기본 콘텐츠로 건너뛰기

위대한 수학의 미스테리 1편


인간은 오래전부터 자연을 관찰해왔고, 여러가지 패턴들을 찾아내었다.


밤하늘에 떠있는 별들을 바라보며 별자리를 찾아내었고,


밤과 낮, 그리고 계절이 바뀌는것을 보면서


이러한 패턴을 “시간” 이라고 불렀다.


사람의 몸, 호랑이의 줄무늬와 같은 자연의 대칭적인 패턴들을 보고 익히면서


인간은 이것들을 예술로만들고 더 나아가서는 도시를 건설하는데 이용하게 된다.


이러한 패턴이 우리에게 의미하는것은 무엇일까.
왜 고동의 껍질과, 단면을 잘라낸 양배추에서 보이는 나선형의 모양이


머나먼 우주의 은하에서도 보이는것일까? 이것은 그저 우연에 불과한것일까?


과학자들은 이 세상의 패턴들을 연구하고 이해하려할때 그들은 강력한 도구인 “수학” 을 이용한다.

관찰한것을 숫자화하고 그 숫자를 자연의 리듬과 규칙의 원인을 찾기 위해
수학적 테크닉을 이용하여 탐구한다.


이러한 노력은 행성의 공전궤도에 관한 비밀과 우리들의 휴대전화를 연결하는 전자파.


심지어 물질의 가장 기본적인 구성요소를 발견하게 해주었다.


그러나 이러한 발견은 보다 근본적인 질문을 던지게 한다.

왜 수학이 이토록 잘 맞아떨어지는 것일까?
우리가 살고있는 세상이 수학을 바탕으로 이루어져 있기 때문인것일까?


아니면 수학은 단지 인간의 뇌가 발명한 결과물인 것인가?


레오나르도 피보나치는 12~13세기에 활동했던 이탈리아의 수학자로 우리에게는 피보나치 수열로 유명한 사람이다.


피보나치 수열을 생성하는 기본 규칙은 처음 두 항은 1이고(그림에서는 0부터 시작함), 세 번째 항부터는 바로 앞의 두 합의 합이 된다는 것이다.

그래서 세 번째 항은 첫 번째 항 1과 두 번째 항 1을 더한 값인 2가 된다. 그리고 네 번째 항은 두 번째 항 1과 세 번째 한 2를 더한 값인 3이 된다.


피보나치 수열은 우리 일상생활에서 많이 볼수 있는데 데이지 꽃의 꽃잎이 피보나치 숫자의 형태로 나타난다.


솔방울의 밑바닥을 보면 나선형의 선이 시계 방향으로 피보나치 수 13 만큼, 시계 반대 방향으로 13 바로 이전의 피보나치 수 8 만큼 그려지는것을 확인할수 있고,


마찬가지로 해바라기에서도 나선형의 선이 시계 반대 방향으로 피보나치 수 34만큼, 시계 방향으로 34 이전의 피보나치 수 21만큼 그려진다.


피보나치 수와 같이 물리 세계와 수학과의 미스테리한 연결은 더 깊어지는데 우리가 잘 알고있는 3.141592….. 즉, 파이 에서도 나타난다.


종이에 일정한 간격의 선이 그려져 있고, 선과 선 사이의 간격과 길이가 같은 바늘이 있다.

이 바늘을 종이 위로 던졌을때 나올수 있는 경우의 수는 바늘이 선 위로 떨어져서 선을 2등분 하는 경우, 그리고 선과 선 사이에 떨어지는 경우 두가지가 있는데,


바늘을 무한히 많이 던졌을때 바늘이 선 위로 떨어질 확률은 63.6…%, 즉 2/파이 이다.


수원(물의 공급원) 에서 하구까지 자연적으로 꼬불꼬불 나 있는 강의 길이를 직선의 길이로 나누었을때도 파이가 나타난다.


또한 파이는 소리와 빛과 같은 파동과 관련된 모든것들에 관련이 되어 있는데


파이는 무지개가 어떤 색으로 떠있어야 하는지, 피아노의 middle c 소리가 어떻게 나야 하는지 말해줄수 있다.


