브라이언 콕스 : 우리에게 탐험가가 필요한 이유.

우리는 현재 경제적으로 어려운 시기에 살고 있습니다. 그리고 이러한 시기에 첫번째 희생양이 된 것은, 공공 투자부문일 것이라 생각됩니다. 그리고 그 여파를 가장 먼저 받고 있는것은 과학에 투자되는 돈, 그 중에서도 창의력을 바탕으로 한 과학과 탐사라고 생각됩니다. 저는 지금부터 약 15분 가량동안 왜 그 분야의 비용 삭감이 터무니없고, 바보같은 일인지에 대해서 말할 것입니다.

제가 지금 보여드리려는 장면은, 의도적인것은 아니었지만, TED 역사상 최악의 슬라이드가 될 것 같습니다. 약간 정신없기도 합니다. (웃음) 사실 제 잘못은 아닙니다. 이건 가디언지에서 가져온 것이고요, 실제적으로 과학에 얼마나 돈이 드는지 잘 설명해주고 있습니다. 왜냐하면 제가 창의력을 바탕으로 한 과학과 탐사에 지속적으로 투자해야 한다는 것을 설명하려면 비용이 얼마나 드는지에 대해 말씀드릴 수 있어야 하기 때문이지요. 과학 예산은 얼마나 드는 것일까요. 이것은 영국정부의 지출내역입니다. 보시다시피, 매년 6200억 파운드를 사용했습니다.

실제로 과학에 사용된 예산은, 왼쪽의 보라색 부분과 노란색 부분 중에서 큰 노란색 중에서 일부분에 해당합니다. 6200억 파운드 중 매년 33억 정도에 해당하는 것이지요. 그 액수가 영국 과학의 전부입니다. 의료 연구, 우주 탐사, 제가 일하고 있는 제네바 CERN의 분자 물리학, 공학, 심지어는 예술과 인문학까지 33억의 예산으로 꾸려나갑니다. 스크린 왼쪽 윗부분에 있는 주황색 부분 옆의 작은 노란색 부분에 해당하는 액수이지요. 이것이 제가 말하고자 하는 바입니다. 영국의 예산 사용 비율이나, 미국이나 독일이나 프랑스나 거의 비슷합니다. 국민 경제에서 R&D가 차지하는 비율은 GDP의 0.6% 정도입니다. 이게 우리가 생각해봐야 할 문제인거죠.

'태양계의 신비'(BBC) 에서도 이야기 했습니다만 제가 가장 먼저 말씀드리고 싶은 것은 태양계와 우주탐사를 통해 그것들이 너무나도 아름답다는 것을 알게 되었다는 것입니다. 이것은 "태양계의 신비" 촬영이 끝난 뒤에 토성 근처에 있던 카시니 탐사선이 보내 온 사진입니다. 그래서 그 다큐멘터리에는 실려 있지 않습니다. 이것은 엔셀라두스라는 위성입니다. 왼쪽에 보이는 크고 하얀 구체는 토성입니다. 실은 토성이 사진의 배경이며 초승달처럼 보이는것이 영국 크기 정도 되는 위성 엔셀라두스이고 지름이 500km 정도 됩니다. 작은 위성이지요. 정말 놀랍고 아름다운 것은... 아, 먼저 어떤 조작을 한 사진이 아니라는 것부터 말씀드려야겠군요. 이건 토성 궤도에서 직접 찍은 흑백사진입니다.

