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138억 년 빅뱅 이후 우주, 우리 행성, 그리고 인간의 역사!

빅뱅에서부터 생명의 진화, 인간의 역사에 이르기까지, 그리고 단순한 수소 가스 덩어리가 복잡한 인간 사회로 진화하기까지 우주에 존재하는 모든 것의 역사적 변화를 연속적으로 추적한다. 최초의 원자에서 최초의 생명, 최초의 인간, 그리고 우리가 만들어낸 창조물에 이르기까지 우주에 복잡성이 등장했다. 호모 에렉투스 이후 ‘집단학습’을 통해 기존의 것에서 새로운 것을 만들고, 혁신이 축적되고 세대가 이어지며 기술이 개선되었다. 화로에 불을 피워 체계적이고 일상적으로 사용했다. 그리고 마침내 복잡성에서 극적인 변화가 나타나, 눈 깜짝할 사이 인류는 집단학습의 힘으로 석기에서 고층 빌딩, 그리고 스마트폰으로 천지개벽을 이루었다.
막연하고 낯설게만 느꼈던 우주적 현상들과 인류의 역사를 짧게, 하지만 중요한 맥을 정확히 짚으며 알기 쉽게 설명하는 이 특별한 이야기는 과거는 물론 우주의 잠재적 종말들까지 탐험해 인간의 정체성과 우주의 미래에 대해 궁금하거나 혼란스러웠던 많은 부분을 해소해줄 것이다.

빅뱅 10-43초 후 우주는 양자 입자 크기에서 자몽 크기로 급속하게 팽창했다

138억 년 전 빅뱅과 함께 작고 뜨거운 하얀 점 하나가 나타났다. 우주는 원자 하나보다, 심지어 그 원자를 구성하는 입자 하나보다도 작았다. 그런데 우주 만물의 압력이 그 작은 공간에 들어 있어 너무 뜨겁고 그 우주를 만든 법칙 자체가 녹아내린 형태로 존재했다. 그런데 빅뱅이 있고 10-35초라는 짧디짧은 순간이 지난 뒤 우주가 자몽 하나 크기로 팽창했다. 그리고 물리학의 네 가지 기본 힘이 현재 형태로 굳을 정도인 1.13×1028켈빈까지 식었다. 이로써 중력, 전자기력, 강한 핵력, 약한 핵력이 일관성을 갖춰 물리법칙의 지배를 받는 우주가 탄생했다.
대부분의 물질은 반물질과 충돌해 순식간에 폭발하며 다시 원자로 돌아갔지만, 10억분의 1은 반물질 짝을 찾지 못해 오늘날 우리가 보고 있는 우주의 모든 것을 형성했다. 첫 10초 동안의 기적이 일어나지 않았다면 우리는 존재하지 않을지도 모른다. 그 후 3분 동안 우주는 계속 팽창했고 넓이가 1,000광년을 넘겼다. 우주는 수천, 수만 년 동안 팽창과 냉각을 이어가다가 빅뱅 38만 년 후 넓이가 1,000만 광년으로 커지고 3,000켈빈 정도로 냉각되었다. 용암보다 두 배 뜨거운 온도다. 우주가 가스구름으로 채워지기 시작했고 우주의 밀도도 낮아져 방사선과 입자의 짙은 안개 사이로 빛의 광자들이 처음으로 자유롭게 날아다녀 눈부신 섬광도 나타났다. 이것이 바로 우주배경복사CMB다.