초신성의 밝기를 측정할때도 파이가 나타나는데 이처럼 숫자 파이는 우리 세계에 깊이 숨겨진 막대한 수학적 연결망중 하나의 예 라고 할수있다.


MIT 출신 물리학자 MAX TEGMARK는 현실세계의 이러한 수학과 물리세계와의 깊은 연관성이 마치 컴퓨터 게임과 비슷하다고 말한다.


우리가 컴퓨터 게임 속 주인공이 되었다고 가정해 보자.


우리가 탐험하는 게임 속 세상은 물리적 물질로 만들어진 단단한 물체 로 이루어진것처럼 느낄것이고 물체가 떨어지고 튕기고 부서지는 모든 물리적 현상이 당연하게 느껴질 것이다.


이러한 물리적 현상을 호기심을 가지고 연구하다 보면 결국 게임속 우리가 사는 세상을 묘사하고 있는것은 프로그래머가 심어 놓은 수학적 규칙 이라는것을 알게 될것이다.

결국 게임속 우리가 사는 세상은 단지 숫자와 방정식 으로 이루어져 있는것이다.


이렇게 MAX는 게임속 소프트웨어 세상이 우리가 실제 살고있는 세상과 크게 다르지 않다고 주장한다.

그에게는 수학이 현실 세계을 설명하는데 있어서 이렇게 잘 들어맞는 이유는 세상 그 자체가 “수학” 이기 때문인 것이다.


우주는 그 크기와 복잡성이 너무 막대해서 우주를 묘사하기 위해서는 엄청나게 큰 숫자가 필요하지만 그것의 수학적 기본 구조는 놀랍도록 단순한데


그 수학적 구조는 바로 소립자의 질량을 나타내는 숫자와 같은 32개의 “상수” 이다.


이 상수들은 물리적 기본 법칙의 유용한 수학적 방정식과 함께 존재하고 이것은 우리가 살고있는 세상을 잘 설명해준다.


MAX는 우리가 아직 발견하지 못한 물리적 현상이 있어도 그것은 분명 수학적으로 설명이 가능할 것이라고 자신한다.

이 모든 세상이 수학적으로 이루어져 있기 때문 이라는 것이다.


고대 그리스의 철학자이자 수학자인 피타고라스도 비슷한 생각을 하였는데,


수학과 음악의 연관성을 연구하다가 Octave, Fifth, Fourth 와 같이 우리 귀에 듣기 좋은 음의 비율의 진동하는 줄의 길이가 각각 2:1, 3:2, 4:3 일때 나타난다는 것을 발견하게 된다.


사실 많은 물리적 현상들이 이러한 간단한 비율로 이루어져 있는데 물을 구성하고 있는 산소와 수소 원자의 비율이 1:2 이다.


달의 공전주기 = 27.321661 일, 달의 자전주기 = 27.321661 달의 공전주기와 자전주기는 정확히 1:1 비율을 이룬다.


수성의 공전주기 = 87.969, 수성의 자전주기 = 58.6462 수성의 자전주기와 공전주기와의 비율은 정확이 2:3 이다.

수학의 신비함은 여기서 끝이 아니다.


위 그림은 리만이 발견한 “제타 함수” 라는 수식이고 이 수식은 모두 소수로 되어있는데 리만가설이란 “제타 함수의 비자명적인 제로점은 모두 일직선상에 있다.” 라는 것이다.


여기서 제로점이란 제타함수를 그래프로 나타냈을 때 그래프의 높이가 제로가 되는 점이다.


소수의 배열이 불규칙-적이므로, 소수로 만든 제타 함수의 제로점도 위 사진과 같이 불규칙할것이라고 생각되었는데,


실제로 제로점은 일직선 상에 나타났다.


아직 발견되지 않은 다른 제로점도 전부 같은 직선 상에 있는가? 이것이 리만 가설의 핵심이다. 


이것이 바로 리만 가설의 제로점 간격의 수식인데,


이 수식은 우라늄 등 원자학의 에너지(좌측) 레벨의 간격을 나타내는 식과 신기할 정도로 일치한다. 

소수의 불규칙적인 배열에 대해 연구를 했는데 그 수학적 연구에서 갑자기 원자학, 물리학의 식이 도출된것이다.


