데이빗 크리스찬: 빅 히스토리 (Big History)

일단 영상 부터 볼까요. 네, 스크램블 에그 입니다. 하지만 자세히 보시면 여러분은 뭔가 이상하다는걸 느끼실 수 있을겁니다. 알아차리셨는지 모르겠지만, 실은 스크램블에서 다시 원래 계란 상태로 돌아가고 있는 것입니다. 자, 이제 완전히 원래 상태로 돌아왔습니다. 그리고 다시 계란 껍데기 안으로 들어가는군요. 우리는 이것이 우리가 알고 있는 우주의 이치와 다르다는 것을 알고 있습니다. 스크램블 에그는 먹음직스럽지만 모양이 흐트러졌습니다. 그냥 계란은 아주 아름답고, 세련되 보일뿐만 아니라 자신보다 더 특별한 것도 만들 수 있습니다. 예를들어 닭을 만들어 내지요. 우리들은 모두 마음속으로는 우주는 질퍽질퍽한 상태에서 복잡하게 변해왔다고 생각하지 않습니다. 사실 이러한 생각은 물리의 가장 중요한 법칙 중의 하나인 열역학 제2법칙에도 나타나 있습니다. 간단히 말하자면 이 법칙은 '우주의 일반적인 경향'이라 볼 수 있습니다. 질서와 구조부터 무질서와 무구조를 향해 가는것, 즉 엉망진창이 되는 것입니다. 그래서 저 비디오는 조금 이상하게 느껴지는 것이지요

그래도 주변은 멀리 내다보면 주위에는 놀라울 정도로 복잡성이 존재합니다. 에릭 베인호커의 추정으로는 뉴욕시 안에만 100억종류의 상품이 거래되고 있다고 하죠. 그것은 지구위에 존재하는 종(種)의 100배가 됩니다. 거기다 그것들은 70억개의 개체를 가진 '한 종'이 거래하는 것들이며 엄청난 복잡성을 가진 글로벌 시스템 안에서 무역과 여행, 인터넷에 의해 연결되어 있습니다.

여기에 커다란 수수께끼가 있습니다. 열역학 제2법칙이 지배하고 있는 우주에서 어떻게 해야 아까 이야기했던것 같은 복잡성, 즉 여러분과 저 자신, 그리고 이 회의장으로 대표될 수 있는 복잡성을 만들어 낼 수 있는 걸까요? 답은 이런것입니다. 우주는 복잡성을 만드는 것이 가능합니다. 하지만 그건 상당히 어렵습니다. 이 지역에는 제 동료인 프레드 스피어가 [골디럭스 조건] 이라고 부르는 것이 있다고 합니다. 너무 뜨겁지도, 차갑지도 않은 복잡성을 만드는데 가장 좋은 조건이죠. 거기에 조금 더 복잡한것이 나타납니다. 조금 더 복잡한것이 나타난 곳에서는 그만큼 조금 더 복잡한 것을 얻을 수 있을 겁니다. 이런식으로 복잡성이 단계적으로 구축되어 가는 것입니다. 각 단계는 마치 마술과 같습니다. 우주의 아무것도 없는 곳에서 완전히 새로운것이 생겨나는것 같이 보이기 때문입니다. 빅 히스토리에서는 이러한 순간을 역치(반응 한계치)의 순간이라 부릅니다. 각각의 역치에서 더 나아가는 것은 더욱 어려워집니다. 복잡한것은 보다 깨어지기 쉽고 보다 취약하며 골디럭스 조건도 보다 까다롭게 되어서 복잡성이 생겨나는것이 보다 어려워지게 됩니다.

우리들은 극단적으로 복잡한 생물로서 우주가 어떻게 하여 열역학 제2법칙에 반하여 복잡성을 만들어 냈는지, 또한 어째서 복잡성이 취약함과 깨지기 쉬움을 의미하고 있는지를 어떻게든 알아야 할 필요가 있습니다. 그것이야말로 빅 히스토리가 이야기하고자 하는 것입니다. 그러나 그러기 위해선 완전히 불가능하다고 생각되어지는것을 해야만 합니다. 우주 전체의 역사를 조사하는 것입니다. 그럼 한번 해 보죠. (웃음) 먼저 시간축을 거슬러 올라가 137억년전 시간이 시작되는 순간으로 가 봅시다.