38억 년 전 지구의 고요한 바다에서 생명이 시작되었다

38억 년 전 시생누대에 지구의 고요하게 끓어오르던 바다에서 생명이 시작되었다. 그리고 3,000만~2,500만 년 전 아프리카에서 유인원의 혈통이 구세계원숭이로부터 갈라져 나왔다. 유인원은 침팬지, 보노보, 고릴라, 오랑우탄, 사람의 조상 종이었다. 그리고 1,200만~1,000만 년 전 인간이 고릴라의 진화적 조상으로부터 갈라져 나왔다. 150만 년 전 동아프리카의 호모 에렉투스는 손도끼의 질을 개선하고 여러 가지 도구로 발전시켜 혁명적인 새로운 능력을 보이기 시작했다. 이런 ‘집단학습’을 통해 기존의 것에서 새로운 것을 만들고, 혁신이 축적되고 세대가 이어지며 기술이 개선되었다. 호모 에렉투스에서부터 시작된 집단학습의 조짐은 이후 호모 안테세소르, 호모 하이델베르겐시스, 네안데르탈인에서도 나타났다. 이들은 화로에 불을 피워 체계적이고 일상적으로 사용했으며, 호모 하이델베르겐시스는 유라시아 대륙 전체를 삶의 터전으로 삼은 최초의 호미닌이 되었다. 그리고 마침내 복잡성에서 극적인 변화가 나타났다.

우주에 존재하는 모든 복잡성은 에너지 흐름에 의해 창조되고 증가했다

빅뱅 10-35초 후에 관측 가능한 우주의 물리법칙이 일관성을 갖추면서 불균일하게 분포된 작은 에너지 점들도 함께 등장했다. 열역학 제2법칙에 따라 에너지가 균일하게 분포된 우주를 만들기 위해 이 점들은 에너지가 많은 곳에서 적은 곳으로 에너지를 흘려보내기 시작했다. 이런 에너지 흐름이 항성, 다양한 화학물질, 생명체, 사회를 창조해냈다. 우주에 존재하는 모든 복잡성은 에너지 흐름에 의해 창조되고, 유지되고, 증가했다. 햇빛에서 광합성 식물로, 식탁에서 입으로, 주유 펌프에서 제트 엔진으로 에너지가 흘러갔다. 99.9999999999999퍼센트가 죽어 있는 우주에서 작은 점들은 점차 복잡해졌다. 지금부터 세상이 어디로 흘러가든 간에 우리는 지난 138억 년의 어느 시점보다 복잡성이 높은 이 시기를 살아가고 있다.

우리는 현재 ‘인류세’의 급변하는 복잡성 속에서 살아가고 있다

신기술 대폭발로 보나, 생각과 독트린의 혁명으로 보나, 지구에 사는 모든 사람의 생활 방식에 찾아온 급진적 변화로 보나, 18세기 영국에서 시작된 산업혁명은 세계를 현대 사회로 전환시킨 복잡성의 놀라운 전환점이었다. 그것이 또 다른 지질 시대인 ‘인류세Anthropocene’로 들어가는 문을 열어놓았다. 인류세 기간에 인간은 지구에 생명이 등장하고 38억 년 동안 존재했던 그 어떤 단일 종보다 급속하고 급진적으로 이 행성에 영향을 미치고 있다.
빅뱅과 폭발하는 항성에서 뿜어져 나온 불기둥, 지옥 같은 지구의 형성 과정, 피로 물든 종의 진화, 영장류의 살인 성향, 농업 시대의 궁핍과 질병, 그리고 현재. 오늘날 우리가 누리고 있는 안락함과 편리함은 대부분 사람이 상상조차 할 수 없는 엄청난 대가를 바탕으로 한 것이다. 인간 존재의 역사 전반에서 우리를 앞으로 나갈 수 있게 해준 패턴을 보면 우리가 가까운 미래뿐만 아니라 머나먼 미래에도 살아남을 가능성이 보인다. 또한 계속 번영할 것이며, 어쩌면 우주의 커다란 미스터리를 더욱 많이 밝혀낼지도 모른다.

