창간 80주년 경향신문

비생명, 생명 그리고 죽음

나는 살아있지만 내 몸을 구성하는 원자는 살아있지 않다. 살아있지 않은 단순한 여럿이 모여 서로 연결하고 결합해 창발하는 대표적 현상이 생명이다. 빅뱅 직후 우주에는 복잡한 것 하나 없이 단순한 것만 가득했다. 쿼크가 모여 양성자와 중성자가 되고 이들이 전자와 짝지어 원자가 되었다. 다음에는 원자들이 모여 분자가 되고 여러 분자가 길게 이어져 생명체를 이루는 다양한 화합물이 만들어졌다. 이런 화합물이 만들어졌다고 생명이 짜잔, 저절로 출현하는 것은 아니다. 하지만, 단순한 여럿이 모이고 이렇게 모인 여럿이 또다시 더 큰 단위로 모이는 것이 이어지는 여러 겹의 계층적 질서가 생명 출현의 토대인 것은 분명하다. 단순한 것만 있었던 우주 초기에 생명은 단연코 없었다. 우주와 함께 태어난 것은 생명이 아니라 비생명이다. 긴 세월이 지난 어느 날 우주 한 구석 바로 이곳에서 비생명이 모여 생명을 낳았다.큰 것을 작은 것으로, 많은 것을 적은 것으로 줄여 이해하는 것이 20세...

2026.04.29 20:20

잠과 꿈

우리 삶의 거의 삼분의 일에 해당하는 긴 시간, 우리는 언뜻 아무것도 하지 않는 것으로 보이는 상태로 인생을 낭비한다. 이 상태에서 우리는 외부 세상을 인식하지 못해 공격에 취약하고, 음식을 먹지도, 책을 읽지도, 몸을 움직이지도 못한다. 바로, 매일 밤 잠잘 때 우리 모두 겪는 일이다. 잠도 신기한데 꿈은 더 기이하다. 내 몸은 여전히 침대 이불 속에 머무는데, 꿈속의 나는 싸우고 뛰고 날아다닌다. 게다가 내가 하늘을 난다는 것이 말도 안 된다는 사실 자체를 꿈속에서는 깨닫지 못한다.지렁이도 일종의 잠을 잔다는 사실에서 짐작할 수 있듯이 잠은 생명 진화의 과정에서 상당히 이른 시기에 출현했다. 거의 모든 동물이 위험을 무릅쓰면서도 잠을 잔다면 잠이 제공하는 생물학적 이점이 있을 것이 분명하다. 밤새운 다음날 느끼는 강한 수면 욕구도 잠의 중요성을 방증한다. 맞다. 잠이 부족하면 우리 몸에 온갖 문제가 생기며 극단적 수면 박탈은 치명적이라는 것이 잘 알려져 있다. 잠은 생...

2026.04.01 19:54

과학과 무한

첫술에 배부를 리 없지만, 밥 한술 뜨는 것을 여러 번 계속하다보면 배가 부르다. 사과 하나 먹고 또 하나를 먹으면 두 개의 사과를 먹은 것이듯, 우리가 보는 모든 것은 하나에 하나를 더하면 더하기 전 하나보다 더 크다. 꼭 그런 것은 아니어서 쉽게 이해할 수 있는 예외가 있기는 하다. 1+1=2지만 0+0=0이어서 크기 없는 0을 서로 더한다고 크기가 0보다 커질 리 없다. 아무리 여러 술 떠도 배가 차지 않는 숟가락은 빈 숟가락일 수밖에. 같은 둘을 더하면 처음 하나보다 커진다는 것은 0을 제외하면 다른 반례가 없는 절대적 진리처럼 보인다. 정말 그럴까.여러 장갑이 뒤죽박죽 쌓여 있는 무더기에서 왼손 장갑과 오른손 장갑을 하나씩 꺼내 짝짓는 것을 이어가자. 모두 짝을 짓고 나니 왼손 장갑이 남았다면 당연히 처음 무더기에는 왼손 장갑이 오른손 장갑보다 더 많았다는 것을 알 수 있다. 정확히 몇개인지 세지 않고도 이 방법으로 두 집합의 크기를 비교할 수 있다. 왼손 장갑마...

