히읗

인류는 어떻게 우주의 탄생인 빅뱅 이론을 증명해냈을까?

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여러분들의 생일은 언제인가요?

참고로 저의 생일은 11월입니다

혹시 탄생의 순간이 기억나는 분들이 계신가요?

아마 아무도 그 순간은 기억하지 못할 것입니다

그런데 어떻게 생일은 기억하고 있나요?

누군가가 알려줬기 때문이죠

이 세상에 있는 모든 것들은 탄생의 순간이 있습니다

생명체 뿐만 아니라 기계, 책, 옷, 여러가지 용품들도 탄생의 순간이 있습니다

지구에 있는 그리고 우주에 있는 모든 것들은 탄생의 순간이 있죠

심지어 우주 조차도 탄생의 순간이 있습니다

그런데 우주가 탄생했을 때는 누구도 그 순간을 기록하지 못했을 것입니다

하지만 우리는 우주의 탄생에 대해 알고 있습니다

도대체 어떻게? 우주의 탄생을 알아낸 것일까요

빛을 분광기나 프리즘에 통과시키면

파장에 따라 다른 색이 나타나게 됩니다

이때 파장이 짧으면 파란색으로 보이고

파장이 길면 빨간색으로 보입니다

이것을 빛의 스펙트럼이라고 하죠

소리의 파장이 짧으면 높은 음으로 들리고

파장이 길면 낮은 음으로 들립니다

도로를 달리는 소방차의 사이렌 소리를 생각해봅시다

소방차가 멀리서 올 때는 낮은 음이었다가 점점 높은 음으로 바뀝니다

그리고 다시 멀어질 때는 낮은 음으로 바뀌게 됩니다

소방차가 가까워질 때는 파장이 짧아지면서 높은 음으로 들리는 것이고

멀어질 때는 파장이 길어지면서 낮은 음으로 들리는 것입니다

이것을 도플러 효과라고 합니다

소리 뿐만 아니라 빛 역시 도플러 효과가 적용됩니다

우리에게 가까워지는 별은 파장이 짧아질테니 파란색으로 보일 것이고

우리에게 멀어지는 별은 파장이 길어질테니 빨간색으로 보일 것입니다

지구에서 하늘을 바라보면 여러개의 별이 떠있는 것을 볼 수 있습니다

지구가 자전과 공전을 하는 것처럼

이들 역시 각자의 움직임을 가지고 있습니다

어떤 별은 지구에게서 멀어질 것이고

어떤 별은 지구에게로 가까워질 것입니다

그럼 어떤 별은 빨간색으로 보일 것이고

어떤 별은 파란색으로 보이게 되겠죠

1929년 미국의 천문학자 에드윈 허블은

밤하늘에 떠있는 별을 연구하다

모든 별이 빨간색으로 보이는 적색편이 현상이 나타난다는 것을 발견했습니다

보통 생각이라면 별의 움직임이 제각각일테니

파란색, 빨간색 별이 무작위로 나타나야 하지만

밤하늘에 떠있는 별은 모두 빨간색이었던 것입니다

즉 이것은 우주에 있는 모든 별이 지구로부터 멀어지고 있다는 뜻이었습니다

밀가루 반죽에 건포도를 넣고

오븐에 돌린다고 생각해 봅시다

이후 밀가루 반죽은 부풀어 오를 것이고

처음 넣었던 건포도의 간격보다

부푼 뒤 건포도의 간격이 더 벌어져 있을 것입니다

허블이 밤하늘을 관찰했을 때

별이 적색편이 현상을 보였던 것은

지구는 가만히 있고 별이 멀어지는 것이 아니라

우주가 팽창하면서 지구와 별들 사이의 간격이 멀어졌기 때문입니다

과거 과학자들은 우주는 움직이지 않는다고 생각했지만

사실 우주는 점점 팽창하고 있던 것이었습니다

허블은 여기서 생각을 멈추지 않았습니다

우주가 점점 팽창해 별들간의 간격이 벌어지는 것이라면

시간을 되돌려 본다면 우주는 점점 압축될 것이라고 추측했습니다

우주가 압축된다면 지금보다 별들간의 간격이 더 가까웠을 것이고

시간을 계속 되돌려 더이상 되돌릴 상태가 없을정도가 되면

우주는 아주 작은 하나의 점이었을 것이라고 생각하게 되었습니다

1948년 미국의 물리학자 조지 가모프는

허블의 이런 연구를 응용했습니다

초기 우주는 밀도와 온도가 아주 높은 상태였지만

알수없는 대폭발 이후 우주가 급격히 팽창하면서