정말 아름다운 것은, 여러분들도 보고 계시겠지만, 저 갈라진 부분에서 뿜어져 나오는 흐릿한 연기같은 것입니다. 이걸 "태양계의 신비"에서 묘사하여 보았습니다. 멋진 영상이죠. 우리는 이 흐릿한 연기가 실제로는 얼음분수이며 이 작은 위성의 표면에서 뿜어져나오는것을 알아냈습니다. 정말 아름답고 환상적이지만, 저것을 보면서 우리는 분수를 만들기 위한 동력원으로서 엔셀라두스의 표면 밑에 분명 액체로 된 물이 존재 할 것이라고 생각합니다. 또한 이게 정말 중요한 이유는 지구와 같이 액체상태의 물을 찾을 수있는 장소라면 생명체도 발견할 수 있다는 사실입니다. 따라서 지구로부터 12억 킬로미터 떨어진 어느 위성의 표면 아래에 저수지가 있다는 강력한 증거를 얻을수 있다는 것은 눈이 휘둥그레질만한 일이지요. 그렇기 때문에 그 장소가 태양계 안에 있는, 또다른 생명의 거주지가 될 수도 있다는 것입니다. 이건 그래픽에 불과하지만, 진짜 제가 보여드리고 싶은 것은 이 사진입니다. 이것도 엔셀라두스의 사진입니다. 이것은 카시니가 엔셀라두스 밑을 지날 때 찍은 것입니다. 이 사진은 위성 표면으로부터 불과 수백 km 상공에서 찍은 겁니다. 이것도 얼음분수가 우주로 솟아오르는 것을 보여주고 있죠. 정말로 아름다운 사진입니다만

이 곳이 태양계에서 생명체를 발견할 수 있는 유일한 장소는 아닙니다. 가장 유력한 후보는 아마 목성의 위성인 유로파일 것입니다. 그래서 우리는 이 위성들이 다른 위성들과 같은 단순한 돌덩어리가 아니란 증거를 찾기 위해서 목성계로 날아갔습니다. 유로파는 얼음위성입니다. 지금 여러분들이 보고 계시는 것은 수백 km의 얼음층이 있는 유로파의 표면입니다. 하지만 유로파가 목성의 자기장과 상호작용한다는 사실과, 동영상에서 보시다시피 갈라진 표면의 얼음들이 움직이는 모습을 보면서 실제로 유로파의 표면 전체는 액체 바다로 둘러싸여있다는 것을 추론할 수 있습니다. 즉 얼음 밑에 있는 액체가 위성 전체를 감싸고 있고, 대략 깊이가 수백 km 정도 될 것 같습니다. 이 목성의 위성에는 전 지구의 바닷물을 합친 것보다 더 많은 양의 소금물이 있을 것이라 생각합니다. 따라서 이 목성의 작은 위성이 지구 이외의 행성이나 다른 위성들 중에서 생명체를 발견 하게 될 가능성이 높은 최적의 후보라고 생각합니다. 정말 멋진 발견 아닌가요.

우리의 태양계 탐사는 태양계가 정말 아름답다는 것을 알려주었습니다. 또한 "우리는 우주에서 혼자인가"라는 심도 깊은 질문에 대한 대답의 방향을 잡아주었습니다. 탐사와 과학에는 단순한 놀라움을 넘어선 의미가 있을까요? 물론 있습니다. 이것은 1968년 12월 24일, 제 생애 첫 크리스마스 이브에 찍힌 아주 유명한 사진입니다. 제가 한 8개월쯤 되었을 때 입니다. 이 사진은 아폴로 8호가 달의 뒤쪽에서 찍은 지구가 떠오르는 사진입니다. 굉장히 유명한 사진으로 많은 사람들은 이 사진이 1968년을 살렸다고 말합니다. 1968년은 난기류에 휘말렸던 시대로 파리에서 5월 혁명이 있었고, 베트남 전쟁의 정점을 찍었던 해입니다. 많은 사람들이 이 사진에 대해서 그렇게 생각하는 이유는, 알 고어가 TED에서 자주 이야기 했듯이 이 사진이 환경 운동을 촉발시켰기 때문입니다. 왜냐하면 이때서야 우리는 처음으로 세상을 변하지 않고, 움직이지도 않으며 부서지지 않는 장소가 아니라, 우주의 어둠 속에 떠 있는 굉장히 작고 깨지기 쉬운 장소라고 생각했기 때문입니다.