주변에는 아무것도 없습니다. 시간과 공간조차 없죠. 상상할 수 있는 가장 어둡고 아무것도 없는것을 생각한 다음 입방체에 무수히 쑤셔넣어 보십시오. 우리는 그런곳에 와 있는 겁니다. 그리고 갑자기 뻥! 우주가 탄생합니다. 우주 전체입니다. 최초의 역치를 넘었습니다. 우주는 조그맣고 원자보다 작습니다. 그리고 상상할수 없을 만큼 뜨겁습니다. 오늘날의 우주에 포함된 것들이 전부 들어 있습니다. 한번 상상해보십시요. 폭발한 우주는 믿을 수 없는 속도로 확장되어 갑니다. 맨 처음은 흐릿하였지만 그 속에서 빠르게 구별할 수 있는것이 나타납니다. 최초의 1초동안 에너지 자체가 전자기력과 중력을 포함하는 구분할 수 있는 힘들로 나뉘어집니다. 에너지는 아주 이상한것도 합니다. 응고되어 물질을 형성하는 것입니다. 양자를 만드는 쿼크나 전자를 포함한 렙톤 같은거죠. 그것들 모두가 최초의 1초간 일어났습니다.

그럼 38만년을 나아가보죠. 이건 인류탄생후 기간의 2배에 해당하는 것입니다. 이제 거기서 수소와 헬륨과 같은 단순한 원자가 생겨납니다. 여기서 잠깐 멈춰보죠. 우주 탄생후 38만년인데, 우주가 이 단계에 이르르면 많은 것을 알 수 있게 됩니다. 그중에서도 가장 중요한것은 매우 단순한 형태였다는 것입니다. 우주는 수소와 헬륨 원자의 거대한 구름으로 되어 있었고 구조화 되어 있지는 않았습니다. 정말로 우주가 질퍽질퍽한 시기였습니다. 하지만 정확히 그랬던 것은 아닙니다. WMAP 위성 등으로 얻은 최신의 연구가 나타내는 바에 따르면 저 배경복사에는 사실 아주 작은 차이가 있었습니다. 여기 보이는 파란 부분은 빨간 부분보다도 1000분의 1도 정도 온도가 낮습니다. 이것은 아주 작은 차이이지만 우주가 다음 단계로 나아가고 복잡성이 증가하게 되는데는 충분합니다.

이제 이렇게 되는 것입니다. 중력은 물질이 많이 있을수록 강력해집니다. 조금이나마 밀도가 높은 부분이 있으면 중력이 수소와 헬륨 원자의 구름을 압축하기 시작합니다. 그리하여 최초의 우주는 수억개의 구름으로 나뉘어지게 됩니다. 각각의 구름은 압축되어 밀도와 중력이 높아지고 구름 중심에서 온도가 상승하기 시작합니다. 그리고 구름 중심에서 온도가 역치를 넘기게 됩니다. 온도가 천만도를 넘기게 되면 양자는 융합되기 시작하고 거기서 대량의 에너지가 방출됩니다. 그리고 뻥! 최초의 항성이 탄생합니다. 빅뱅 이후 약 2억년 후 부터 수십억개나 되는 항성이 우주 곳곳에서 나타나기 시작합니다. 그리고 이제 우주는 더욱 흥미로워지고 더욱 복잡하게 됩니다.

항성은 두가지의 새로운 역치를 넘기면서 골디럭스 조건을 만들어냅니다. 거대한 항성이 종말을 맞이하게 되면 매우 높은 온도를 만들어내고 양자가 융합하기 시작하며 다양한 조합을 만들어내고 주기율표에 있는 모든 원소를 만들어내게 됩니다. 만약 저와 같은 금반지를 하고 계시다면 그건 초신성 폭발로 인해 만들어진 것입니다. 이제 우주는 화학적으로 보다 복잡해졌습니다. 그리고 화학적으로 복잡해진 우주에서는 보다 많은것을 만드는것도 가능합니다. 그리고 이제 새로운 일이 일어납니다. 젊은 태양, 젊은 항성 주위에 이러한 원소가 결합되어 소용돌이치기 시작합니다. 항성의 에너지에 의해 휘저어지는것입니다. 입자가 형성되고 진눈깨비가 형성되고 작은 먼지덩어리와 암석과 소행성이 형성되고 최종적으로 행성과 위성이 형성됩니다. 우리 태양계도 이렇게 45억년전에 형성된 것입니다. 지구와 같이 암석이 많은 행성은 항성보다도 더욱 복잡합니다. 보다 다양한 종류의 물질이 포함되어 있기 때문입니다. 여기서 복잡성의 4번째의 역치를 넘겼습니다.

