히읗

현실 세계에서도 공간이동이 가능할까

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우주를 여행하는 것은
아주 먼 옛날부터 꿈꿔왔던 일입니다

하지만 달까지 거리는 38만 킬로미터
화성까지 거리는 5600만 킬로미터
태양까지 거리는 1억 5000만 킬로미터로

왔다 갔다 하는 데만 많은 시간이 걸리기 때문에
지금의 기술력으로는 우주여행은 현실적으로 불가능합니다 

설령 인류가 빛의 속도로 이동할 수 있다고 해도

북극성까지 434광년
안드로메다까지 200만 광년이 걸립니다

즉 우주여행을 하려면 속도보다 거리를 좁혀야 한다는 것이죠 

공간에서 공간을 이동할 수 있다면
아무리 먼 거리라고 하더라도 쉽게 여행할 수 있게 됩니다

공간 이동(워프)은 불가능한 기술인 것처럼 느껴지지만
웜홀을 이용한다면 이론상으론 가능한 기술이라고 합니다

강력한 중력을 가진 곳
그래서 빛을 포함한 모든 물체가 빠져나올 수 없는 곳을
우리는 블랙홀이라고 부릅니다

과거에는 일부 학자들이 블랙홀의 존재를 부정하기도 했지만
1964년 백조자리에 있는 X-1이라는 블랙홀이 발견된 이후로
관련된 이론이 쏟아져 나오고 있습니다

빛이 있으면 어둠도 있는 것처럼
모든 물체가 빠져나올 수 없는 곳이 있다면
모든 물체를 내보내는 곳도 있을 것이라고 생각했습니다
이곳이 바로 화이트홀이죠

그리고 블랙홀과 화이트홀을 연결해 주는 통로도 있을 것이라 생각했는데 
이곳이 바로 과거 학자들이 생각하던 웜홀입니다

웜홀은 직역하자면 벌레 구멍인데
벌레가 사과를 이동할 때
사과 둘레를 삥 돌아서 가는 것보다
사과를 관통하는 구멍을 뚫어 이동한다면
더 빠르게 갈 수 있다는 것에서 따온 이름입니다

웜홀이라는 이름이 붙여지기 전까지
이 공간은 아인슈타인-로젠 다리라고 불리기도 했습니다

웜홀은 한 가지 종류만 있는 것이 아닙니다 

빅뱅 이후 우주가 만들어지는 과정에서 웜홀이 등장하게 됐고 
우주 끈이라는 것이 웜홀과 웜홀을 연결하고 있다는 것이
초끈 이론에 등장하는 웜홀입니다

우주가 처음 만들어질 때는 웜홀끼리의 간격이 아주 좁았지만
우주가 점점 커지면서 간격이 늘어나게 됐고
이런 웜홀이 우주 곳곳에 퍼져 있다는 것입니다

만약 우리가 이런 웜홀을 발견할 수 있다면
웜홀을 포탈처럼 이용해 우주 곳곳을 빠르게 이동할 수 있게 됩니다

겉으로 보기에 블랙홀과 웜홀은 큰 차이가 없기 때문에
혹시 인류가 발견한 블랙홀이
웜홀이지 않을까 하는 추측이 있기도 합니다

윤석만의 책 보통의 우리가 알아야 할 과학에서는
블랙홀과 화이트홀 그리고 웜홀을
개미를 이용해 쉽게 설명합니다

A4용지에 A라는 점과 B라는 점을 찍어 놓고
개미가 이동한다고 가정해봅시다

개미가 A에서 B까지 제일 빨리 가는 방법은
직선으로 기어가는 것입니다

그런데 만일 A와 B가 포개지도록 종이를 접고
두 점 사이에 구멍을 뚫는다면
힘들게 기어갈 필요 없이
구멍을 통과하는 것만으로 A에서 B까지 갈 수 있습니다