지금의 상태가 되었다고 추측합니다

그리고 가모프는 이런 대폭발 이후 방출됐던

엄청난 양의 열과 복사선이

우주 어딘가에 남아있을 것이라 생각하게 되었습니다

우주가 탄생하고 꽤 많은 시간이 흐르긴 했지만

이정도로 큰 폭발을 일으킬 열이었다면

아직까지 흔적이 있을 것이라 생각한 것입니다

우리는 이런 흔적을 우주배경복사라고 부릅니다

만약 인류가 우주배경복사를 찾아낸다면

우주는 아주 작은 점에서 대폭발로 시작되었다는 것을

증명할 수 있게 되었습니다

1964년 미국의 멜 연구소 연구원이었던

아노 펜지어스와 로버트 윌슨은

평소처럼 안테나를 통해 인공위성의 신호를 받는 일을 하고 있었습니다

그런데 이런 신호를 받을 때 잡음이 계속 섞여 들어왔습니다

처음에는 안테나에 쌓인 비둘이 똥이 원인일거라 생각했지만

비둘기 똥을 치워도 잡음은 계속 있었고

위치를 바꿔도 방향을 바꿔도

심지어 날씨가 바껴도 잡음은 계속 있었습니다

이런 이유는 그 주변에 일정한 에너지가 고르게 퍼져있기 때문인데

이것이 바로 물리학자들이 찾던 우주배경복사였던 것입니다

우주배경복사의 발견으로

아주 먼 옛날 우주는 하나의 작은 점이었고

대폭발 이후 시작됐다는 빅뱅 이론이

정설로 자리잡게 되었습니다

채사장의 도서 지적 대화를 위한 넓고 얕은 지식 제로편에는

이런 빅뱅 이론과 다중 우주를 4가지 모델로 분류해

알기 쉽게 설명하고 있습니다

우주는 빅뱅 이후 우리의 생각보다 훨씬 더 빠르게 팽창했습니다

이것을 인플레이션이라고 합니다

인플레이션 이후 우주의 팽창 속도는 줄어들었지만

시간이 지나면서 다시 빨라지고 있습니다

그리고 그 속도가 언젠가는 빛의 속도보다 더 빨라질 것이라 예측하고 있습니다

만약 우주의 팽창 속도가 빛보다 빨라진다면

우리는 그런 우주를 관측할 수 없게 됩니다

그럼 관측 불가능한 또다른 우주가 탄생하게 되는데

이것이 바로 지대넓얕 제로편에서 설명하고 있는

다중 우주 모델중 첫번째입니다

이외에도 책에서는 거품 우주라고도 불리는 두 번째 모델

양자역학과 슈뢰딩거의 고양에서 파생되는 세 번째 모델

수학적 우주 가설을 주장한 맥스 테그마크의 네 번째 모델

그리고 평행 우주까지 함께 설명하고 있습니다

우리의 탄생은 누군가가 기록해뒀기 때문에

기억할 수 있었습니다

우주의 탄생은 누군가 기록한 것은 아니지만

우주 스스로가 증거를 남겨둔 덕분에

여기까지 알아낼 수 있었습니다

지대넓얕 제로는 우주의 탄생부터 나라는 존재가 있기까지의 과정을

인문학적 관점으로 풀어냅니다

빅뱅이론, 인류의 탄생, 종교, 철학 등

여러가지 주제도 다루고 있으니

기초 지식을 쌓고 싶은 분들이라면 읽어보는 것을 추천합니다

우주를 이해하고 세계를 구성하고 있는 지식을 쌓는 것은

나를 알고 나라는 섬 바깥 세계를

올바르게 바라볼 수 있는 관점을 만들어줄 것입니다

스트레스를 받으면 왜 흰머리가 나는 걸까

뇌를 채워줄 은덩어리 지식들 은근한 잡다한 지식입니다

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사람은 태어난 뒤에 성장합니다

이것은 사람뿐만 아니라 동물, 식물도 마찬가지이죠

생명체라면 똑같은 삶을 반복합니다

성장한 뒤 시간이 지나면 그 다음엔 노화가 시작됩니다

우리는 노화를 막기 위해 여러가지 방법을 연구하고 있지만

자연의 섭리를 거스르는 것은 쉽지 않습니다

노화는 많은 신체 변화를 가져옵니다

근육과 뼈가 많이 약해지기도 하며

얼굴에 주름이 생기거나 목소리가 변하기도 합니다

그리고 머리카락을 포함한 털이 하얗게 바뀌게 되죠

그런데 때로는 젊은 나이임에도 불구하고 흰머리가 나는 경우가 있습니다

이런 이유는 무엇일까요?

