별과바람에서꽃과언어까지,
우주,지구,생명,인간을설명하는하나의통합된관점을만난다
우주,지구,생명,의식을아우르는통합과학의도전.‘대중의과학화’를모토로과학운동에매진하고있는박문호박사가‘박문호의자연과학세상(박자세)’에서14년간이어온‘137억년우주의진화’와‘특별한뇌과학’강의의핵심을엮어빅뱅부터인간의가상세계까지이어지는빅히스토리를정리했다.어려운과학지식을에둘러가지않으면서우주의시작에서부터지구와생명의탄생,광물과생물의공진화,인간의식의출현에이르는자연현상의유장한역사를전자,광자,양성자의상호작용이라는관점에서설명한다.
빅뱅에서인간의가상세계의출현까지,한권으로읽는138억년우주의역사
“별빛을구성하는광자가전자에흡수되고양성자를세포외부로방출하는과정이바로생명현상이다.전자,양성자,광자는자연을구성하는입자다.자연은전자,양성자,광자상호작용의무한한중첩현상일뿐이다.중력을제외한자연의모든현상은전자,양성자,광자의다양한상호작용이다.이책은바로전자,양성자,광자의작용으로우주,지구,생명,의식을설명하려고한다.”(7쪽)
저자가서문에서밝혔듯이우주의모든자연현상은전자,양성자,광자의상호작용으로수렴한다.빅뱅후양자확률의거품같은시간을통과한후우주가급팽한것도,이후별이탄생하고,은하가형성되고,행성이만들어지는것도모두이와같다.
46억년전성간거대분자구름의중력수축으로태양이만들어지고,거대한미행성들이충돌하면서45억년전지구가탄생했다.지구가생성되고1억년내에지구는대기,대양,지각,맨틀,핵으로분화되었다.이후지구는대류운동을통해대륙이형성되었다가해체되는판구조운동을이어갔다.고생대에는판게아를향한초대륙의생성과정이,중생대와신생대에는판게아가분열해현재의대륙형태를갖추는과정이주를이룬다.20억년전1차산소혁명으로대기중산소농도가1퍼센트로증가하자표층의산화과정을거쳐대략3000종류의새로운광물이출현했다.
생명은약40억년전출현했지만이때는산소호흡을하지않는원핵세포만존재했다.원핵세포는전자를획득하고전자를방출하는산화-환원호흡으로에너지를만들었다.20억년전1차산소혁명으로산소분자가많아지면서산소호흡박테리아가출현하고,박테리아가숙주세포속에공생하면서미토콘드리아로진화했다.미토콘드리아의세포내공생에더해핵막을갖춘숙주세포는진핵세포가된다.
식물의광합성은엽록소가광자를흡수하면서엽록소에서전자가방출되는산화과정이고,동물의호흡은산소분자가물분자로환원되는반응이다.결국호흡과광합성은산소분자와물분자의진행방향만다를뿐모두전자움직임에동반된양성자이동이만드는산화와환원작용이다.
약7억년전신원생대에이르자2차산소혁명이일어나다세포생명이출현했다.이2차산소혁명으로대기중산소농도가20퍼센트로높아지면서5억4000만년전에고생대캄브리아기가시작되었다.이것이생명진화의두번째추진력이되어지구는생명체로가득한행성이되었다.
인간의선조는아프리카에서진화했다.350만년전의오스트랄로피테쿠스아파렌시스는직립보행을했고,250만년전의호모하빌리스는도구를사용했다.호모에렉투스에서진화한호모에르가스테르는약120만년전에불을사용해음식물을익혀먹으면서소화에소모되는에너지를줄였다.단백질섭취는대뇌신피질을두배로증가시켰다.호모사피엔스는약20만년전에아프리카에서출현하여6만년전북쪽으로이주했고,4만5000년전유럽으로,약4만년전동아시아로이주하여시베리아까지도달했다.
인간의뇌는언어라는새로운우주를만들었다.우주가시공속의존재라면언어는관계속의존재다.언어의출현은상징에의한도약이다.인간과인간의관계속에서만존재하는언어는물리적자연에존재하지않는자연속의또다른자연이다.인간이우주와자신의기원을추적하는지적존재로진화한것은크게늘어난대뇌신피질작용으로기억과개념이만들어진덕분이다.
