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과알못을 위한 재미와 교양 모두를 갖춘 과학 이야기!

빅 퀘스천과 빅 히스토리를 아울러 수많은 과알못의 갈증을 해소시켜줄 『이상하고 거대한 뜻밖의 질문들』. 연령과 분야를 초월해 과학적 사고력과 안목, 상식을 높여주는 훌륭한 과학 입문서가 되어줄 이 책은 생물학, 물리학, 뇌과학 등 과학의 전 분야를 넘나들며 인간의 삶을 관통하는 본질적 질문이자 철학적 질문에 대해 문과의 언어로 놀랍도록 부드럽게 과학의 여러 개념들을 풀어낸다.

138억 년 전 빅뱅으로 인한 우주의 탄생부터 최초의 생명체와 인류의 기원, 현재의 인류 등 기나긴 역사에 촘촘히 박힌 과학의 위대한 발견과 앞으로 과학이 밝혀낼 무궁무진한 사실들, 최첨단 과학이 진행하고 있는 흥미로운 실험에 대한 이야기들을 들려주며 인간이라는 존재와 우리가 살고 있는 세상, 우리를 둘러싼 우주를 통찰해보려는 사람들에게 단단한 길잡이가 되어준다.

인생에 한 번은 반드시 물어야 할 질문,
“모든 것은 질문에서 시작되었다”

괴짜 PD, 일본 최고의 과학자들에게 질문을 던지다
‘과알못’을 위한 친절하고 유쾌한 과학 이야기

우리는 어디서 왔을까? 죽으면 어디로 갈까? 죽는다는 것은 어떤 의미인가? 우주의 끝, 세상의 종말은 있을까? 5백만 년 전 나무 위에서 지상으로 내려온 인류의 선조는 사냥과 교미 등으로 일상을 영위하면서 죽음을 피할 수 있는 존재는 아무도 없다는 사실을 깨달았을 것이다. 조금 더 깊이 사고한 개체라면 자신이 죽으면 어디로 가는지를 궁금해 했을지도 모른다. 인간은 항상 이 같은 거대한 질문들, 즉 ‘빅 퀘스천’에 대한 답을 찾고 싶어 했다. 그러나 인간을 달에 보내고 인공 장기를 체내에 이식할 수 있게 된 지금도 우리는 그 질문들에 명쾌한 답을 내놓지 못하고 있다. 인류의 오래된 철학적 난제, 어쩌면 앞으로도 영원히 풀지 못할 이 질문들에 대해, 학계 제일선에서 활약하고 있는 과학자들의 생각을 들어볼 기회다.
일본에서는 ‘옴진리교 잠입 다큐멘터리’를 제작한 과격파 PD로 알려진 호기심 많고 집요한 문과형 인간 모리 다쓰야가 어릴 적부터 품어온 질문을 시작으로 ‘이상하고 거대한 뜻밖의 질문들’에 대한 과학자들의 의견을 듣는다. ‘왜 생명은 죽어야만 하는 걸까요?’ ‘왜 하필이면 그 많고 많은 행성 중 지구에서 생명이 탄생하게 된 건가요?’ ‘지구 외의 행성에도 생명체가 있을까요?’ ‘생명의 탄생 순간을 실험으로 재현할 수는 없나요?’ 어떻게 보면 어린아이처럼 순진하고 엉뚱한 질문을 폭격처럼 쏟아내는 ‘과알못’ 인간 앞에서 친절한 과학 해설가로 변신한 일본 과학계 최고의 지성이 흥미롭고 생동감 넘치는 과학 이야기를 들려준다. 생물학, 물리학, 뇌과학 등 과학의 전 분야를 넘나들며 인간의 삶을 관통하는 본질적 질문이자 철학적 질문에 대해 문과의 언어로 놀랍도록 부드럽게 과학의 여러 개념들을 풀어낸다. 연령과 분야를 초월해 과학적 사고력과 안목, 상식을 높여주는 훌륭한 과학 입문서가 되어줄 것이다.