이렇게 많은 물리적 현상이 수학과 연관성이 있기 때문에 수학자들은 자신들의 일이 이미 존재하는 현상을 찾아내고자 하는것과 같아서 수학적 연관성을 발명 이 아닌 발견 하는것과 같다고 말한다.


정말 이 거대한 대 자연이 모두 수학을 바탕으로 이루어져 있는 것일까? 그게 아니라면 수학은 우리가 발명해 낸 결과물인 것인가?








댓글

이 블로그의 인기 게시물

고대의 석재 가공기술의 미스터리

오늘날 현대문명에서 석재가공에 사용되는 도구인 드릴, 절단기, 연마기, 레이저 등과 비교해도 절대 뒤지지 않는 오히려 뛰어넘는 놀라운 가공기술을 보여주는 고대의 석재가공술을 알아보자.
특히 대부분 모스 경도가 7이상인 현무암, 화강암, 규암 등 단단한 재질의 돌이 주종을 이루는 고대 석재 유물들은 오늘날의 기술로도 구현할 수 있을지는 상당히 의문이다.
1) 피라미드 상층부

기원전 1900년 이집트 아메넴헤트 2세 때 만들어진 것으로 추정되는 피라미드의 상층부는 현대의 유명 호텔 로비 바닥과 차이가 안날 정도로 매끈한 표면처리와 정교하게 다듬어진 모서리가 매우 인상깊다. 현재 이집트박물관에 소장되어 있다.
2) 화강암 석관



피라미드 내부에서 발견된 석관들인데(미라가 발견되지 않은 것들도 많음) 재질은 위 피라미드 상층부의 재질과 동일하다. 이것도 겉 표면의 마감도나 모서리 등이 매우 정교하게 가공 되었는데 내벽은 모두 정확한 직각을 이룬다.
3) 타공 기술

이집트나 잉카 유적지에서 자주 발견되는게 석재에 뚫은 구멍이다. 이 돌들은 꽤나 단단한 재질이기에 원시도구로는 이런 형태의 타공이 불가능에 가까운 것으로 알려져있다. 더군다나 타공 된 구멍들은 완전한 원에 가깝고 모서리나 내면의 직각이나 정사각, 원은 인간이 구현할 수 있는 완벽에 가까워 측량해보면 공차율이 1/10,000인치인 유물들이 많다. 
그런데 구멍을 자세히 보면 흥미로운 것이 보이는데 구멍의 내벽에 오늘날 드릴 가공작업에서 발견되는 나선형 그루브가 존재한다. 보통 드릴을 이용해서 구멍을 뚫을 때 중심부의 심이 생성되는데 이걸 드릴코어 (Drill Core)라 하고 드릴코어의 외벽과 구멍의 내벽에 드릴날이 회전하며 생기는 흔적인 나선형의 그루브가 있는데 이 유물의 구멍들을 보면 나선형 그루브가 발견된다. 

더 놀라운 것은 비단 원 형태의 구멍만 있는 것이 아니라 이런 다각형 구조의 구멍도 발견되고 있다. 마찬가지로 내벽 모두 그루브의 흔적이 있다.



4) 드릴코어


타공 시 드릴을 사용했다 것의 증거가 될 …

2만년 전 초고대문명 '에덴동산', 안데스 고원에 있었다

◆ 문명의 미스터리를 합리적으로 설명할 수는 없는가?
현대 과학기술로도 어려운 고도의 석재 가공술로 다듬어진 티와나쿠의 푸마푼쿠 유적, 남태평양의 절해고도 이스터섬에 1만 년 전 세워진 현무암 모아이 석상, 조선 초 <혼일강리역대국도지도混一疆理歷代國都之圖>에 그려진 1만 년 전 아프리카의 초거대 호수. 모두 상식적으로는 이해하기 어려운 불가사의다. 이런 미스터리들은 흔히 외계인 개입설이나 근거가 부족한 추측들로 모호하게 얼버무려지곤 한다.