이때 개미가 통과하는 통로가 책에서 설명하는 웜홀입니다

영화 인터스텔라에서는 웜홀이라는 지름길을 통해
우주 공간을 빠르게 이동하는 장면이 나옵니다

보통의 우리가 알아야 할 과학은 어려운 과학적 지식을
영화를 이용해 이해하기 쉽도록 설명해 줍니다

웜홀뿐만 아니라 아이언맨과 아인슈타인, 앤트맨과 양자역학 등
다른 과학 이론도 재미있게 풀어줍니다

인류의 과학이 많이 발전해 웜홀을 인공적으로 만들어낼 수 있다면
우리는 멀리 떨어진 곳을 이동할 때 많은 시간을 쓰지 않아도 됩니다

어떤 지역에서 다른 지역으로 이동하는 것은 물론
지구에서 달을 갈 때도
지구에서 화성을 갈 때도

심지어 다른 은하를 가는 것도 어렵지 않게 됩니다

우리는 빛보다 빠르게 이동할 수는 없지만
웜홀을 이용하면 빛보다 빠르게 도착할 수는 있게 됩니다

그야말로 최단거리로 통하는 지름길
게임에서나 가능하던 포털 기능을
현실 세계에서도 사용할 수 있게 되는 것이죠 

하지만 웜홀을 만드는 것은 쉬운 일이 아닙니다

웜홀은 인간이 통과할 수 있도록 충분히 커야 하며
중력이 웜홀을 닫으려고 할 것이기 때문에 중력을 버틸 수 있어야 합니다

웜홀을 만들기 위해선 이론상에만 존재하는
질량이 음수인 별난 물질이 필요합니다

별난 물질은 중력에 대항하는 힘을 가지고 있어
중력이 웜홀을 닫으려고 할 때 이것을 막아주는 역할을 하게 됩니다

웜홀을 이용하면 시간의 제약을 받지 않고
공간을 뛰어넘을 수 있습니다

어쨌든 공간 이동은 마냥 비현실적인 것만은 아닙니다

이후에 과학이 많이 발전해 인공 웜홀을 만들어낼 수 있다면
원하는 곳은 어디든 빠르게 이동할 수 있는 시대가 올 것입니다

어쩌면 웜홀이 새로운 교통수단으로 사용될 가능성도 있습니다

하지만 웜홀을 현실화하기 위해선
별난 물질과 웜홀의 존재부터 찾아내야 합니다

악어새는 정말 악어의 이빨을 청소해 주는 걸까

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우리는 살아가면서 누군가의 도움을 받습니다
그리고 도움을 받은 만큼 누군가를 도와주기도 하죠

이것은 인간에게만 해당하는 것이 아닙니다
동물 역시 그들끼리 도움을 주고받으며 살아갑니다

그런데 때로는 같은 종이 아닌데도 불구하고
도움을 주고받으며 살아가는 경우도 있습니다

이런 관계를 공생이라고 합니다

자연계에서 대표적인 공생 관계라고 하면
악어와 악어새가 먼저 떠오릅니다

악어가 입을 벌리고 있으면
이빨 사이에 낀 고기를 악어새가 청소 해주는 덕분에

악어는 충치를 예방할 수 있고
악어새는 배부르게 음식을 먹을 수 있다고 합니다

하지만 이것은 기원전 5세기부터 전해져 내려온
잘못된 사실이라고 합니다

공생은 크게 양쪽 다 이득을 보는 상리공생
한쪽만 이득을 보는 편리공생
한쪽은 손해를 보는 편해공생
한쪽은 이득을 보지만 한쪽은 손해를 보는 기생으로 나누어집니다

악어와 악어새는 알려진 이야기대로라면
서로가 이득을 보기 때문에 상리공생이라고 말할 수 있습니다

그런데 알려진 것과는 다르게
악어새는 악어 이빨에 낀 고기를 먹지 않는다고 합니다

악어새라고 알려진 이 새는 악어 물떼새에 속하는 
이집트 물떼새로 플루비아누스 아이귑티우스라는 학명을 가지고 있습니다

이집트 물떼새는 아프리카 강변 쪽에 주로 서식하며
벌레를 주식으로 하는 새입니다

악어는 육식동물로 이빨에 무언가 낀다면 고기가 끼게 됩니다

벌레를 먹는 이집트 물떼새가 악어 이빨을 청소해 준다는 것은
애초부터 맞지 않는 말입니다

또한 악어의 이빨은 사이사이 공간이 넓어 무언가 끼기 힘든 구조이기도 하고
거의 평생 동안 이빨이 재생되기 때문에
충치를 걱정하며 양치를 해야 할 필요가 없습니다

