원자의 눈으로 본 우주역사 137억년

외로운 산소 원자의 여행
로렌스 크라우스 지음. 박일호 옮김. 이지북 펴냄. 2만70000원

우주 만물은 모두 한결 같이 원자로 이뤄져 있다. 우주의 태초부터 존재해온 원자들 가운데 우주의 탄생과 생명의 역사를 아우를 만한 대표 원자를 꼽으라면 그건 무얼까. 입자물리학자 로렌스 크라우스는 ‘산소’ 원자를 꼽았다. 가장 단순한 원자는 양성자·중성자를 하나씩만 갖춘 수소이지만, 물과 생명을 이야기하는 데엔 산소보다 더 중요한 원자가 없을 터이기에.

크라우스가 지은 <외로운 산소 원자의 여행>(이지북 펴냄)은 “우리 원자“ 산소를 비롯한 원자들의 이야기를 바탕으로 우주와 생명의 탄생과 역사를 설명하려는 과학 해설자의 야심찬 시도다. 그가 이름 붙인 이른바 ‘산소 원자의 오디세이’는 137억년 우주 역사를 묵묵히 목격해온 원자들의 역사이기도 하다.

이야기는 우주가 대폭발(빅뱅)로 탄생하기 이전 ‘대압축’의 시기에 존재했을 “우주 전체 에너지와 맞먹는 에너지를 가진 원자들”에서 시작한다. 4000억 개의 지금 은하들이 야구공 만한 크기로 압축된 초고온·초고밀 상태의 초기 우주, 그리고 중성자·양성자들이 만나 이룬 다양한 원자 종들의 탄생이 이어진다.

은하, 태양, 그리고 지구의 탄생, 그리고 생명의 역사에서 다양한 원자들은 저마다 다른 역할을 수행한다. 특히 지구 행성에서 일어난 생명의 탄생과 진화에서 산소 원자가 어떻게 관여했는지, 왜 점차 지구 생명에 매우 중요한 원자의 자리에 오르게 되었는지는 이 책의 주요한 관심사다.

우주, 태양, 지구, 생물의 탄생은 어찌보면 ‘우리는 어디에서 왔는가’를 묻는 보통사람들의 호기심을 모두 아우르는 우주론의 주제들이다. 그러니까 이 책은 전에 없었던 아주 새로운 이야기를 풀어내고 있다기보다는 20세기 물리학·천문학·생물학이 개척해온 과학지식을 종합해 137억년 우주 역사의 사건들을 원자의 시선으로 풀어냈다는 점에서 참신한 책이다.

지구에서 일어날 ‘다음 100년 동안의 우리 산소 원자’에 관해 말하는 지은이는 꾸준히 늘어나는 대기 안 이산화탄소의 축적과 온실가스 효과에 주목하면서 “생물권은 지금은 파악하기 어려운 방식으로 인간이 만들어낸 이산화탄소에 반응할 것”이라는 입자물리학자의 우려를 내비친다.

오철우 기자 [e-mail]