인류 문명의 미스터리를 합리적으로 설명할 수는 없을까? 《아담의 문명을 찾아서》의 저자 맹성렬 교수는 전기전자공학을 전공했으며 2006년 세종대왕 특허기술상까지 수상한 중견 과학자다. 20년 전 이집트를 방문한 저자는 카이로박물관에서 단단한 돌을 정교하게 다듬고 속을 깎아내 만든 돌항아리를 보고 ‘기원전 3000년경에 경도가 높은 편암, 섬록암 같은 암석을 어떻게 이렇게 균일한 두께로 파낼 수 있었을까’ 하는 의문에 사로잡혔다.

이후 이러한 미스터리를 풀기 위해 신화학, 언어학, 고고학, 기후학, 지질학, 유전학 지식들을 섭렵하면서 4대 문명 이전 고대 고도문명의 실체를 쫓기 시작했다. 이미 20년 전 영국 논픽션 작가 그레이엄 핸콕Graham Hancock은 고대 유적들과 신화들을 바탕으로 초고대문명의 실체를 추적하는 내용의 세계적인 베스트셀러 《신의 지문Fingerprints Of the Gods》을 발표한 바 있다.

저자는 이 책의 내용이 너무 추상적이며 학술적인 기반이 약하다고 판단하여 좀 더 확실한 근거들을 제시한다. 그리고 결론 부분에서 차별화를 시도한다. 핸콕은 오래 전에 존재했던 초고대문명이 남극 대륙의 얼음 밑으로 묻혀버렸다고 결론지었는데, 이 결론에 의구심이 든 저자는 직접 초고대문명의 성도聖都이자 신들의 아지트인 에덴을 추적했고 20년 동안의 노력의 결과로 이 책이 탄생했다.



◆ 4대 고대문명들의 모체문명을 찾아서

저자가 초고대문명에 대한 관심을 갖게 된 것은 고대 이집트문명과…

불로불사의 존재, 랍스터

생명체의 수명은 '텔로미어'가 결정한다. 텔로미어는 염색체 가닥의 양쪽 끝에 붙어 있는 꼬리로서 세포가 분열할 때마다 길이가 점점 짧아지고, 끝내 텔로미어가 다 짧아져 사라지면 생명체는 죽게된다.

 텔로미어와 관련해 가장 유명한 생명체는 '랍스터(바다가재)'이다. 랍스터는 '텔로미어'를 '복구'하는 능력을 가지고 있다. 바닷가재의 세포에 있는 '텔로머라아제'라는 효소가 '텔로미어'를 짧아지지 않게 만든다. 그래서 랍스터는 생물학적 영생을 갖고 있는 생명체이며 절대 '자연사'하지 않는다.

70년 된 랍스터
다시 말해 사고나, 다른 동물에게 잡혀 먹지 않는 이상 절대 죽지 않는다는 말이다. 또한 랍스터는 텔로머라아제가 항상 몸에 작용하고 있어 텔로미어가 파괴되는 일을 방지하므로 랍스터는 '노화'되지 않고 지속적으로 '성장'만을 평생에 걸쳐 반복하게 된다.

이쯤에서 드는 한가지 의문점이 있다. 왜 기네스북에 등재된 가장 오래 산 랍스터는 200살 밖에(?)되지 않는 것일까? 랍스터가 자연사하지 않는 생명체라면 그 이상의 세월을 산 랍스터도 발견되어야만 한다.

그 이유는 랍스터가 '자연사' 하진 않지만 '사고사'를 많이 당하기 때문이다. 랍스터는 먹이사슬에서 낮은 쪽에 위치하고 있어 다른 바다생물에게 많이 잡아 먹히는 생물이다. 

랍스터는 먹이사슬에서 낮은 쪽에 위치하고 있어 다른 바다생물에게 많이 잡아 먹히는 생물이기도 하지만 랍스터가 가장 많이 당하는 '사고사'의 원인은 '껍질'이다. '랍스터와 같은 갑각류 생물들은 껍질을 갈아입는 '탈피'를 한다.

갑각류 생물들은 탈피를 하면 껍질이 두껍고 단단해지며 커지는데 몸도 껍질에 맞게 함께 커지게 된다. 랍스터의 경우 이 같은 탈피의 과정을 거치면서 백 년정도를 살게 되면 껍질이 너무 두껍고 단단해져 자기 힘…

지구상에서 가장 신비한 발견 10가지

우리 행성의 역사는 놀라운 신비로 가득합니다. 우리가 더 많이 검색하고 연구할수록 더 많은 신비가 발견됩니다. 고고학자들과 과학자들이 모든 것을 파악하기 위해 열심히 노력하고 있음에도 불구하고 우리는 과거에 대해 거의 알지 못합니다.

