」
(저자:필립과 필리스 모리슨, 찰스와 레이 암스 연구소. 역자:박진희) 中
공원에서 잠자고 있는 남자의 손을 원자현미경을 이용해
10의 마이너스 16승미터 즉 0.0001 피코미터까지 접근해서 보는 과정과 
천체 망원경을 통해 보는 것처럼 만들어 10의 25승미터 
즉 10억 광년 떨어진 곳에서 바라보는 과정을 사진으로 표현해 놓은 것입니다. 


1미터. 사람들의 일반적인 스케일이죠. 
10월의 따뜻한 날 한 남자가 공원에서 낮잠을 자고 있습니다. 
그의 곁에는 여러가지 물건들이 있군요. 
이 사진의 작은 사각형 안의 공간이 다음 사진 내용이 되는겁니다. 
"인간은 모든것의 척도이다." 소피스트였던 프로타고라스의 말을 인용하며, 인간에서부터 시작해봅니다. 
이 그림을 잘 기억해주세요.


10센티미터. 더 조밀한 비율입니다. 
이 사진은 손등을 조금 확대해서 보여준 그림입니다. 
이 생생한 구조는 오랫동안 시간이 지나며 사람이 쌓아온 노고의 결과물이기도 합니다.


1센티미터. 손등의 그림을 더 확대한 모습이죠. 
손등의 주름은 그만큼 손이 유연성이 있다는 걸 의미한답니다.


0.1 센티미터.(1밀리미터) 현미경으로 들여다 본 세계입니다. 
과학자들은 자연의 많은 부분을 밝혀냈습니다. 
아직도 확대해서 관찰할 이미지가 많이 남았습니다. 
이제 겨우 10분의 1정도밖에 관찰하지 않았습니다. 살 아래엔 작은 혈관이 흐릅니다.


0.1밀리미터. 머나먼 별이 익숙하지 않은 것처럼, 
우리의 몸이라고 해도 이렇게 확대된 부분은 익숙하지가 않군요.


 
0.01밀리미터. 하얀 림프구 세포입니다. 모세혈관으로 들어갑니다. 
대부분의 적혈구들은 작고 불완전하며 생명이 짧습니다. 
이 백혈구는 생명이 길고 복잡한 화학구조를 이루고 있습니다. 
감염을 막아주는 면역체의 근간입니다.


1마이크로미터. 세포의 핵으로 들어가는 겁니다. 
세포내의 보호막이 핵을 둘러싸고 있습니다. 
모든 완전한 세포는 하나의 핵을 가지고 있는데, 
핵이 만든 분자들이 세포의 삶을 좌우합니다. 
사람의 몸에 있는 세포수는 은하수에 있는 별들갯수의 수백배나 됩니다.


1000 옹스트롬.(0.1마이크로미터, 0.0000001미터) 기다란 분자 구조가 얽히고 설켜서 
세밀한 DNA를 구성하고 있습니다. 이러한 DNA구조는 모든 세포 내의 핵에 존재합니다. 
이 중요한 역할을 하는 DNA는 각 세포내에서 재생산됩니다. 
인간 세포핵 내의 46개의 염색체가 존재하고, 또 그 안에 사진과 같은 DNA가 존재합니다.


 
100 옹스트롬. DNA의 2중 나선 구조지요. 
DNA를 확대해서 보면 마치 긴 사다리가 꼬여 있는 것 같습니다. 
분자간의 화학적 메세지는 네개의 알파벳으로 나열됩니다. 
각 세포의 마지막에 나열되는 염색체로 개개인이 모두 다른 모습을 하게 되는 것입니다. 
세포 분열시에는 사다리 중 양쪽 끝이 떨어져 나와 각각이 또 하나의 완벽한 사다리를 만듭니다.


10 옹스트롬. 분자단위의 스케일입니다. 
이 덩어리들이 유전자 메세지를 나타내는 활자판 같은 것입니다. 
원자덩어리들은 안정된 구조를 가지고 있는데 
중앙의 탄소원자 하나와 세계의 수소원자로 구성되어 있습니다. 
이와 같은 탄소-수소 분자구조는 우주의 성운에서도 발견됩니다.