138억년우주의진화를배우는가장효과적인방법
이책에서는다양한분야의전문지식이종횡무진펼쳐진다.기초물리학은물론전자기학부터유기화학과무기화학,지질학,광물학,생물학,진화생물학,뇌과학까지과학계거의모든분야의지식이담겨있다.그도그럴것이우주의탄생인빅뱅에서시작해현대인류의언어와가상세계에이르기까지138억년의모든역사를담았기때문이다.
저자는책에서우주에서인간의상징에이르는과정을우주,지구,생명,인간의네단계로설명한다.이때별,지구,생명,인간모두에게적용할수있는관점은이모든자연현상의바탕에전자,광자,양성자의상호작용이있다는것이다.이렇게통합적관점으로자연현상을공부하는방법으로저자는세가지를제안한다.
첫째,기원을추적하는것이다.우주,별,지구,인간등모든자연현상에는반드시기원이있다.원자와전자,세포,동물,포유류,인간으로이어지는과정에있는모든생화학적초기조건을공부하면된다.
둘째,시공을사유하는것이다.자연은시간과공간이라는무대장치에서펼쳐지는공연이다.시간과공간은분리된실체가아니며에너지와물질이서로결정하는동적관계임을알아야한다.시공과에너지의상호관계는바로우주그자체다.
셋째,패턴을발견하는것이다.생화학의핵심은산화-환원과정에서세포속분자들의변화패턴이다.분자,세포,개체들이공간과시간에서변화하는패턴이바로진화다.시간과공간에서펼쳐지는물질과에너지패턴의변화가바로자연이다.신경세포시냅스에서벌어지는원자배열의패턴변화가우리의생각이다.패턴은원자,분자,개체들의배열상태다.자연속존재들의배열패턴개수가바로엔트로피다.가장높은확률의패턴으로가려는속성이바로자연현상이다.
집요한추적과통합의관점으로공부의새로운패러다임을제시하다
박문호박사의연구와글에는하나의일관된특징이있다.다양한분야의기초이론을완벽하게습득한후그모든지식을관통하는하나의원리를찾아내는것이다.그리고그것을가장단순하고간명한언어로정리한다.그결과“자연과학공부는별,바위,꽃에서전자,양성자,광자의상호관계를밝혀내는과정이다”라는문학적이면서과학적인문장이나온다.이는과학자의두뇌와시인의가슴으로살아가는박문호박사의삶과도통하는것이라할수있다.
저자의연구와활동은고행에가깝다.누구도강요하지않았는데스스로공부모임을꾸리고어려운전문분야에기꺼이뛰어들었다.그렇게‘138억년우주의진화’라는제목으로14년간연속강의를하고있다.그가추구하는것은과학을말랑하게만들어소개하는‘과학의대중화’가아닌‘대중의과학화’다.엄밀한과학을전파하여대중들의수준을높이는것이목표다.
그리고이를위해그가강조하는공부법은반복이다.새로운학문분야를공부한다는것은새로운언어를배우는것이며,새로운언어에익숙해지려면반복이필요하다.“새로운용어나개념은반복해서읽고쓰면점차쉬워진다.기초가단단해지면지식에가속도가붙는다.”이말은단번에이해하기어려운내용일지라도익숙해질때까지반복하면서학습하면이해의순간이찾아온다는뜻이다.
저자는뇌과학분야저술과강의를활발하게하며《뇌,생각의출현》부터《그림으로읽는뇌과학의모든것》《박문호박사의뇌과학공부》로이어지는뇌과학3부작을완결했다.이후우주의장구한역사를과학의눈으로정리한빅히스토리서술에나서지난2019년에‘생명’편을정리한《생명은어떻게작동하는가》를펴냈다.이제그과업의결산으로14년간이어져온‘137억년우주의진화’와‘특별한뇌과학’강의의핵심을엮어빅뱅부터인간의가상세계까지이어지는새로운빅히스토리를정리했다.