소립자부터 무한 우주까지, 생명의 탄생부터 인류의 진화까지
미지의 세계를 탐험해온 과학의 놀라운 발견들

소립자부터 무한 우주까지, 단세포생물의 탄생부터 인류의 진화까지, 찰스 다윈과 리처드 도킨스, 스티븐 제이 굴드, 린 마굴리스, 스티븐 호킹을 넘나들며 질문을 던지는 괴짜 PD 모리 다쓰야의 안내를 따라가다 보면 복잡해 보이는 현대의 첨단 과학도 시작은 모두 단순한 질문이었다는 것을 깨닫게 된다. 약간의 과장을 보태면 과학사 전체가 질문과 투쟁한 역사라고 해도 과언이 아니다. ‘인간은 어디서 왔는가’라는 질문에 인류학의 뿌리가, ‘죽음이란 무엇인가’라는 질문에 생물학의 근원이, 지구에서 가장 유명한 형이상학적 명제라는 ‘왜 아무것도 없지 않고 무언가가 있는가’라는 질문에 물리학의 기원이 있다.
그러나 여전히, 과학은 대부분의 질문에 대답하지 못하고 있다. 저자의 인터뷰 요청에 흔쾌히 응한 일본 제일의 과학자들은 이 사실을 시원하게 인정하면서도 자신의 연구 결과와 과학 지식, 상상력 등을 동원해 저자의 질문에 자기만의 답을 내놓기 위해 노력한다. 크게 1장부터 5장까지는 인간이라는 생물을 중심으로 생명의 탄생, 진화론과 그 파생 이론, 후성유전학, 인류의 진화 과정, 향후 인류 진화의 예측, 진화생태학의 관점으로 본 인간 행동 분석, 생명의 의미, 세포 분열과 유성 생식, 노화와 죽음의 의미 등을 다루며 6장과 7장에서는 우주에 관한 연구를 중심으로 지구 밖 생명체 존재의 가능성, 양자역학, 다중우주 등을 설명한다. 8장과 9장은 뇌과학과 뇌공학, 뇌인지에 초점을 맞춰 인간의 인지 감각, 뇌공학을 기반으로 개발된 대체현실 기술, 인공 뇌의 기능 가능성 등에 대해 대담을 나눈다. 10장과 11장은 결론 격으로 과학의 의미와 과학이라는 학문에 있어 철학적 사고의 중요성, 저자의 대담 총평이 이어진다.
시작은 ‘빅 퀘스천’이지만 인터뷰는 거대한 질문의 답을 듣는 데 그치지 않고 다양한 세부 주제에 대해 꼬리에 꼬리를 무는 질문을 이어간다. 진화론에 대한 주제를 이야기할 때는 현재의 인간이 수백만 년 진화의 결과라면 우리는 왜 아직도 이렇게 불완전한 존재인지를 묻고 세포에 대해 이야기할 때는 세포의 구성에 대해 거의 모든 것을 밝혀냈음에도 왜 우리는 살아 있는 세포를 만들어내지 못하고 있는지를, 지구 최초의 생명 탄생이 대화의 이슈가 될 때는 왜 그 탄생의 순간을 실험실의 비커에서 재현할 수 없는지를, 뇌과학자와의 인터뷰에서는 SF 작품에 자주 등장하는 ‘수조 안의 뇌’가 가능한지와 완벽한 인공지능이 왜 아직까지 개발되지 못하고 있는지를 질문하는 식이다.

“예를 들어 생명의 발생에 대해 이야기할 때, 46억 년 전 원시의 수프였던 바다에서 단백질이 어쩌고저쩌고 하는데, 솔직히 말씀드리면 이해가 안 갑니다. 학계 최전선에서 활약하시는 과학자 분들은 정말 그걸 이해하고 계신 건지, 우선 그것부터 여쭙고 싶습니다.” (147쪽)