2026.03.04 20:11

두 발로 서는 인간

이상희 교수의 책 <인류의 기원>에서 저자는 초기 인류를 다른 생물종과 구별 짓는 가장 중요한 특징이 두발걷기라는 얘기를 들려준다. 두 발로 걷기 시작하며 다른 영장류와 갈라진 이들이 우리 인류의 선조가 되었다. 지웅배 교수가 최근 출간한 책 <우리는 모두 천문학자로 태어난다>에서 저자는 우리 인간은 두 발로 서게 되자 고개를 위로 들어 하늘을 볼 수 있게 되었다고 말한다. 두 발로 걷기 시작하면서 인류와 천문학이 함께 탄생한 셈이다.두발걷기라면 나도 보탤 것이 좀 있다. 2017년 논문으로 출판한 연구 얘기다. 몸무게가 몸길이의 세제곱에 비례하는 여러 다른 생물종과 달리, 체질량지수 계산법에서 짐작할 수 있듯 정상 체중인 사람의 몸무게는 키의 제곱에 비례한다. 이를 이용하면 사람의 허리둘레는 키에 비례하는 것이 아니라 키의 제곱근에 비례한다는 것도 알아낼 수 있다. 또 체질량지수가 비슷한 두 사람이 있다면 키 큰 사람이 더 날씬해 보인다는 재밌는 결...

2026.02.04 20:04

짜릿한 겨울

결혼 전 막 연애를 시작할 때 택시 뒷자리에 아내와 나란히 앉았던 기억이 있다. 급커브를 돌 때 몸이 한쪽으로 쏠려 아내 팔에 닿으면 온몸이 감전된 듯 짜릿했다. 저 앞에 커브 길이 보이면 일찌감치 가슴이 두근거리기도 했다. 결혼한 지 이미 30년도 더 지난 요즘도 가끔 짜릿할 때가 있다. 특히 겨울에.플라스틱 빗으로 머리를 빗으면 머리카락이 빗을 따라 위로 딸려 올라가고 가전제품 상자를 뜯다 부서진 작은 스티로폼 조각은 바지에 붙어 잘 떨어지지 않는다. 정전기는 말 그대로 전기 전하가 한곳에 정체되어 쌓이는 현상이다. 두 물체를 붙여놓고 문지르면 양쪽에 정전기가 쌓이는 현상을 마찰전기(triboelectricity)라고 한다. 그리스어로 마찰을 뜻하는 tribo와 나무 수액이 땅속 환경에서 변성되어 만들어지는 광물인 호박(elektron)으로 이루어진 단어다. 그리스 시대에 이미 호박의 마찰전기 현상이 알려져서 호박이 전기의 뜻도 갖게 된 셈이다.머...

2026.01.07 20:04

추운 겨울의 물리학

추운 겨울 두툼한 외투를 입고 길을 나선다. 입에서는 흰 입김이 나오고 언 길이 미끄러워 조심조심 발걸음을 옮긴다. 언 손은 마주 비벼 녹이고 버스를 기다리며 몸을 웅크린다. 우리 모두 겨울날 자주 겪는 일이다. 이런 일상의 경험에도 속속들이 물리학의 원리가 담겨 있다. 여름에 안 보이는 입김이 겨울에는 보이는 이유, 겨울옷이 두꺼운 이유, 손을 마주 비비면 잠깐 손을 녹일 수 있는 이유, 얼음이 미끄러운 이유, 모두 물리학이다. 작은 것의 물리학이 우리의 겨울 일상을 만들어 낸다.시린 손으로 뜨거운 커피 컵을 감싸면 컵 표면의 빠른 분자가 내 손의 느린 분자와 충돌한다. 컵의 분자는 느려지고 손의 분자는 빨라져 분자들의 운동에너지가 컵에서 손으로 전달된다. 분자의 마구잡이 열운동이 활발할수록 온도가 높아서 컵은 점점 식고 손은 점점 따뜻해진다. 손을 컵에 딱 붙이지 않으면 손이 그리 따뜻해지지 않는다. 손과 컵 사이 공기가 열전달을 막는 부도체이기 때문이다. 마찬가지다....

2025.12.03 22:10

시간의 화살

50대가 저물어가는 요즘 시간이 정말 빠르게 흐른다는 생각을 자주 한다. 빠르게 흐르는 시간을 쏜살같다고 표현하듯, 미래로만 흐르는 시간을 우리는 날아가는 화살에 자주 비유한다. 쏜살같이 앞으로만 나아가는 시간의 화살은 미래를 향한다.노화에 대한 나의 주관적 경험이 시간의 화살을 만들어내는 것도 아니다. 물에 떨어뜨린 작은 잉크 방울은 널리 고르게 퍼질 뿐, 다시 작은 방울로 모이지 않는 것을 떠올려보라. 시간의 화살은 주관적 인식의 문제가 아니라 누가 봐도 같은 객관적 사실로 보인다.시간을 뜻하는 변수 t를 -t로 바꾸는 것이 시간의 화살이 가리키는 방향을 뒤집는 것에 해당한다. 이렇게 시간을 뒤집어도 뉴턴의 운동방정식은 전혀 달라지지 않는다. 뉴턴이 보여준 시간의 화살은 촉도 깃도 없어 앞뒤가 같은 셈이다. 줄에 매단 추의 진자운동처럼, 고전역학을 따르는 입자 하나는 미래와 과거를 향하는 두 시간 흐름이 똑같은 방정식을 만족해 시간의 화살에 앞뒤가 없다....