그리고 진전은 더욱 어려워집니다. 다음 단계에서는 더욱 취약하고 깨지기 쉽지만 한편으로는 좀 더 창조적이고 더욱 복잡성을 띌 수 있게 하는 것이 도입됩니다. 물론 그것은 생물입니다. 생물은 화학에 의해 만들어졌습니다. 우리는 거대한 화학물질의 패키지입니다. 그리고 전자기력이 화학을 지배했습니다. 그것은 중력보다도 작은 규모로 작용합니다. 그래서 우리는 항성이나 행성보다도 작은 것입니다. 그럼 화학에 있어서 이상적인 조건은 무엇일까요? 골디럭스 조건은 무엇일까요? 먼저 에너지가 필요하지만 너무 많아서도 곤란합니다. 항성의 중심에는 대량의 에너지가 있지만 결합된 원자는 모두 다시 분열되어 버립니다. 너무 적어서도 안됩니다. 은하계 사이의 공간에서는 에너지가 너무 적어서 원자가 결합될 수 없습니다. 아주 적정량이 필요한 것입니다. 결과적으로 항성으로부터 가깝지만 너무 가깝지도 않은 행성들이 딱 좋은 조건을 갖추고 있습니다.

또한 화학원소의 다양성도 필요하고 물 같은 액체도 필요합니다. 어째서일까요? 기체는 원자가 서로서로 빠르게 지나치기 때문에 결합되는것이 불가능합니다. 고체의 경우 원자가 서로 딱 달라붙어서 움직이지 않습니다. 액체는 돌아다니거나 바싹 다가가거나 결합하여 분자를 형성합니다. 그럼 어디에서 그런 골디럭스 조건을 발견할 수 있는것일까요? 행성들은 멋지고 초기의 우리 지구는 거의 완벽했습니다. 태양으로부터 거리도 적당하고 물로 된 거대한 바다도 가지고 있었습니다. 그리고 그 바다의 깊은곳에는 지각에 균열이 생겨 지구의 내부에서부터 솟아오르는 열도 있었고 다양한 원소도 얻을 수 있었습니다. 그리고 그 해저의 갈라진 틈에서 놀라운 화학반응이 시작되어 원자가 다양한 모습으로 결합되기 시작한 것입니다.

물론 생명은 단순히 특이한 화학반응은 아닙니다. 어떻게 해야 이 독자적으로 생존할 수 있는 생명이라는 거대한 분자를 안정시킬 수 있을까요? 여기서 생명은 완전히 새로운 전략을 만들어 냅니다. 개체들을 안정시킨것이 아니라 정보를 운반하기 위한 템플릿을 안정시킨 것입니다. 그리고 템플릿 자체를 복제하게 됩니다. 물론 DNA의 이야기입니다. DNA는 정보를 탑재한 아름다운 분자입니다. DNA의 이중결합구조를 알고 계실겁니다. 사다리의 각 단계가 정보를 탑재하고 있습니다. 즉 DNA는 생명을 어떻게 만들 것인가에 대한 정보를 가지고 있는것입니다. DNA는 자신을 복제합니다. 자신을 복제하여 바다에 그 템플릿을 흩뿌립니다. 이렇게하여 정보가 흩어져 갑니다. 정보가 우리의 이야기의 일부가 된 것이지요. 그러나 DNA의 진정한 아름다움은 그 불완전함에 있습니다. 자신을 복제할 때 사다리의 몇십억분의 하나에 에러가 발생하기도 합니다. 그것이 의미하는것은 사실상 DNA가 학습을 하고 있다는 것 입니다. 에러 중 몇가지는 제대로 동작하기 때문에 생명을 만드는 새로운 방법을 축적하게 되는 것입니다. 즉 DNA가 학습을 하고 다양성과 복잡성을 새롭게 만들어내고 있다는 것입니다. 과거 40억년에 걸쳐 그것이 일어나고 있는 것입니다.

지구상의 생명은 대부분의 시간동안 비교적 단순한 구조였습니다. 단세포였죠. 그러나 그것이 다양성을 가지게 되었고 내부 또한 매우 복잡해졌습니다. 그리고 6-8억년전에 등장한 것이 다세포동물입니다. 균류가 탄생하고 어류가 탄생하고 식물과 양서류와 파충류 그리고 공룡이 탄생합니다. 그리고 때로는 대재앙이 일어납니다. 6500만년전에 소행성이 지구의 유카탄반도 가까이에 충돌하여 핵전쟁에 버금가는 상태를 만들어냈고 공룡은 멸종하고 말았습니다. 공룡에게 있어서는 끔찍한 악몽이었죠. 그러나 공룡이 사라진 틈새기에 번영해온 우리 포유류의 선조에게 있어서 그것은 희소식이었죠. 그리고 우리 인간은 6500만년전 소행성 충돌에 의해 시작된 그 창조적이고 혁명적인 영향의 일부인 것입니다.