서문 ㆍ 6
들어가는 말 ㆍ 10

1부 무생명 단계: 138억~38억 년 전
1장｜빅뱅(대폭발) ㆍ 16
2장｜항성, 은하, 복잡성 ㆍ 35
3장｜지구의 기원 ㆍ 56

2부 생명 단계: 38억~31만 5,000년 전
4장｜생명과 진화 ㆍ 76
5장｜폭발과 멸종 ㆍ 98
6장｜영장류의 진화 ㆍ 125

3부 문화 단계: 31만 5,000년 전~현재
7장｜수렵채집인 ㆍ 148
8장｜농업의 여명 ㆍ 170
9장｜농업 국가 ㆍ 190
10장｜세계의 통합 ㆍ 213
11장｜인류세 ㆍ 238

4부 미지의 단계: 현재~1040년 후
12장｜가까운 미래와 머나먼 미래 ㆍ 254

감사의 말 ㆍ 284
참고문헌 ㆍ 285
이미지 출처 ㆍ 302
찾아보기 ㆍ 304

빅뱅 이전에는 시간이 존재하지 않았다. 따라서 빅뱅 ‘이전’이라는 것은 존재하지 않는다. 빅뱅 이전에는 공간도 존재하지 않았다. 빅뱅 ‘이전’에는 어떤 사건이 일어날 수 있는 공간이 존재하지 않았고, 그 사건이 일어날 수 있는 시간도 존재하지 않았다. 빅뱅 이후 우주가 현미경적으로 작은 점 하나에서 현재의 930억 광년 직경 크기로 팽창했고, 지금도 여전히 커지고 있다. 공간은 빅뱅 이후 현상이다. 시간 역시 빅뱅 이후 현상이다. 빅뱅 ‘이전’에 무언가 움직일 수 있는 공간이 없다면, 무언가 변화할 수 있는 공간도 없다. 그리고 변화가 없다면 사건도 없고, 따라서 역사도 없다. _1장 29쪽

빅뱅이 일어나고 10-43초 후 우주는 양자 입자 크기에서 자몽 크기로 급속하게 팽창했다. 만약 이와 같은 속도로 계속 팽창했다면 자몽만 하던 우주가 현재 크기로 커지는 데 138억 년이 아니라 몇 분의 1초밖에 안 걸렸을 것이다. 그 찰나의 순간에 에너지 분포에서 약간의 불균일성이 나타났다. 우주 다른 곳에서는 에너지가 거의 균일하게 분포했지만 우주 자몽 여기저기에 약간 더 많은 에너지가 점점이 뿌려진 것이다. 이렇게 약간 더 많은 에너지가 점점이 뿌려진 부위에서 항성, 은하, 행성, 그리고 우리 역사를 이루는 모든 복잡성이 태어났다. _2장 35~36쪽

물질과 에너지는 138억 년 전 빅뱅이라는 하얗고 뜨거운 점에서 태어났다. 우리가 주변에서 보는 모든 ‘것’을 만들어낼 재료가 시작부터 그 안에 들어 있었다. 우주 전체의 역사는 곧 이 재료들이 끊임없이 새롭고 독창적인 형태로 탈바꿈해온 역사라고 할 수 있다. 빅뱅 이후 우주에 새로이 추가된 물질이나 에너지는 없다. 이것이 열역학 제1법칙의 본질이다. 그 어떤 것도 새로 만들어지지 않고, 그 어떤 것도 완전히 파괴되지 않는다. _2장 47쪽

6억 3,500만~6,600만 년 전 시기의 가장 큰 특징은 폭발과 멸종이다. 생명이 혁명적인 새 특성을 발전시켜 환경 속에서 새로이 수많은 생태적 지위를 열어젖힘에 따라 새로운 진화가 폭발적으로 이루어지기도 하고, 재앙 같은 멸종 사건으로 수많은 종이 전멸하면서 생긴 생태적 지위의 빈자리를 다른 생명이 신속하게 채워 넣기도 한다. 이런 일이 일어날 때마다 무언가 새로운 것이 출현한다. _5장 99쪽