1 옹스트롬. 원자 단위의 스케일입니다. 핵 주변으로의 전자 구름이 보입니다. 
양자법칙을 설명하기 위해서는 더 세밀하고 더 규칙적인 전자운동의 개념이 선행되어야 합니다. 
사진의 점들은 전자 하나하나를 밝혀낼 수 없습니다. 
구름의 표면에 있는 전자들은 원자들에 의해 나뉘어 집니다.


 
0.1옹스트롬. 탄소원자입니다. 탄소 원자내 가장 깊이 있는 두 개의 전자 중 하나의 사진입니다. 
탄소 바깥쪽에 있는 네 개의 전자들을 이동할 수 있습니다. 
하지만 이 내부 전자들은 우리가 생활하는 현실에서는 존재하지 않습니다. 
오직 세포핵 내에서만 반응합니다.


1 피코미터.(0.000000000001미터) 원자의 핵. 이 핵에 의해 원자의 힘이 균형을 찾습니다. 
강한 전자인력으로 인해 전자들이 끊임없이 움직입니다. 
핵내에서 6개의 양극전자와 6개의 음극전자가 결합을 합니다. 
이것들이 바로 우주를 구성하는 요소입니다.


0.1 피코미터. 좀 더 가까이서 볼까요? 하나의 탄소원소의 미세한 핵을 보고 있습니다. 
이 핵구조물은 활발한 운동을 하고 있습니다. 
하지만 이 곳에서의 움직임은 상당히 제한되어 있고 액체처럼 흐르고 있습니다. 
비전자 핵의 힘에 둘러싸여 있습니다. 
이른바 (카본-12)로 불리는 12개의 핵단위가 현대에 들어와 새로운 원자무게의 기준이 됩니다.


0.01 피코미터. 양성자와 중성자로 구성되어 있는 원자의 핵입니다. 
양성자는 자연의 수소에서 찾을 수 있습니다. 
중성자는 우라늄 융합시 발생하는 활발한 핵반응에서 생깁니다. 
이 요소들을 각각 하나의 개체로 연구함으로써 화학분야의 새로운 장을 열게 되었습니다. 
양성자와 중성자가 충돌하며 높은 에너지를 발생하게 되는데, 
이때 발생하는 입자들은 대부분 곧 사라집니다.


0.001 피코미터. 현대 물리학에서 최근에 탐구하기 시작한 양성자의 안쪽 부분이지요. 
이 사진에서도 여전히 강한 힘이 작용하고 있습니다. 상호운동이 매우 빠른 속도로 이루어지고 있습니다.


 0.0001 피코미터. 더 확대해보면 무엇이 있을까요... 다시 시작합시다.


인간으로부터 다시 시작해봅시다. 사람들의 일반적인 스케일이죠. 
10월의 따뜻한 날 한 남자가 공원에서 낮잠을 자고 있습니다. 
그의 곁에는 여러 가지 물건들이 있군요. 
이 사진 작은 사각형 안의 공간이 다음 사진 내용이 되는겁니다. 
"인간은 모든 것의 척도이다." 소피스트였던 프로타고라스의 말을 인용하며, 인간에서부터 시작해봅니다.


10미터. 남자와 여자가 같이 공원에 소풍을 온 그림이죠. 
앞으로 등장할 우주사진들의 중심이 될 장면입니다.


100미터. 공원 옆으로 고속도로와 부두가 있습니다. 
소풍을 즐기는 이들은 주위에 아무도 없어 개인 시간을 즐기고 있습니다.


1킬로미터. 도시가 보입니다. 지도에서 찾아볼 수 있는 장면은 아니지만 
도시에서 쉽게 찾아볼 수 있는 그림입니다. 호수변, 활주로, 박물관이 보입니다.