별로 자주 언급되는 편은 아니지만, 우주탐사계획, 아폴로 계획은 경제적인 발전에도 기여하였습니다. 제 말은 이런 사진까지 전송해 줄 정도로 멋지고 대단한 성과를 낸거 아니냐고 이야기 할 수도 있겠지만 사실 그만큼 들어간 돈도 꽤 많을것입니다. 사실 아폴로 계획의 경제적인 효과와 영향에 대한 많은 연구가 있었습니다. 가장 규모가 큰 연구가 1975년 Chase Econometrics 에서 있었는데 그 연구에 의하면 아폴로 계획에 사용된 돈은 미국경제에 1달러당 14달러의 효과를 가져왔다 합니다. 그러므로 아폴로 계획은 창조적 자극이나, 공학적인 성과 면에서도 젊은 과학자들과 공학자들에게 14배 이상의 효과를 가지고 왔다고 봅니다. 즉, 아폴로 계획은 남는 장사였던 셈이지요.

과학적 발견에 있어서는 어떨까요? 창조적 자극에서는요? 어쩌면 이 사진은 별거 아닌 것처럼 보일겁니다, 이 사진은 수소의 스펙트럼 사진입니다. 1880년대와 1890년대에 많은 과학자들과 연구자들이 원자들로부터 나오는 빛을 연구했습니다. 그리고 이렇게 이상한 사진을 본 것이지요. 수소에 열을 가한 뒤 프리즘을 통해서 보면 여러분은 백색광이 아니라, 빨간색, 연한 파란색, 진한 파란색 등의 특정한 색들을 보게 됩니다. 이것을 통해 원자의 구조가 하나의 핵 주변에 전자들이 돌고 있는 모습이라는 것을 알 수 있게 된 것이지요. 그리고 전자들은 정해진 장소에만 있을 수 있고, 들뜬 상태로 올라갔다가 바닥상태로 내려오면서 정해진 빛들을 만들어낸다는 것도 알아냈습니다.

따라서 원자를 가열하였을 때 정해진 빛만 내보내는 성질은 원자의 구조를 다루는 양자론의 발달로 이어졌습니다. 이 사진은 정말 놀랍기 때문에 보여드리는 것입니다. 이 사진은 태양의 스펙트럼 사진입니다. 지금 이 사진은 태양 주변 대기의 원자들이 빛을 흡수하는 사진입니다. 또한 이들은 바닥상태에서 들뜬 상태로 갈 때도, 들뜬 상태에서 바닥상태로 내려올 때도 정해진 빛들만을 흡수합니다. 스펙트럼 내의 검은색 선을 봐 주시기 바랍니다. 그 검은색 선들 덕분에 그 선들에 대응하는, 우리가 알지못했던 원자들을 발견하였고, 그것이 헬륨원자를 발견하게 된 계기가 되었습니다. 그것이 헬륨이라고 이름짓게 된 이유입니다. 태양을 의미하는 "helios"에서 온 말입니다.

이상하게 들리실 수도 있고 이상한 연구라고 보실 수도 있을겁니다. 하지만 양자론은 실리콘과 같은 물질 속의 전자들의 움직임에 대하여 더욱 자세히 알 수 있도록 해 주었습니다. 실리콘이 움직이는 방식으로 트랜지스터를 만들수 있었고 그것은 완전히 양자론의 원리를 따르고 있습니다. 따라서 원자의 구조를 이해하고 난해한 양자 역학을 이끌어 낸, 창의성을 기반으로 한 이런 연구가 없었더라면 우리는 실리콘 칩이나 트랜지스터도 만들지 못했을 것이고, 현대적 경제의 바탕을 마련하지도 못했을 것입니다.

또 굉장히 놀라운 사실을 하나더 말씀드리지요. "태양계의 신비"에서 우리는 물리 법칙이 모든 곳에 적용이 된다고 계속 강조했습니다. 그것은 물리학에 있어서 가장 놀라운 사실중 하나이며, 지구상의 물질에 대한 특성을 이해하면 다른 행성이나 가장 먼 별 혹은 은하에서도 적용될 수 있다는 것을 나타냅니다. 그리고 양자 역학에서 예측한 놀라운 것 중 하나는, 트랜지스터에 사용되는 이론과 같은건데요, 그저 원자의 구조를 파악하는것만으로도, 우주에서 태양보다 질량이 1.4배 이상 되는 별들 중에는 생명을 다한 별이 없다는 것을 꽤나 정확하게 알 수 있다는 것입니다. 별의 질량에는 한계가 있습니다. 태양의 질량보다 1.4배 이상이 되는 별들 중에 죽은 별이 없다는 사실은 실험실에서 망원경을 가지고 하늘을 관측해보면 알아낼 수 있습니다. 굉장히 놀라운 예측이지요.

