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2001.04.23 (월) 18:51
우주에서 인간의 위치를 파악한다는 것은 우리를 한없이 겸손하게 하기도 하고 한없이 자랑스럽게 만들기도 하는 일이다.
거의 2천 년 동안 서양의 우주관을 지배했던 아리스토텔레스 철학에서 지구는 물.불.공기.흙의 네 가지 원소로 이뤄진 불완전한 세상이고, 완전한 천상의 세계는 에테르라고 하는 제5원소로 이뤄졌다고 믿었다.
그리고 태양과 별들은 완벽한 원형 궤도를 그리며 지구 주위를 돌고 있다고 생각했다. 이러한 지구 중심의 우주관을 무너뜨린 코페르니쿠스 혁명은 5백년이 안 된 일이다. 그리고 원소 면에서 천상과 지상의 구분이 완전히 사라진 것은 1백년도 안 된다.
1860년대에 분젠과 키르히호프는 자신들이 만든 분광기라는 간단한 도구를 통해 햇빛에 들어있는 프라운호퍼선이 지상에서 관찰되는 원소들의 스펙트럼과 일치하는 것을 알아냈다.
천상의 원소는 특별한 게 아니라는 단서가 잡힌 것이다. 19세기 말에 태양에서 발견돼 태양이라는 그리스어를 따 이름 붙여진 헬륨도 곧 지구상에서 발견됐다. 역시 천상에만 존재하는 원소는 없었다.
태양계를 넘어서서 우주 전체가 공통된 원소들로 만들어졌다는 사실은 한 무명 여학생의 노력의 결과로 알려지기 시작했다.
1920년대에 영국에서 미국 하버드대 천문학과에 유학 온 세실리아 페인은 망원경으로 약한 별빛을 장시간 모아 조사해 본 결과 어느 별에서나 수소의 스펙트럼이 강하게 나타나는 것을 발견했다. 그 후 망원경의 배율이 높아질수록 우주 전체 원소의 4분의 3 정도가 수소인 것이 확실해졌다.
태양계가 1백20억 내지 1백50억년 전에 빅뱅으로 시작된 우주의 일부라면 지구를 포함해 우주 전체가 공통적인 원소로 이뤄진 것은 당연한 일이다.
재미있는 것은 체중의 3분의 2는 물인데 물분자 하나에는 산소 원자가 한 개이지만 수소 원자는 두 개가 들어있는 것을 보면 알 수 있듯, 우주에 가장 많은 수소가 우리 몸에 제일 많은 원소이기도 하다는 점이다.
그런데 우주와 인간 사이에는 또 다른 놀라운 유사성이 존재한다. 우선 우주의 구조를 살펴보자. 태양과 같은 별이 대략 천억(10의 11승 ; 1에 0을 11개 붙인 수)개 모여서 은하계를 만들고, 이런 은하계가 대략 천억 개 모여서 전체 우주를 만든다.
신기하게도 우주의 은하계 수와 은하계 안의 별의 수가 비슷하다. 그러니까 우주에는 약 10의 22승 개의 별이 들어있는 것이다.
우주가 별의 집단이라면 인간은 원자의 집단이다. 인체에는 원자가 대략 몇 개나 들어있을까□ 원자는 너무나 작고 가벼운 입자라서 소주잔 반잔 정도인 10g의 물에는 10의 24승 개 정도의 원자가 들어있다. 그러니까 박찬호 선수 정도의 체구는 약 10의 28승 개의 원자를 끌고 다니는 셈이다.
은하계가 우주의 중간단계 구조라면 인체의 중간 구조는 세포다.
원자들이 모여 세포를 만들고, 세포가 모여 몸 전체를 만드는 것이다. 사람 몸에는 세포가 몇 개나 있을까?
요즘 인간 지놈에 관한 기사가 자주 보도되면서 하나 하나 세포에는 32억 개의 염기쌍을 지닌 DNA가 들어 있고, 인체에는 이런 세포가 60조 내지 1백조 개가 들어 있다는 정보를 접하게 된다. 1백조라면 10의 14승이다.
인체가 한편으로는 10의 28승 개의 원자로 이뤄졌고 다른 한편으론 10의 14승 개의 세포로 이뤄졌다면, 세포 하나는 10의 14승 개 정도의 원자로 이뤄졌다는 결론이 나온다.
그리고 보니 별-은하계-우주의 구조적 관계가 원자-세포-인간의 관계에도 그대로 적용된다. 우주의 주성분 원소인 수소가 인체의 주성분 원소이고 보니 원소 면에서도 인간은 소우주이고, 구조적으로 보아서도 인간은 소우주다.
자연은 어쩌다 자신의 일부로서 우주적인 원리를 내포한 인간이라는 존재를 만들어 자신의 비밀을 파헤치게 했는지 생각할수록 신기하기만 하다.
김희준(서울대 교수 ·분석화학)
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