또한 저자는 이처럼 자신의 무지에 전혀 개의치 않고 특유의 친화력으로 높아만 보이는 과학자의 벽을 순식간에 허물어뜨린다. 그리고는 금세 대담자와 핑퐁처럼 대화를 주고받으며 과학의 세계로 빠져들어간다. 더불어 한 번의 설명으로 따라잡기 어려운 내용이 등장하면 자신이 사전에 미리 공부한 내용을 덧붙여 독자들의 이해를 돕는다. 이렇게 훌륭한 완충지대가 되어주는 저자 덕분에 독자 역시 어렵지 않게 대화에 녹아들 수 있다. 동시에 과학과 철학을 자유자재로 넘나들며 ‘신은 정말 없는 것인지’, ‘우주를, 생명을 만든 어떤 주체가 있다는 생각에 유혹당한 적이 정말 한 번도 없는지’를 불쑥 질문하는 저자와 이에 끝까지 넘어가지 않고 논리적 대답을 이어가는 과학자 등 대담자들 간의 미묘한 신경전도 또 하나의 즐거운 볼거리다.

과학의 세계를 안내하며 철학의 문을 열다
모든 과학자는 결국 철학자다

이기적 유전자, 암흑 물질, 양자역학, 힉스 입자… 멀게만 느껴지던 과학 개념이 어느덧 일상에서도 접할 수 있는 일반적인 용어가 되면서 최소한의 과학은 현대인의 필수 교양이 되고 있다. 더불어 앞으로 다가올 4차 산업혁명에도 첨단 과학은 빼놓을 수 없는 주제다. 이러다 곧 일상 대화에도 쉽게 끼어들지 못하게 되는 것은 아닌지 ‘과알못’ 문과 인간들은 혼란스럽기만 하다. 최근 대중 과학 도서의 연이은 흥행도 이 같은 경향의 연장선일 것이다. 이런 흐름에서 《이상하고 거대한 뜻밖의 질문들》은 재미와 교양을 모두 갖춘, 빅 퀘스천과 빅 히스토리를 아울러 수많은 과알못의 갈증을 해소시켜줄 반가운 책이 되어줄 것이다.
저자와 열 명의 과학자들을 따라 과학의 드넓은 세계를 구석구석 여행하며 과학이라는 문을 활짝 열어보자. 인간이라면 누구나 한 번 쯤 생각할 법한 질문에 대해 더욱 깊은 통찰을 할 수 있다. 138억 년 전 빅뱅으로 인한 우주의 탄생부터 최초의 생명체와 인류의 기원, 현재의 인류 등 기나긴 역사에 촘촘히 박힌 과학의 위대한 발견과 앞으로 과학이 밝혀낼 무궁무진한 사실들, 최첨단 과학이 진행하고 있는 흥미로운 실험에 대한 이야기들을 만나다 보면 인간에게 왜 과학이 필요한지를 다시 한 번 사유하게 된다. 이처럼 이 책은 인간이라는 존재와 우리가 살고 있는 세상, 우리를 둘러싼 우주를 통찰해보려는 사람들에게 단단한 길잡이가 되어줄 것이다.

들어가는 말
1장 | 인간은 왜 죽는가 - 생물학자 후쿠오카 신이치에게 묻다
생물은 얼마나 정밀하게 만들어져 있는가 | 변화를 가져오는 생물의 힘은 무엇인가 | 내가 사라지고 없다는 것은 무슨 뜻인가 |
과학은 ‘왜’에 답하지 못한다 | 어차피 진화는 완전히 밝혀지지 않았다 | 기린의 목은 정말 서서히 길어졌나 |
생명이 왜 발생했는지는 아무도 설명할 수 없다 | 과학의 최첨단은 미지투성이 | 이 세계는 인류를 위해 설계되었나 |
생물은 왜 죽는가, 죽음이란 무엇인가 | 우리는 끊임없이 죽고 다시 만들어진다 | 생물을 양자역학의 동시성 측면에서 보면 |
자아와 자유의지는 지금도 아슬아슬한 위치에 있다

2장 | 인간은 어디서 왔는가 - 인류학자 스와 겐에게 묻다
440만 년 전 인류의 선조 라미두스 원인 | 인간이 인간이 되기 전의 생태는 어땠나 | 성 선택과 직립보행은 함께 진화했다 |
초기 인류는 왜 아프리카에서 발생했나 | 생태적 지위의 변화 과정에 대해 | 우리가 가진 단 하나의 유리한 점 |
새로운 발견만큼 미지의 영역도 커진다 | 우리는 우연의 산물일 뿐이다