베스트 셀러 저자인 그레햄 핸콕이 말하길, 우리는 기억 상실증이 있는 (과거를 잃어버린) 종입니다.

이것에 대한 증거는 지난 수년간에 걸쳐 이루어진 수많은 발견 들로서 우리의 신념, 사회의 근본, 고대 문명의 능력에 의문을 제기합니다.

여기서는 지구상에서 가장 어렵고 역사에 도전할만한 발견을 소개합니다.


페루의 삭사이와망

삭사이와망은 의심의 여지없이 지구상에서 발견 된 가장 놀라운 고대 사이트 중 하나 입니다. 이 고대 도시의 역사 때문 만이 아니라 건설에 사용 된 초대형 돌 때문에 그렇습니다.

이 의식 복합 단지는 매우 정밀한 완벽한 벽돌로 유명합니다. 오늘날의 엔지니어들은 그것이 어떻게 만들어 졌는지 전혀 알지 못합니다.

삭사이와망의 석재 중 일부는 너무 완벽하게 장착되어있어 한 장의 종이가 중간에 들어 가지 않습니다.


태양의 문 (푸에르타 델 솔)

태양의 문은 볼리비아에있는 고대의 신비한 도시인 티와나쿠(Tiwanaku)에 위치한 거석 덩어리 석조 아치 또는 관문입니다.

고고학자들은이 고대 도시가 첫 번째 천년기 광고 기간 동안 거대한 제국의 중심이었던 것으로 생각합니다.

그리고 우리가 남아메리카의 고대 문명에 대해 많이 알고 있다는 사실에도 불구하고, 연구자들은 여전히 고대 도시의 기념비에 모셔져있는 그림의 의미를 파악할 수 없습니다.

일부 전문가들은 이러한 묘사에는 엄청난 점성학 및 천문학적 가치가 있다고 생각하지만 다른 저자는 다른 세계에 대한 관문이라고 생각한다고합니다.


용유 동굴

용유 동굴은 적어도 2000년 된 것으로 여겨지며 인위적으로 굴착 된 가장 큰 구조물 중 하나 입니다.

연구자들은 동굴의 크기와 정밀도에 당혹 스러웠습니다.

전세계의 고고학자, 엔지니어, 건축가 및 지질 학자들은 인공 인공 동굴이 어떻게, 왜 …

태양은 은하속 어느 부근에 속해 있을까?

태양은 어떤 은하속 어느 부근에 속해 있을까? 오른쪽 세번째를 보면 우리 태양의 위치가 보인다. 우리 태양이 존재하는 지역은 우리 은하에 있는 오리온 자리 팔의 안쪽 가장자리이다.



우리에게 익숙한 북극성, 베텔게우스, 악튜러스, 데네브, 리겔.베가, 알파 센타우리, 알골, 시리우스와 같은 별들이 우리 태양 근처에 분포하고 있음을 알 수 있다. 중요한 것은 우리 태양의 위치가 생명의 탄생과 진화에 유리한 위치라는 것이다. 만약 우리 태양이 더 은하의 중심부에 가까웠다면 우리는 더 많은 외계에 의한 변화를 겪었어야만 할 것이다.



즉, 더 많은 소행성들과의 충돌이나 더 심한 초신성 폭팔이라던지. 블랙홀의 X선 방출.혹은 중성자별(펄서)가 내뿜는 강력한 감마선으로 인해 어려움을 겪었을 수 있다. 만약 그랬다면 생명의 탄생이 어려웠을 것이고 설사 탄생을 한다 하더라도 잦은 멸종의 위기를 맞아서 진화를 이루어낼 수 없었을 것이다.

또 우리의 태양은 별들이 밀집한 이웃 팔들과도 거리가 있어서 다소 한적한 곳에 위치하고 있다. 이 위치는 생명의 탄생이나 진화에는 최적의 위치가 되는 것이다. 그렇다면 현재보다 더 바깥쪽에 아주 한적한 곳에 위치했다면 어땠을까? 과학자들은 그 경우에도 생명의 탄생이나 진화는 지금보다 어려웠을 것으로 보고 있는데 그 이유는 다음과 같다.