노화에 의한 흰머리는 멜라닌 색소가 원인이 됩니다

멜라닌은 자외선에 의한 피부 손상을 막아주는 것이 가장 큰 역할이지만

피부를 비롯한 여러가지 부위에 색깔을 결정하는데 영향을 주기도 합니다

점이 까만색인 이유도 머리카락, 눈동자가 까만색인 이유도

모두 멜라닌 때문입니다

머리카락은 모낭에 있는 멜라닌 줄기 세포에서 멜라닌이 만들어집니다

그래서 머리카락이 까맣게 보이는 것이죠

노화가 시작되면 멜라닌 줄기 세포는 점점 사라지게 됩니다

그럼 멜라닌을 만들어낼 수가 없게 됩니다

그래서 머리카락이 하얗게 바뀌는 것입니다

젊은 나이에 나는 흰머리는 새치라고 합니다

새치가 나게 되면 너 스트레스 받았나보다 라고 말하긴 하지만

이것에 대한 정확한 원인은 아직 밝혀내지 못했습니다

하지만 하버드 대학 연구팀은

쥐 실험을 통해 스트레스가 새치에 영향을 줄 수도 있다는 것을 밝혀냈습니다

스트레스를 받으면 노르아드레날린이라는 신경전달물질이 분비됩니다

노르아드레날린은 멜라닌 줄기 세포에 영향을 주게 됩니다

그럼 멜라닌 줄기 세포는 세포 분열을 하게 되고

평소보다 성장, 노화가 빨리 일어나게 되죠

멜라닌을 만들어내는 능력을 잃어버리면

까맣던 머리가 하얗게 변하게 됩니다

이것은 노화에 의한 흰머리와 똑같은 현상입니다

즉 스트레스가 머리카락을 빨리 늙게 만든다는 것입니다

하버드 대학 연구 팀은 쥐에게 통증, 제한된 움직임을 통해

지속적으로 스트레스를 주는 실험을 진행했습니다

그 결과 5일만에 흰색 털을 가진 쥐로 바뀌게 되었죠

이후 연구팀은 멜라닌 줄기 세포의 세포 분열을 억제하고

노르아드레날린의 분비를 막았더니

더이상 흰색 털이 자라지 않았다고 합니다

아직 젊은데도 불구하고 새치가 난다는 것은

무언가 크게 잘못됐다는 신호는 아닙니다

하지만 어쨌든 스트레스가 몸에 영향을 주고 있다는 뜻이지

새치를 발견했다면 스트레스 원인을 제거하거나

스트레스를 해소하기 위해 노력해야할 것입니다

피사의 사탑은 왜 기울어져 있으며 어떻게 넘어지지 않는 걸까

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우리나라에 있는 경복궁

이집트에 있는 피라미드

칠레에 있는 모아이 석상

이탈리아에 있는 콜로세움

프랑스에 있는 에펠탑

이런 것들은 그 국가를 대표하는 랜드마크입니다

이탈리아에는 콜로세움 말고도 또다른 랜드마크가 있죠

바로 피사의 사탑입니다

피사의 사탑은 다른 건축물과는 다르게 기울어져 있는데