3장 | 진화란 무엇인가 - 진화생태학자 하세가와 도시카즈에게 묻다
진화는 변이·경쟁·유전의 조합으로 일어난다 | 분야 간 융합에서 비롯된 마찰과 균열 | 레밍은 집단 자살을 하지 않는다 |
유전자를 둘러싼 도킨스와 굴드의 논쟁 | 이타행동도 ‘이기적 유전자’로 설명할 수 있는가 |
인간과 동물의 무리는 무엇이 다른가 | 인간 집단은 무리 지어 있기 때문에 폭주한다 | 이렇게 스탬피드가 시작된다 |
인류는 왜 아직도 불완전한가 | 다윈주의와 ‘우리는 어디로 가는가’라는 수수께끼

4장 | 살아 있다는 것은 무엇인가 - 생물학자 단 마리나에게 묻다
“솔직히 말씀드리면 이해가 안 갑니다” | 의인화를 배제하면 생물에 관해 알 수 없다 | 박테리아도 하나의 인격체다 |
세포는 몸 전체를 뇌처럼 사용하며 산다 | 가장 큰 경계는 삶과 죽음 사이에 있다 |
생물은 투쟁이 아니라 끈끈한 협력관계 속에 있다 | 세포는 못하고 우리만 할 수 있는 일은 없다 |
생명은 왜 이다지도 위태로운가

5장 | 누가 죽음을 결정하는가 - 생물학자 다누마 세이치에게 묻다
삶을 규명하려면 죽음부터 생각해야 한다 | 태초에 유전자는 어떻게 발생했는가 |
‘개체의 죽음’은 유성생식에서 시작되었다 | 인간에게는 왜 ‘죽음의 회수권’이 프로그래밍되었나 |
우리에게는 두 가지 죽음이 프로그래밍되어 있다 | 우리는 왜 이토록 정교하게 만들어졌나 |
세포의 의사 결정 시스템은 규명되지 않았다

6장 | 우주에는 생명이 있는가 - 생물학자 나가누마 다케시에게 묻다
지구 밖에도 생명체가 있는가 | 서관충이라는 신기한 생물 | 우주에는 생명체가 존재하는가 |
우리는 죽는다, 그러나 난자는 죽지 않는다 | 생명 활동이란 작은 소용돌이다 | 생명은 우주의 터미네이터

7장 | 우주는 앞으로 어떻게 되는가 - 물리학자 무라야마 히토시에게 묻다
과거 우주는 원자 하나보다 작았다 | 양자역학의 다양한 패러독스 | 암흑 물질과 암흑 에너지라는 대발견 |
빅뱅 이전에 대해서는 ‘모른다’고 할 수밖에 없다 | 우리가 지금 여기에 있는 것을 어떻게 설명할 수 있는가 |
우주는 정말 유일한가

8장 | 나는 누구인가 - 뇌과학자 후지이 나오타카에게 묻다
인지는 얼마나 주관적이고 감각은 얼마나 모호한가 | 옴진리교도와 연합적군이 평범한 이들인 이유 |
인간이라는 생물을 바꾸고 싶다 | 내가 보는 보라색이 당신에게는 갈색일 수 있다 |
다차원의 세계를 어떻게 있는 그대로 이해하는가 | 인간을 확장하고 싶다는 동기는 어디서 왔나 |
우리는 경계가 없는 ‘세계의 일부’다 | 기술은 진보했다, 그러나 아톰은 태어나지 않았다

9장 | 뇌는 왜 이런 질문을 하는가 - 뇌과학자 이케가야 유지에게 묻다
뇌는 왜 이런 ‘시시한 질문’을 하는가 | ‘자기를 묻는’ 언어의 덫 | 우리는 우주를 노화시키기 위해 존재한다 |
인공지능은 왜 실현되지 않고 있나 | 정체성이라는 ‘잘 만들어진 착각’ | 타행성인과의 의사소통은 성립하지 않는다 |
우리는 세계를 왜곡함으로써 인식한다 | 신체는 뇌의 잠재력을 제한하고 있다 | 집단지성은 마음인가, 새로운 인격인가