2025.10.29 20:18

천지 차이를 없앤 뉴턴

100년 전 하이젠베르크와 슈뢰딩거가 작은 입자의 세상을 설명하는 양자역학을 처음 만들어냈다. 이들의 뒤를 이어 20세기 물리학의 발전을 주도한 다음 세대의 훌륭한 물리학자들이 있다. 헬륨의 초유체 현상에 대한 연구로 1962년 노벨 물리학상을 받은 러시아의 위대한 물리학자 레프 란다우도 이 중 하나다. 란다우에 얽힌 재밌는 일화가 전해진다. 물리학자답게 란다우는 선배 과학자의 업적의 위대함을 수학에 등장하는 로그값을 이용해 숫자로 표현했다. 100은 10의 제곱이어서 로그값이 2이고 1000은 10의 세제곱이어서 로그값이 3이다. 이처럼 로그값으로 1의 차이가 나면 원래값의 차이는 무려 10배가 된다. 로그의 척도를 쓰는 지진의 규모도 마찬가지여서, 규모 7인 지진에 비해 규모 8인 지진의 진폭은 무려 10배다.물리학자의 업적과 지적 능력을 숫자로 표시한 란다우 척도에서는 값이 작을수록 더 위대한 물리학자다. 란다우는 뉴턴의 란다우 척도 값으로 0, 아인슈타인...

2025.09.17 20:44

여름이 더워지는 이유

지구가 태양에 더 가까워져서 여름이 더운 것일까? 그렇지 않다. 길쭉한 타원 모양인 공전 궤도에서 여름이 아닌 겨울에 오히려 지구가 태양에 더 가깝다. 태양이 가까워서 여름이 더운 것이 아니다.마찬가지로 태양까지 거리가 가까워 한낮이 아침저녁보다 기온이 높을 리도 없다. 그럼 해가 중천에 뜬 한낮이 더 더운 이유는 무얼까? 추운 겨울날 꽁꽁 언 손을 난롯불에 녹일 때 우리는 손바닥을 난로를 향해 펼친다. 난로에서 에너지를 싣고 방출되는 전자기파의 진행 방향과 손바닥이 정확히 수직일 때 손바닥의 단위면적에 입사되는 에너지가 최대이기 때문이다. 마찬가지다. 같은 면적의 지면에 태양이 지구로 보낸 전자기파가 전달하는 복사 에너지는 햇빛과 지면의 각도에 따라 달라진다. 머리 위에 해가 있을 때 단위면적당 지면에 도달하는 햇빛의 양이 가장 많고 해가 지평선 위에 낮게 떠 있을 때 단위면적당 지면에 도달하는 햇빛의 양이 적다. 한낮이 뜨거운 이유는 거리가 아니라 각도 때문이다....

2025.08.13 21:15

입자도 파동도 없는 양자의 세상

책상 위 탁구공을 떠올려보라. 우리는 저곳에 탁구공이 있다고 말할 수 있다. 탁구공 같은 물리학의 입자는 위치를 특정할 수 있다. 다음에는 퐁당퐁당 던진 돌이 만든 물결이 호수 위로 퍼져나가는 모습을 떠올려보라. 물결 같은 물리학의 파동은 넓게 펼쳐져서 위치를 딱 잘라 말할 수 없다. 입자와 파동은 정말 다르다.탁구공 하나 옆에 하나를 더 두면 두 개다. 하나, 둘, 셀 수 있는 물리학의 입자는 1+1=2를 만족한다. 파동은 다르다. 오르락내리락 위아래로 진동하며 움직이는 파동에서 가장 높은 곳을 마루, 가장 낮은 곳을 골이라고 한다. 마루와 마루 사이의 거리가 파장, 마루와 골 사이 수직 방향 거리의 절반이 진폭이다. 파장과 진폭이 같은 두 파동이 한 곳에서 만날 때 마루와 마루가 만나면 둘이 더해져 진폭이 두 배가 되지만, 마루와 골이 만나면 서로 상쇄해 진폭이 0이 된다. 이처럼 파동은 1+1이 2가 되는 보강간섭을 보여줄 수도 있고, 1+1이 0이 되는 상쇄간섭...

2025.07.09 20:46