생명의 탄생에 필요한 유기 물질의 기원을 현재 유력한 범종설에 의하면 외계 소행성이나 혜성에서 온것으로 보여진다. 그런데 만약 우리 태양이 너무 한적한 곳에 위치했다면 소행성이나 혜성의 섭동이 너무 적어서 지구에 유기물질의 전달이 훨씬 적었을 것이다. 그랬다면 물론 생명의 탄생은 어려웠거나 아니면 지금보다 매우 늦었을 것이다.

또한 소행성과의 충돌이나 기후변화와 같은 우주적인 변화는 지구에 생물의 멸종과 같은 위기를 가져다 주기도 했지만 이러한 위기를 극복하고 이겨내는 과정에서 생명체의 진화에 긍정적인 영향을 끼치기도 하였다. 만약 이러한 소행성 충돌, 기후변화 등의 위기가 전혀 없었다면 지구상의 생명체의 진…

블랙홀과 홀로그램 다중우주론

가끔씩 우리들은 '나'의 정체성에 대해 묻곤 한다. '나'라는 것은 그저 분자들 끼리의 결합일 뿐인데 어떻게 정체성을 가질까? 혹시 우리 인류는 인류 위의 전지전능한 무언가가 만든 프로그램 속에서 돌아다니는 전기적인 신호이지 않을까?

 이번에 소개할 우주론이 바로 이 물음에 대한 답을 어느정도 제시해 줄 수 있는 이론이야. 바로 홀로그램우주론이지. 사실 위의 질문은 수천년 전, 유명한 철학자 플라톤에서 부터 시작하는데, 그는 우리가 지각하는 것이 실체의 극히 일부이며, 진짜 실체는 우리가 인지할 수 있는 한계를 넘어선 곳에 훨씬 다양한 형태로 존재한다고 결론을 내렸다.



 실제로 우리 눈에 보이는 것은 실체가 3차원 공간에 투영된 영상일지도 모른다. 영화에 나오는 홀로그램처럼 2차원에 놓인 정보가 3차원에 투영되어 입체적으로 보이는것처럼 말이다. 사실 홀로그램 우주론은 단순히 상상만으로 탄생한 개념이 아니다. 그 생각의 출발점은 홀로그램과는 전혀 상관없을 것처럼 보이는 천체에서부터 시작한다. 아인슈타인의 일반상대성이론이 발표된 당시, 그 이론을 이해한 사람은 손에 꼽을정도로 적었다. 그중 한명이 바로 칼 슈바르츠실트라는 과학자였다.


 칼 슈바르츠실트
 그는 일반상대성이론이 발표된 후 몇 개월도 안돼서 그 이론을 꿰찼고, 아인슈타인조차도 근사적으로밖에 구할 수 없었던 아인슈타인 방정식의 해를 최초로 구하는 데 성공한다. 이 해를 슈바르츠실트 해라고 부른다. 슈바르츠실트의 해를 간단히 설명하자면, 우리가 익히 들었을 법한 우주의 시공간에 관한 내용인데, 우주공간에 질량을 지닌 물체를 가져다 놓으면, 그 물체는 그 물체 주변의 공간을 왜곡시킨다.


 헌데 슈바르츠실트 해는 이런 기본적인 시공간의 성질 외에도, 특이한 성질이 하나 더 있었는데, 만약 이 천체의 질량이 아주 작은 영역에 밀집되어있다면 그곳에 구멍이 형성된다는 점이다.


 따라서 주변 공간이 극단적으로 휘게 된다. 무엇이건…

유타 주 호스슈 캐니언에 그려진 고대의 외계인 벽화

미국 남서부에는 수많은 우주 비행사와 같은 모습으로 묘사 된 수많은 고대 벽화가 있습니다. 이 그림들은 약 4000 년 전에 만들어졌습니다.


유타의 무수한 암석에 그려진 인물의 의미는 여전히 미스테리인데, 이것이 고대인들의 상상력에 의한 추상적인 미술인지 혹은 외계인에 대한 초상화인지는 알 수 없습니다.