10장 | 과학은 무엇을 믿는가 - 과학 작가 다케우치 가오루에게 묻다
다시 일본의 과학에 묻는다 | 신을 전제로 하는 서구, 신이 없는 일본 | 인간 따위가 이 세계를 밝혀낼 수 있을 리 없다 |
우주를 설계한 존재의 정체는 무엇인가 | 신에 대해서는 말하지 않는 것이 규칙이지만… |
과학에 철학적 사고는 필수불가결하다 | 우리는 어디서 와서 어디로 가는지조차 알지 못한다

11장 | 우리는 어디서 와서 어디로 가는가 - 모리 다쓰야에게 묻다
지금까지 말하지 못한 부모님의 죽음 | 덧붙이자면 끝이 없다

결론적으로 과학과 물리학의 최첨단 영역은 미지투성이라고 해도 과언이 아니다. 우주는 137억 년 전 빅뱅으로 시작되었다. 하지만 이것 역시 이론이며 검증된 것은 아니다. 빅뱅 이전에 대해서도 많은 가설이 있지만, 결정적인 것은 알 수 없다.
역사적으로도 근세의 과학은 갈릴레이의 예처럼 신앙을 거스르기도 하고 함께 달리기도 하며 끊임없이 발전해왔다. 그러다 마침내 지동설과 진화론이 일반적 개념이 되면서 신은 불가피하게 이전까지의 자리를 과학적 합리성과 근대적 이성에 넘겨주었다. 과학의 발전 앞에서 신은 죽어갔다.
-45쪽, 〈인간은 왜 죽는가〉

“다윈의 자연선택과 돌연변이로 진화의 방향이 결정된다면 호모사피엔스는 더 고결하고 냉정하며 완성된 인격을 획득했어야 하지 않나요? 그런데 현실은 완전히 다릅니다. 아무리 생각해도 비합리적이고 비생산적인 감정에 휘둘리고 있어요. 전쟁과 학살이 사라지지 않았습니다. 증오와 보복도 계속되고 있고요. 왜 인류는 아직도 이렇게 불완전한 겁니까?”
“타인에게 좋은 행동이라는 점이 인간의 행동에 동기를 부여하지는 않기 때문입니다. 예를 들어 인간의 짝짓기 행동의 경우 난혼 습관이 있는 침팬지처럼 ‘가능하면 많이’라는 태도는 사라지고 있습니다. 그렇긴 해도, 괜찮은 여자친구를 사귀려 할 때 남자라면 현시적으로 멋진 행동을 하거나 과시하려 하는 것이 자연스럽죠. 자기과시를 할 줄 아는 남자와 하지 못하는 남자가 있을 때 여성들이 느끼는 매력에는 상당한 차이가 있을 겁니다. 즉 인간사회의 경쟁 원리는 성 선택에도 항상 영향을 미치고 있다고 봅니다. 때로 그것은 사회문제와 이어집니다. 저도 살인 행동을 분석하고 있습니다만, 살인이 결코 사라지지 않는다고 볼 때, 죽이는 행위의 기본적 동기는 번식을 둘러싼 경쟁이라는 결론에 도달하게 되죠. 절대로 완전히 사라지지는 않습니다. 줄일 방법은 여러 가지가 있겠지만요.”
- 137쪽, 〈진화란 무엇인가〉