침팬지는 살아남은 진화적 친척 중 인간과 가장 가까운 관계다. 인간과 침팬지는 98.4퍼센트의 DNA를 공유한다. 인간과 침팬지는 약 700만~500만 년 전에 마지막 공통 조상으로부터 갈라져 나왔다. 침팬지는 인간보다 작아 키가 100~120센티미터 정도다. 하지만 일반적으로 힘이 더 세고, 더 공격적이다. 침팬지의 뇌는 사람의 3분의 1 정도로 작다. 그래도 침팬지의 본능이나 행동을 보면 우리와 비슷한 점이 많다. 창의성, 기발함, 집단 정치는 말할 것도 없다. _6장 132쪽

호모 사피엔스는 집단학습 능력이 가장 뛰어났고, 가장 다양한 도구를 사용했으며, 새로운 환경에서 가장 잘 적응했다. 뇌가 컸고, 언어 능력도 더 발달했으며, 추상적 사고도 더 뛰어났다. 우리만 동굴에 벽화를 그리고, 보디페인팅을 사용하고, 음악을 연주하고, 보석으로 몸을 치장하고, 상징적 사고를 할 수 있었다는 사실이 이를 입증해준다. 구석기 시대의 적대적 환경에서 먹이를 구하고 생존하는 방법에 관한 거대한 지식 기반을 구축하는 과정에서 이 모든 특성이 집단학습 능력을 보완해주었다. _7장 152~153쪽

1450년부터 1500년까지 50년간 생산된 책은 800만 권 정도로 추정된다. 이 정도 양이면 기원후 500년 이후 유럽에서 손으로 필사한 책을 모두 합한 것보다 많을 것이다. 1500~1600년에는 1억 4,000만~2억 권의 책이 인쇄되었다. 그 덕분에 유럽인들은 집단학습에 엄청나게 유리해졌고, 이를 통해 르네상스와 종교개혁이 널리 퍼지고 과학혁명이 촉발되었다. 이렇듯 정보가 훨씬 풍부해지고, 연결성도 높아지고, 문맹률도 점점 낮아지자 복잡성의 또 다른 폭발적 증가가 눈앞으로 다가왔다. _9장 212쪽

산업혁명이 중국에서 일어났다면 현대사가 어떻게 바뀌었을지 추측해보는 것만으로도 매우 흥미롭다. 분명 세계의 사회정치적 역사가 완전히 달라졌을 것이다. 중국의 선박들이 아마도 식민지 개척을 목적으로 아메리카 대륙과 오스트레일리아 대륙 해안을 들락거렸을 것이다(그 리고 무심코 치명적인 아프리카-유라시아 질병들을 전했을 것이다). 또한 제국주의 시대에는 유럽에 이익을 안겨주기는커녕 유럽의 희생을 바탕으로 일어났을 것이다. _10장 218~219쪽

18세기 영국에서 산업혁명이 시작되었다. 1712~1775년에 이루어진 증기기관의 지속적 개선, 방직기계 사용으로 수작업보다 훨씬 빨라진 옷감 생산, 질과 양 모든 면에서 개선된 철 생산 방식 등의 덕분에 대량 생산에 불이 붙기 시작했다. 영국의 직물 산업은 1750~1800년에 면직 물 가격을 100퍼센트 끌어내렸다. 1820년에 영국은 세계를 주도하는 철강 생산 국가로 자리 잡았다. 1750~1870년에 석탄 생산량이 600퍼센트 증가했다. 이미 1800년경에 영국의 제조 속도는 지구상에 존재했던 그 어느 농업 국가보다 세 배나 높았다. 그 덕분에 영국은 적은 인구에도 불구하고 지구에서 가장 부유한 국가가 되었다. _11장 241쪽

우주의 역사에서 가장 핵심적인 추세는 복잡성이다. 그리고 인류의 역사에서 핵심적인 추세는 집단학습이다. 이것이 다시 복잡성을 증가시킨다. 이 두 가지 추세를 이용하면 단기적 미래와 장기적 미래를 어느 정도 예측할 수 있다. 역사 연구 분야에서는 이런 경우가 드물다. 더군다나 복잡성과 집단학습의 추세가 실제로 결실을 맺어 상승 추세의 의미를 독자들에게 분명히 밝히는 것은 미래에서나 가능하다. _12장 256쪽