그것 덕분에 유명해져 랜드마크가 되었습니다

그런데 왜 피사의 사탑은 기울어져 있는 것일까요?

처음부터 이렇게 디자인 한 것인지

아니면 어떤 이유가 있는 것인지..

피사의 사탑은 이탈리아 토스카나 주 피사 시에 있는 탑으로

피사 대성당의 부속건물이지만

약간 기울어져 있는 덕분에 대성당보다 훨씬 더 유명한 건물이 되어버렸습니다

피사의 사탑 공사는 1173년 처음 시작되었습니다

높은 건물 답게 공사하는데 꽤 오랜 시간 소요됐습니다

1178년 피사의 사탑 3층을 올리던 중

갑자기 건물이 기울기 시작했습니다

이런 이유는 피사의 땅이 높은 건축물을 짓기에 부적절했기 때문입니다

피사라는 이름은 습지를 의미하는 그리스어에서 따왔다고 합니다

이름처럼 피사의 땅은 젖은 모래와 진흙으로 이루어져 있었습니다

물론 이런 땅에 건축물을 지을 수 있습니다

단 땅을 깊게 파서 지반을 단단하게 다지는 것이 필수적이죠

하지만 피사의 사탑을 지을 때는 이런 것을 생각하지 못했습니다

이들은 고작 3m만 땅을 팠습니다

탑이 점점 올라갈수록 땅은 탑의 무게를 견디지 못했고

결국 한쪽으로 기울어져버리게 되었습니다

이탈리아의 건축가들은 큰 혼란에 빠졌으며

그 덕분에 공사는 100년동안 중단되었다가 다시 시작됐습니다

1272년 공사가 다시 시작될 때 건축가들은 한가지 착각을 했습니다

이제 땅은 모두 굳었을 것이다

게다가 지오반니 디 시모네라는 건축가는

이렇게 기울어져버린 탑을 보정하기 위해

기울어진 쪽의 높이를 조금 더 높게 디자인했는데

그 덕분에 탑은 더 기울어져버렸습니다

탑의 공사는 1372년에 끝났지만

1.6도 기울어진 상태였습니다

시간이 흐르면서 탑은 계속 기울었고

기울기를 줄이기 위한 여러가지 시도가 있었지만 누구도 성공하지 못했습니다

그리고 결국 이 탑은 5도까지 기울어져버렸죠

이탈리아는 1990년 모든 접근을 금지시키고

반대쪽 땅을 파 기울기를 보정하는 방법을 사용해

탑의 기울기를 4도까지 내려놓았습니다

이 공사는 2001년 종료되었는데

공사 이후 아이러니하게도 탑이 다시 똑바로 서게 되는 일이 발생하게 됩니다

물론 이 탑이 다시 똑바로 서 무너지지 않게 된다면 좋겠지만

그러면 관광 명소로서의 가치가 많이 떨어지게 될 것입니다

과거의 이탈리아 사람들은 탑이 기울지 않길 바라야 했지만

현재의 이탈리아 사람들은 탑이 똑바로 서지 않길 바라야합니다

그래야 관광 명소로서의 가치를 계속 이어갈 수 있을테니까요