딱 그정도의 질량을 가진 별이 있다면 무슨일이 일어날까요? 이것이 그 상황을 예상해 본 사진입니다. 이것은 우리은하와 닮은 은하의 사진입니다. 그리고 이 사진 안에는 태양과 같은 1000억개의 별들이 있습니다. 이것은 우주에 있는 수십억개의 은하중 하나입니다. 은하의 중심에는 수십억개의 별들이 있고, 그 때문에 은하계가 밝게 빛나게 됩니다. 이것은 이웃 은하중 하나이고 5천만 광년 쯤 떨어져 있습니다. 저기 보이는, 밝게 빛나고 있는 별은 실제로 그 은하에 속한 별이므로 저 별 또한 5천만 광년 멀리 떨어져 있다고 볼 수 있죠. 이 별은 그 은하의 일부이지만 마치 수십억개의 태양을 포함한 은하의 중심인것 같이 빛나고 있습니다. 이것은 1a 타입의 초신성 폭발입니다. 이것은 놀라운 현상입니다. 폭발의 중심에 별이 하나 있는데 이것을 탄소-산소 백색 왜성이라 부르며 태양 질량의 1.3배에 해당됩니다. 이 별은 연성(쌍성)을 가지고 있는데, 커다란 가스덩어리 별 입니다. 그리고 이 백색 왜성은 연성으로부터 가스를 빨아들이는데 찬드라세카 한계(Chandrasekhar limit)라고 하는 한계치에 다다르면 폭발하게 됩니다. 폭발할 때 별은 2주간 태양의 수십억배의 밝기를 가지고 에너지 뿐만 아니라, 엄청난 양의 화학 원소들까지 우주에 방출합니다. 그것을 탄소-산소 백색왜성이라고 합니다.

사실 빅뱅 직후 우주에는 탄소와 산소가 없었습니다. 그리고 처음 생겨난 별이 있던 세대에는 탄소와 산소는 우주에 존재하지 않았죠. 어쨌든 그렇게 별에서 탄소와 산소가 생겨나 갇혀 있다가 이러한 폭발로 인해 우주로 돌아가고 행성과 항성과 새로운 태양계를 형성하고 인간을 태어나게 했습니다. 저는 이것이 물리법칙의 보편성과 힘과 아름다움을 아주 잘 설명하는것이라고 보는데 왜냐하면 지구 위에서 원자의 구조에서부터 초신성 폭발의 과정까지 이해할 수 있기 때문입니다.

생각지 못했던 우연에 대한 알렉산더 플레밍의 이야기를 소개하고 싶습니다. "1928년 9월 28일 새벽 눈을 떴을때 나는 세계최초로 항생물질을 발견해서 모든 약품의 대혁명을 일으키려는 의도 같은건 없었다." 원자의 세계를 추구하는 사람들은 트랜지스터를 발명할 생각 따윈 없었습니다. 또한 초신성 폭발의 메카니즘을 설명하려고 했던 것도 아니었습니다만 결국 그 메카니즘 덕분에 우주의 어디에서 생명의 요소들이 형성되었는지 설명 할 수 있게 되었습니다. 그래서 저는 과학에서 우연에 의한 발견이 중요하다고 봅니다. 아름답고, 또 놀라운것을 밝혀낼 수 있죠. 또한 우주에서 우리의 위치에 대한 가장 심오한 생각과 함께 우리의 행성에 대한 진정한 가치를 밝혀낼 수 있다고 봅니다.

멋진 지구의 사진입니다. 사실 지구가 아니라 토성같아 보이는데, 물론 그게 맞습니다. 이건 카시니 탐사선이 찍었고 제법 유명한 사진입니다. 토성의 고리가 멋진 장관을 이뤄서가 아니라 고리들 바로 아래 아주 작고 희미한 점이 떠 있는것이 보이기 때문입니다. 확대해보면 잘 보이죠. 이건 위성같아 보입니만 사실은 지구의 사진이죠. 토성의 프레임에서 본 지구입니다. 이곳은 지구에서 12억 킬로미터 떨어져 있습니다. 지구는 참 기묘해서 멀어지면 멀어질수록 아름답게 비취는 것 같습니다.