그럼에도 불구하고 이런 이야기가 퍼져있는 이유는
기원전 5세기 고대 그리스의 역사가 헤로도토스 때문입니다

헤로도토스는 여러 장소를 여행하며
자신이 보고 들은 사실을 책으로 썼는데
역사라는 제목의 이 책은 서양 최초의 역사 책으로 알려져 있습니다

그 당시에는 많은 비판을 받았지만
현대에 와서 정확성에 대한 평가가 올라가
꽤 높은 신뢰를 받고 있는 책입니다

이 책에는 악어가 물가에서 나와 입을 크게 벌리고 있으면
새가 악어의 입에 들어가 거머리를 먹어치운다고 쓰여있는데
이것 때문에 악어와 악어새(이집트 물떼새)가 공생 관계에 있다는 것이
사실인 것처럼 이어져 내려왔습니다

현대 동물학자들이 연구한 결과
실제로 악어새가 악어의 입에 들어가 무언가를 먹는 장면은
단 한 번도 보지 못했고
관련된 사진이나 자료가 전혀 없었다고 합니다

때로는 악어새가 악어의 입에 들어가기도 하지만
이것에 대한 원인은 찾지 못했다고 합니다

헤로도토스는 악어새가 악어의 입에 들어가 있는 것만 봤고
고기를 먹는 장면은 본인의 생각이 아닌가 추측하고 있습니다

우리는 그저 영향력 있는 사람이 글을 썼다는 것 때문에
사실이 아닌 것을 사실인 것처럼 믿고 있었던 것이죠

피가 뼈에서 만들어지는 이유

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몸 안을 돌면서 세포에게 필요한 영양분을 공급하고
산소를 전달해 주면서 이산화탄소를 내보내는 역할을 하면서

몸의 온도와 수분을 조절하고
병균의 침입을 막으며 면역력에도 중요한 역할을 하는 피는
살아가는데 필수적인 요소입니다

심장은 필요한 곳에 피를 보내는 역할을 하지만
이곳에서 피가 만들어지지는 않습니다

피는 뼈에 있는 골수에서 만들어지는 것으로 알려져 있는데

도대체 어떤 원리로 피를 만들어내는 것이며
왜 하필 뼈에서 피가 만들어지는 것일까요?

뼈는 골격을 형성하는 것 이외에도
장기를 보호하거나 신체를 움직이는 데 도움을 주고
피를 만들어내는 역할을 합니다

뼈는 우리가 느끼지 못하지만
끊임없이 없어지고 재생되는 것을 반복합니다

이것을 골흡수 골형성이라고 하는데
골형성이 골흡수되는 속도를 따라잡지 못하면
뼈가 재생되지 않고 양이 감소해 골다공증이 생기게 됩니다

뼈는 겉으로 봤을 때 아주 단단한 것 같지만
사실 속은 아주 작은 구멍으로 이루어져 있습니다

이 부분을 해면골이라고 하는데
이곳에 많은 혈관이 연결되어 있습니다

그리고 안쪽은 부드러운 조직인 골수로 채워져 있죠

골수에는 혈액을 만들어내는 줄기세포가 존재합니다
이것을 조혈모세포라고 합니다

이 세포는 끊임없이 분열하며
적혈구, 백혈구, 혈소판으로 분화(바뀜)합니다

이렇게 바뀐 피는 골수에 의해 뼈에 있는 혈관으로 들어가게 되고
더 큰 혈관으로 이동하면서 뼈 밖으로 내보내지게 됩니다

이렇게 매일 만들어지는 피는 하루에 수천억 개 정도 된다고 합니다

그런데 왜 하필 뼈에서 피가 만들어지는 것일까요

미국 하버드대 연구팀의 연구에 따르면
올챙이의 조혈모세포는 신장에 존재하지만
개구리가 되는 과정에서 세포가 신장에서 골수로 이동한다고 합니다

올챙이가 자외선의 영향을 받게 되면
멜라닌 세포가 조혈모세포를 자외선으로부터 보호하게 됩니다

하지만 이후에 개구리가 되어 육지로 나가게 되면
물속에 있을 때보다 자외선의 영향을 더 받기 되기 때문에
멜라닌 세포의 보호로는 충분하지 않아 뼈의 보호를 받기 위해
세포가 골수로 이동하는 것이죠

실제로 연구팀이 제브라피쉬라는 물고기의 조혈모세포를 연구한 결과
멜라닌세포가 부족한 제브라피쉬의 조혈모세포 수가 줄어들었다고 합니다

즉 조혈모세포는 자외선에 약하다는 뜻입니다

사람 역시 육지에서 생활하기 때문에
자외선의 영향을 많이 받게 되고
조혈모세포가 뼈에 있을 때 안전을 보장받을 수 있으니
뼈에서 피를 만들어내는 것입니다