그 중 가장 유명한 벽화는 유타 주 베르데 강 서쪽의 배리어 캐니언으로 알려진 호스슈 캐니언 (Horseshoe Canyon) 에 있습니다.


이 그레이트 갤러리 (Great Gallery)는 높이가 약 5m 길이가 60m 이상인 장엄한 고대 미술 패널로 자연 크기의 약 20 가지의 의인화 된 이미지를 포함하며 그 중 최대 크기는 높이가 2m를 초과합니다.

태양의 미스테리 1편

테양.아침이면 해가 뜨고 저녁에는 해가 지며 태양 때문에 계절의 변화가 생긴다.

또한 태양은 지구의 역사, 신화, 문명, 기술, 과학, 문학 등 인류사에 지대한 공헌을 해왔다. 말 그대로 생명의 창조자인 셈이다.

오늘은 이 태양의 온도에 대해 알아보자. 태양에서 가장 뜨거운 곳은 어디일까?

당연히 핵융합 반응이 일어나는 핵이다. 태양의 핵은 1천500만도 정도로 추정되고 있다. 높은 온도와 높은 압력 덕분에 태양의 핵 에서는 매 초마다 4백만 톤의 물질이 에너지로 바뀌는 핵융합 반응이 일어난다.

그런 다음 핵융합이 탄생한 태양 에너지는 여러 층을 통과해 바깥으로 나온다. 따라서 바깥으로 갈수록 온도는 떨어지는데, 태양의 표면온도는 고작 5천도 정도밖에 안 된다.


하지만 이게 다가 아니다. 평상시 눈에 보이는 둥글고 노란 태양이라면 여기가 태양의 끝이 맞다. 하지만 태양의 끝은 아직 끝나지 않았다.

우리가 흔히 생각하는 태양의 표면은 광구(photosphere)라고 한다. 그리고 광구 밖으로 태양의 대기라 할 수 있는 채층(chromosphere)과 코로나(corona)가 있다. 채층은 특별한 필터를 쓰거나 달이 태양을 완전히 가리는 개기일식이 일어날 때 보인다. 그리고 코로나는 개기일식일 때만 보인다. 
태양의 끝은 없는 셈이다.

지금까지 태양의 구조를 일일히 설명한 이유는 바로 코로나 때문이다. 왜 코로나가 관심을 끄는 것일까?

사실 코로나 때문에 태양의 경계는 어디까지이다, 라고 얘기하기가 어렵다. 코로나는 태양 표면인 광구로부터 1천300만 킬로미터 정도 퍼져 있다. 
하지만 태양 자기장의 영향으로 크기와 모양이 계속 변하여 어디까지가 코로나다 하고 말하기 어렵다. 
크게 확장할 때 코로나의 범위는 태양계의 바깥 부위인 천왕성까지 닿을 정도다. 코로나는 우리 눈에 보이는 태양보다 훨씬 먼 곳까지 영향을 미치는 셈이다.
하지만 코로나에 대한 최대 관심거리는 온도이다. 태양 표면은 고작 5천도 밖에 안 되는데, 코로나는 무려 2백만 도나 된다. 
전구처럼…

죽었는데 죽지 않은 별

인간을 비롯한 지구상의 모든 생명체에는 처음과 끝이 존재한다. 바로 탄생과 죽음이다. 하지만 천문학자들은 생명체에게만 탄생과 죽음이 있다고 생각하지 않는다. 그들은 '별'도 탄생과 죽음이 있다고 믿고 있다. 별은 우주공간에 흩뿌려진 '성간 물질'이라는 먼지와 티끌로부터 '탄생'한다고 생각된다. 물리학의 법칙에 따라 이들 먼지들은 질량의 중심이 되는 지점으로 모여들어 온도를 높이고, 종래에는 핵융합을 스스로 일으켜 사방으로 강렬한 빛을 쏘아보낸다. 아기가 태어난 후에 우렁찬 목소리로 우는 것처럼, 별도 주위에 강력한 빛을 내보내며 자신이 태어났음을 우주에 알린다.