10킬로미터. 도시의 중심도 보이고, 여러가지가 보이는군요. 모든 것이 나타납니다. 
1871년의 대형화재로 시내 목재건물들이 모두 타버렸습니다. 
도로와 철도는 화재전 모습을 그대로 유지하고 있지만 나머지 건물과 지형들은 모두 새로워 보입니다.


100킬로미터. 시카고의 거대도시 영역입니다. 더불어 호수의 끝이죠. 
이런 날 누군가는 파란 하늘을 쳐다볼 것입니다. 
하지만 이 사진을 찍은 카메라는 너무 높이 떠있어 발견하기 힘들 것입니다. 
시카고대로 주변에 수많은 작은 도로 및 길들이 보입니다.


1000킬로미터. 상공의 낮은 궤도에서 관찰한 모습입니다. 
1000만이 넘는 사람들의 거주지가 보이지요. 미시건호가 보입니다. 
이 호수는 지리학 역사에서 가장 가까이에, 즉 수만년전에 빙하에 의해 생겨났습니다. 
상공의 구름을 통해 날씨를 확인할 수 있습니다. 
우리는 현재 수백만명이 살고 있는 집을 볼 수 있지만 
이 사진에서는 이러한 인간의 업적을 눈으로 확인할 수 없습니다.


만 킬로미터. 푸른 하늘과 하얀 구름, 어두운 바다. 갈색의 땅. 동쪽으로 도는 지구. 
1967년이 되서야 인간은 지구를 지구 밖에서 관찰할 수 있게 되었지요.


10만 킬로미터. 지구의 모습이 쓸쓸하고 우아하며 연약해 보입니다. 
매시간 지구는 매우 빠르지만 부드럽게 태양의 주위를 공전합니다.


100만 킬로미터. 달의 궤도입니다. 인간이 우주에서 가장 멀리까지 도달한 곳은 달입니다. 
또한 지구와 가장 가까이 있기도 합니다. 밝은 달빛과 조수의 변화가 이를 증명해 줍니다.


1000만 킬로미터. 지구가 태양을 도는 궤도입니다. 달은 지구의 주변을 돌고 있습니다. 
달은 지구 주위를 그리고 있는 작은 타원의 어딘가에 있습니다.


1억 킬로미터. 다른 행성들의 궤도도 보이는군요. 초록색 궤도를 지구가 9월과 10월에 지나갑니다.


10억 킬로미터. 태양계입니다. 다른 행성들은 잘 보이지 않지만 태양 하나는 참 잘 보이네요. 
멀리 목성의 궤도가 보입니다. 안쪽의 작은 궤도들은 바깥부터 화성, 지구, 금성, 수성 순입니다. 
소행성들과 유성들이 화성과 목성 궤도사이의 어두움을 밝히고 있습니다.


100억 킬로미터. 태양계 행성들 보일 건 다 보입니다. 
바깥부터 커다란 원들은 명왕성, 해왕성, 천왕성, 토성, 목성의 궤도입니다. 
목성궤도 안쪽으로는 태양과 비교적 가까운 거리에 있는 행성들의 궤도도 보입니다.


1000억 킬로미터. 태양도 작게 보이는군요. 
태양계의 모든 행성들이 작은 네모 안에서 공전을 하는군요. 
얼마 안 되는 밝은 빛을 내는 별들이 규칙적으로 일정한 패턴으로 공전합니다. 
우주에서 본 태양계의 모습이 코페르니쿠스의 이론에서와 같이 움직이고 있습니다.


1조 킬로미터. 오직 태양만이 보입니다. 우리가 알고 있는 태양계가 하나의 점처럼 보입니다. 
햇빛이 약하면 보이지도 않는 수많은 별들이 이렇게나 많이 보입니다. 
매년 몇 안 되는 유성들을 볼 수 있고, 그 중 소수만이 지구 가까이까지 와서 빛을 발하며 사라집니다. 
유성이 꼬리에 빛을 내며 사라지는 것도 태양의 빛을 받고 있기 때문입니다.