“이 우주는 너무나 잘 만들어져 있습니다. 원자핵 안에 양성자와 중성자가 있는데 비슷한 질량이고, 차이라고 해봐야 1,000분의 1 정도밖에 안 나요. 만일 양성자를 1,000분의 2 정도의 질량으로 만들었다면 모두 중성자가 됐겠죠. 그렇게 되면 수소조차 생겨날 수가 없습니다. 그런 예가 수두룩해요.”
“수소가 만들어지지 않았다면 다른 원자도 생기지 않았겠네요. 그 밖에도 빅뱅 초기의 팽창 속도와 플랑크상수와 빛의 속도, 만유인력상수, 전자와 양성자의 질량비 등이 현재와 조금이라도 달랐다면 이 우주는 존재하지 않을 거고요. 물리상수뿐 아니라 나아가 태양계의 행성, 태양과 지구 사이의 거리 등 여러 우연 중 하나라도 지금과 달랐다면 이 지구상에 인간은 탄생하지 않았겠죠. 천문학적인 수의 우연이 겹쳐 현재의 우주가 있고, 내가 있고. 생각하다 보면 이런 사실에 압도됩니다. 경외심이라는 말을 쓰고 싶어질 정도로요.”
-264쪽, 〈우주는 앞으로 어떻게 되는가〉

“다른 말로 ‘언젠가는 이 세계의 모든 것이 밝혀질 것’이라는 분명한 의식이 있다면 신앙이 개입할 여지가 없다는 이야기인데요, 그렇다면 다케우치 씨가 지금도 신앙을 계속 가질 수 있는 건 ‘인간 따위가 이 세계를 밝혀낼 수 있을 리 없다’는 의식이 어딘가에 존재하기 때문이라고 해석해도 될까요?”
“네, 그런 것 같습니다. 이건 제가 변명으로 잘 사용하는 예인데, 쥐를 미로 속에 넣으면 오른쪽으로 갔다가 왼쪽으로 갔다가 교대로 오가는 것을 학습할 수 있습니다. 하지만 아무리 노력해도 학습하지 못하는 것이 있어요. 두 번째, 세 번째, 다섯 번째, 일곱 번째 등 소수 素數의 모퉁이에서 도는 건 하지 못합니다. 쥐에게는 소수의 개념이 없기 때문이지요.
아마도 언어?우리가 사용하는 기호 체계로서의 수학?가 없기 때문이 아닐까 합니다만. 그렇다면 그건 쥐라는 종이 가진 한계라는 뜻이겠죠. 인간에게도 쥐처럼 종의 한계가 있을 겁니다. 현재 인간의 시스템으로는 절대 규명하거나 이해하지 못하는 부분이 있겠죠. 우주의 시작이 바로 그런 것입니다. 그러니 신이라는 존재는 당분간은 안녕하겠구나 하고 생각합니다.”
-360쪽, 〈과학은 무엇을 믿는가〉

“굉장히 초보적인 질문인데요, 이제 세포의 구성에 대해서는 거의 다 밝혀지지 않았습니까? 막이 있고, 리보솜(RNA의 정보를 통해 단백질을 합성하는 작은 알갱이)이 있고, 리보솜 중 3분의 2가 리보솜 RNA이고, 나머지 3분의 1이 단백질이고요. 물론 단백질을 구성하는 아미노산의 화학식과 결합 방식도 알려졌죠. 그렇다면 왜 실험실에서 살아 있는 세포를 제작해 재현하지 못하는 걸까요?”
“부품이 전부 갖춰져 있더라도, 그걸 어떤 순서로 어떻게 조립해 어느 타이밍에 스위치를 누르면 되는지 알지 못하기 때문입니다. 요컨대 리버스 엔지니어링(기계와 제품을 분해하여 그 기술과 구조 등을 조사하는 것)을 시도할 수 없을 만큼 시스템이 복잡한 거죠. 보기에는 단순한 듯해도요.”
“최근에 우리 신체 주변에 있는 ‘일반 물질’, 원자가 우주의 겨우 4퍼센트를 차지하고 있다는 것이 밝혀졌습니다. 나머지 96퍼센트에 대해서는 거의 밝혀진 바가 없어요. 글자 그대로 암흑입니다. 분자생물학이 이토록 발전해서 게놈 분석도 가능한 마당에, 여전히 단세포생물 하나 만들지 못하고 있어요. 당연하다는 견해도 있지만, 왜 아직도 모르나 하는 생각이 드는 것도 사실입니다.”
-378쪽, 〈과학은 무엇을 믿는가〉