별도 태어나고 죽는것 같다. 
천문학자들은 태양과 같은 별의 수명이 약 100억년 정도 되리라고 믿고 있다. 100억년.. 상상이 되는가? 인류의 평균 수명이 70세 근처임을 감안하면 우리의 생물학적 시간으로는 도저히 가늠하기 어려운 커다란 숫자다. 하지만 밤하늘을 들여다보면, 우리는 심심치 않게 별이 죽거나, 혹은 죽어가는 것을 관측할 수 있다. 아마 우리 은하에만 하더라도 최소 수천억개의 별이 있기 때문일 것이다. 이처럼 우주에서 '죽음'은 우리가 보기에 꽤나 흔한 광경이다.

다양한 모습을 지닌 행성상 성운들 
별의 죽음은 때로는 조용하고 수수하지만, 경우에 따라선 화려함의 극치를 보여주기도 한다. 태양과 비슷하거나 더 작은 별의 경우, 생애 마지막 단계에서 자신의 몸집을 크게 부풀린다. 마치 금방이라도 터질 것처럼 부풀어오르다 갑자기 파르르르 사그러든다. 작은 별들은 이렇게 조용하게 생을 마감하며 '행성상 성운'을 만들어낸다. 태양보다 커다란 별들은 화려하게 생을 마감한다. 하지만 경우에 따라 이들은 전혀 새로운 삶을 살아가기도 한다. 이들의 마지막도 역시 몸집 부풀리기에서 시작한다. 하지만 조그만 별들과는 달리, 이들은 풍선이 터지듯 모든것을 한꺼번에 주변으로 날려버린다. 터지고 남은 핵의 질량이 어느 수준 이하가 되…

금성은 왜 불지옥행성이 되었을까?

금성은 우리에게 매우 친숙한 행성이다. 초저녁이나 새벽녘 해가뜨기 직전과 직후에 지평선 부근에서 엄청 밝은 행성이 간혹 보일텐데,  그것이 바로 금성이다. 잘 알다시피 금성은 수성 다음으로 태양에 가까운 돌덩어리 행성이며, 지름은 지구와 매우 흡사한 12000 km쯤 된다.  크기만 비슷한 것이 아니라 질량, 밀도, 등등 여러 물리적 특성이 지구와 유사하기 때문에 예로부터 금성을 지구의 쌍둥이 행성이라고 불러왔다.



겉으로 보이는 금성의 모습은 정말 아름답기 짝이 없다. 햇빛에 반사되어 금색으로 빛나는 금성을 망원경으로 보면 아마 가스행성과 버금가는 아름다움을  느낄 수 있을 것이다. 오죽하면 20세기 초 금성을 관측하던 천문학자들이 진지하게 '테라포밍'을 고려하고 있었을까?   하지만 그 꿈은 오래가지 못했다. 20세기 중반, 우주 탐사선이 최초로 금성 표면에 내려앉아 보낸 데이터는 전 세계의 천문학자들을 경악케 하였기 때문이다.



금성은 그 아름다운 겉모습과는 달리 상상조차 어려운 내부환경을 가지고 있었다.  금성의 표면은 물한방울 없는 아주아주아주 건조한 환경이었고, 군데군데 화산이 즐비하였으며 표면온도는 무려 섭씨 470도를 웃돌았다.  게다가 대기압은 수심 8~900m부근에 있을 때 받는 압력과 유사한 92기압이었으니.. '지옥'이라는 표현을 금성에 사용하여도 될 상황이었다.



그 뿐만이 아니다. 금성의 자전과 공전은 매우 이상했다. 금성의 자전주기는 지구 시간으로 243일, 그리고 금성의 1년은 지구 시간으로 224일이다.  자전보다 더 빠른 공전을 상상할 수 있을까? 이렇게 느릿느릿한 자전 탓인지, 금성에는 자기장 조차 거의 없다.  여기서 약간 첨언을 하자면, 얼핏 보면 금성의 하루는 243일로 금성의 1년보다 더 길것으로 생각할 수 있지만 사실 그렇지 않다.  금성의 자전은 존나게 느리기 때문에 자전주기와 하루의 길이는 다르게 된다.



금성의 하루를 묘사한 그림 자전주기는 243일이지만 하루의 길이는 그보다 못미치는…