10조 킬로미터.(대략 1광년) 빛이 1년을 여행해야 갈 수 있다는 거리인 1광년입니다. 
가운데 밝게 보이는 태양은 단지 가까이 있기 때문입니다. 
밤과 낮의 차이, 차갑게 빛나는 밤하늘의 별과 생명을 불어넣어 주는 따스함은 
지구가 태양 가까이 있기 때문입니다. 우리가 태양으로부터 멀리 떨어져서 태양을 바라보았을 때, 
비로소 태양도 수많은 별들 중의 하나임을 알게 됩니다.


10광년.(3파섹) 우리가 알고 있는 별이 탄생하는 과정은 기체로부터 시작하는 것입니다. 
우주를 여행한다고 가정 했을때 우리는 별이 없는 공간을 지나게 될 것입니다. 
하지만 바로 그 순간, 그 자리에서도 별이 생성하고 있을지도 모릅니다. 
우리가 눈으로 별이라고 인식하는 것들은 너무나 멀리 있어 별이 생성되는 과정을 확인할 수도 없습니다.


100광년. 참 넓기도 한 우주~ 하늘가득 별들이 보압니다. 
네모 안에는 너무 흐려서 식별조차 불가능해진 태양이 있습니다. 
북쪽에 위치한 대각성은 밝게 빛나고 있습니다. 
태양보다도 더 밝게 빛나고 있는 이유는 그만큼 우리가 대각성 가까이 다가갔기 때문입니다.


1000광년. 슬슬 은하의 윤곽이 드러납니다. 
오래전부터 관찰자들이 그려놓은 별자리의 모습이 보이기 시작합니다. 
그러나 아직도 사람의 눈으로는 흐려서 식별이 불가능한 별들이 한참이나 더 있습니다.


1만 광년. 커다란 별들도 전체적으로 봤을 땐 작은 입자 같군요. 
하나의 구름처럼 된 듯한 모양입니다. 수많은 별들, 빛을 내는 가스, 어두운 우주먼지들이 
서서히 움직이며 나선형을 띠고 있습니다. 우리의 태양은 보이지도 않습니다. 
하지만 사진의 가운데 어딘가에 있습니다.


10만광년. 나선모양을 하고 있는 밀키웨이(은하수)입니다. 우리가 흔히 접하는 그림이기도 하지요. 수천억개의 별들이 중앙에서 작용하고 있는 중력에 의해 가운데를 향하고 있습니다. 우리의 태양은 시계방향으로 돌아가고 있는 전체 은하수의 중심에서 멀리 떨어진 어딘가에 있습니다. 3억광년 떨어진 어딘가에 말입니다. 은하수 외부에 있는 별들은 우리가 육안으로 확인할 수 있는 곳까지 멀리 퍼져 있습니다.


100만광년. 더 넓게... 가운데 회전하고 있는 것이 우리 은하수 입니다. 
우리 은하수 옆에는 마젤란 성운도 함께 우주를 여행하고 있습니다. 
우리 은하수보다 큰 은하수들도 그리 많지 않습니다. 마젤란 성운보다 작은 은하수도 없습니다.


1000만광년.(3메가 파섹) 그렇게 거대한 은하도 하나의 점으로... 
우주에도 우리 은하수와 같은 은하수들이 존재합니다. 
밝은 빛들은 바로 수십억개의 별들이 모여 이루어진 은하수들 입니다. 
각 은하수에 작용하는 중력이 힘의 영향을 받는 별들을 끌어 모으고 있습니다.


1억 광년. 우리 은하가 겨우 보이는군요... 저 멀리 우리가 살고 있는 지구가 속해있는 은하수를 어렴풋이 볼 수 있습니다. 처녀 성단이 보입니다. 우리의 은하수가 처녀 성단에서는 외로이 가장자리에 위치하고 있군요. 우리 은하수 뒤로는 상당히 큰 규모의 다른 은하수들이 보입니다.


10억 광년. 대부분의 공간이 이렇게 비어있는 것처럼 보입니다. 더 먼 공간에는 무엇이 있을까요.


 <한국건강연대 사랑과 희망의 건강편지 발췌>





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