인류는 20만년전에 탄생하였고 저는 이것이 이 위대한 이야기의 하나의 역치라고 믿고 있습니다. 그 이유를 설명하겠습니다. 우리는 DNA가 정보를 축적하여 학습한다는 것을 보았습니다. 하지만 상당한 시간이 필요하죠. DNA는 어쩌다 동작하는 몇가지 불규칙한 에러를 통해 정보를 축적합니다. 그러나 DNA는 보다 빠르게 학습하는 방법을 만들어냈습니다. 실시간으로 학습이 가능한 뇌를 가진 생물을 만들어낸 것입니다. 정보를 축적하고 동시에 학습을 하는 것입니다. 안타까운 것은 죽는 순간 정보도 같이 사라진다는 것입니다. 그 점에서 인간을 특별하게 만든 것이 언어입니다. 우리는 의사소통 시스템인 언어의 축복을 받았습니다. 매우 강력하며 정확하고 배운 것을 정확하게 타인과 공유할 수 있기에 집단적 기억으로서 축적도 가능하게 된 것입니다. 그것은 말하자면 정보를 얻은 개인보다도 오랜기간 살아남아 세대에 걸쳐 축적되가는 것입니다. 때문에 종(種)으로서는 매우 창조적이고 강력한 것입니다. 또한 그 때문에 역사가 있는 것입니다. 40억년의 역사 중 유일하게 우리만이 그 재능을 갖고 있는 것입니다.

저는 그 능력을 집단학습이라고 부르고 있습니다 그것이 우리를 특별하게 만든 것입니다. 인류 역사의 초기단계에서 그 실례를 볼 수 있습니다. 우리는 아프리카의 사반나에서 종으로서 진화했습니다만 그 후에 새로운 환경, 즉 사막과 정글 빙하기의 시베리아 툰드라와 같은 매우 가혹한 환경에서부터 미 대륙과 오스트레일리아 까지 이주해 왔습니다. 이주할 때마다 환경을 활용하는 새로운 방법과 주위에 대처하는 새로운 방법이 필요했습니다.

그리고 1만년 전에 지구환경의 급속한 변화, 즉 최후의 빙하기가 끝나는 시기를 이용하여 농업을 배운 것입니다. 농업은 에너지의 대광맥이었습니다. 그 에너지를 이용하여 인구는 몇배로 불어났습니다. 인간사회는 보다 커지고 보다 밀접해지고 보다 긴밀해졌습니다. 그리고 대략 500년전 부터 인간은 배와 기차를 이용하여, 또한 전신과 인터넷을 통하여 전 세계적인 연결을 만들기 시작했습니다. 그리하여 지금까지 전 세계 70억명 개개인이 하나로 연결된 뇌를 만들게 된 것입니다. 그리고 그 뇌는 엄청난 속도로 배워가고 있습니다. 또한 200년전에 또 다른일이 일어났습니다. 다른 에너지 광맥인 석유를 발견한 것입니다. 석유과 집단학습을 통해 현재 우리 주위에 존재하는 놀라운 복잡성을 가지게 된 것입니다.

이제 우리는 회의장으로 돌아왔습니다. 우리는 과거 137억년을 돌아보는 여행을 하였습니다. 강렬한 이야기라고 느꼈을 것이라 생각합니다. 그것은 인간이 놀랍고 창조적인 역할을 하고 있다는 것을 이야기 합니다. 그러나 그것은 경고도 포함하고 있습니다. 집단학습은 매우 강력한 힘입니다만 우리 인간이 그것을 완전히 소화하고 있는가는 명확하지 않습니다. 저는 어린 시절 영국에서 지낼때 일어났던 쿠바 위기를 선명하게 기억하고 있습니다. 수일동안 생물권 전체가 파괴 직전까지 다가갔던 것입니다. 그것과 같은 병기가 지금도 존재하고 여전히 무장되어 있습니다. 우리가 그 덫을 피한다 해도 다른 것들이 우리들을 기다리고 있습니다. 우리는 석유를 남용하여 과거 1만년에 걸친 인류문명의 발전을 가능하게 한 골디럭스 조건을 약화시키고 있는 것입니다. 그래서 빅 히스토리가 할 수 있는것은 우리의 복잡성과 취약성, 그리고 우리가 직면한 위기의 본질을 보여주는것 뿐만 아니라 우리의 집단학습의 힘 또한 보여주는 것입니다.

그리고 마지막으로 이것이 저의 바램입니다. 제 손자 다니엘과 전 세계에 있는 다니엘의 친구들에게, 그리고 동시대의 사람들에게 빅 히스토리의 이야기를 알려주고 그것을 충분히 알게 됨에 따라서 우리가 직면한 과제와 기회를 이해할 수 있도록 하고 싶습니다. 그러기 위해서 우리 그룹은 세계의 고등학생을 대상으로 빅 히스토리의 무료 온라인 강좌를 만들고 있습니다. 우리는 빅 히스토리가 다니엘과 그의 세대가 이 아름다운 행성의 역사 안에서 역치의 순간을 눈앞에 두고 거대한 기회와 도전에 직면하게 될 때 없어서는 안 될 살아있는 지적 도구가 될 것이라고 믿습니다.

들어주셔서 감사합니다.

(박수)