하지만 지구에서 가장 멀리 떨어져서 찍은, 가장 유명한 사진은 보이저 우주선에서 찍은 사진이죠. 크기를 알 수 있도록 제가 앞에 서 있습니다. 보이저호는 작은 우주선입니다. 현재 지구에서 160억 킬로미터 떨어진 곳에서 접시안테나로 20와트의 신호를 전송하고 있으며 아직도 서로 연락하고 있습니다. 보이저호는 목성과 토성, 천왕성과 해왕성을 방문했습니다. 네개의 행성을 방문한 후 제가 존경해 마지않는 칼 세이건씨는 보이저호를 돌려서 지나왔던 모든 행성의 사진을 찍어야겠다는 멋진 생각을 했습니다. 그리고 지구의 사진을 찍었습니다. '창백한 푸른 점' 이라 불리는 사진으로, 지구의 모습은 잘 안보이는데, 한 줄기 빛 위에 지구의 모습이 겹쳐 있습니다. 64억 킬로미터 떨어진 곳에서 찍은 지구입니다.

저는 칼 세이건이 그의 저서에서 이 사진에 대해 어떻게 이야기했는지 여러분께 소개해 드리고자 합니다. 이 사진에 대하여 이보다 더 아름답게 묘사할 수는 없기 때문입니다. 그는 이렇게 말했습니다. "다시 이 빛나는 점을 보라. 그것은 바로 여기 우리 집, 우리 자신인 것이다. 우리가 사랑하는 사람, 아는 사람, 소문으로 들었던 사람 그 모든 사람은 그 위에 있거나 또는 있었던 것이다. 우리의 기쁨과 슬픔, 숭상되는 수천의 종교 이데올로기, 경제 이론 사냥꾼과 약탈자, 영웅과 겁쟁이 문명의 창조자와 파괴자, 왕과 농민, 서로 사랑하는 남녀, 어머니와 아버지, 희망에 찬 아이들 발명가와 개척자 윤리 도덕의 교사들, 부패한 정치가들 수퍼스타, 초인적 지도자, 성자와 죄인 등 인류 역사에서 그 모든 총합이 여기에, 이 햇빛 속에 떠도는 먼지와 같이 작은 천체에 살았던 것이다. 천문학은 겸손함과 인격수양의 학문이라고 알려져 왔다. 우리의 작은 천체를 찍은 이 사진보다 인간이 가진 자부심의 어리석음을 알려주는 사진이 있을까. 이 창백한 푸른 점 보다 우리가 아는 유일한 고향을 소중히 다루고 서로를 따뜻이 대해야 한다는 책임을 적나라하게 보여주는 것은 없을 것이다."

과학과 탐험의 힘에 대한 멋진 말입니다. 우리가 우주에 대해 충분히 알고 있는가에 대한 논란은 항상 있어왔고 앞으로도 있을 것입니다. 하지만 1920년대가 없었다면 페니실린은 없었을 것입니다. 1890년대가 없었다면 트랜지스터도 없었겠죠. 오늘날처럼 복잡한 경제시대도 마찬가지입니다. 우리가 이미 많이 알고 있기 때문에 우주를 더 탐사할 필요는 없다고 말하기도 합니다.

마지막으로 요즘 제가 존경하는 인물인 19세기 전환기의 과학자 험프리 데이비씨의 말을 소개해 드리고자 합니다. 그는 언제나 비난 받았었습니다. 19세기 전환기의 주요 사회적 경향은 자원을 착취하고 건설하는것 뿐이었으니까요. 그는 이렇게 말했습니다. "과학은 궁극의 경지에 이르렀으며 우리는 완벽하게 승리했고 자연의 신비 같은건 존재하지 않으며 더이상 정복할 신세계는 없다고 자만하는것보다 인간의 정신적 진보에 치명적인 것은 없다"

감사합니다

(박수)