이 책은 지금까지 밝혀진 모든 우주 과학과 앞으로 새롭게 밝혀질 의문들에 대해서 알려줍니다.

첫 번째로 우주에 있는 암흑 에너지와 암흑 물질에 대해서 알려줍니다.

암흑에너지는 우주의 팽창이 알 수 없는 척력 때문에 팽창하는데 이 척력이 암흑에너지 입니다.

암흑에너지가 우주의 68.30%를 차지하면 암흑물질은 거의 모든 우주의 물질이라고 말할 수 있습니다.

암흑 물질은 아직 밝혀진 것이 많이 없어서 지금도 연구 중입니다.

여러 가지 이론들이 있는데 저는 암흑 물질이 궁금해서 찾아보다가 유력 후보인 '윔프'를 발견했습니다.

'약한 상호작용을 하는 무거운 입자'이며 가장 많은 지지를 받고 있습니다.

암흑 물질이 되려면 몇 가지 조건을 만족해야 하는데 우선 빛을 내지 않고, 전자기적 상호작용도 거의 없고, 이보다 약한 상호작용만 가능합니다.

윔프는 이 조건을 모두 만족시키고, 표준 모형 이후 초대칭 이론과 관련이 있어서 각광 받고 있습니다.

초대칭 이론은 자연에 존재하는 입자들이 보이지 않는 짝이 있다는 이론입니다.

다만 그 짝이 추상적이고 고차원적인 대칭성을 가져서 초대칭입니다.

초대칭이론을 뒷받침하는 암흑후보가 될 수 있어서 많은 연구팀이 연구에 매진하고 있습니다.

지금까지 암흑후보의 유력한 후보로는 윔프, 액시온, 비활성 중성미자가 있습니다.

액시온은 원자핵 안에 있는 쿼크 세계 차원의 힘을 기술하는 새로운 소립자입니다.

관측은 어려움이 따르고 우주의 형성에도 중요한 역할을 하였으리라고 추정하고 있습니다.

우주에 대해서 많이 궁금했는데 첫 번째 챕터에서 암흑에너지와 암흑물질에 대한 이야기가 나와서 흥미로웠습니다.

그 다음으로 여덟 번째 챕터에서 반물질에 대한 이야기가 나옵니다.

우리는 연료가 적어서 다른 행성으로 가기 힘듭니다.

그래서 과학자들은 입자들이 엄청난 속도로 충돌할 때 순식간에 생겼다 사라지는 반물질 로켓을 생각합니다.

그러나 실험실에서 만들기에는 힘들고 반물질 0.000000000001mg이 200억원이라서 너무 비쌉니다.

그래서 과학자들은 우주에서 반물질 띠를 발견합니다.

강력한 태양에서 생기는 우주 방사선이 지구 입자들과 충돌하여 반물질이 생기는 것입니다.

그렇지만 반물질은 물질과 닿으면 사라져서 보관을 할 수 없습니다.

그래서 과학자들은 지구의 자기장에 보관하자고 합니다.

이렇게 반물질을 보관하고 많은 양의 반물질을 얻어서 반물질 로켓으로 우주를 여행하는 날이 오면 좋겠습니다.

우리가 아무리 많은 양의 연료를 가지고 다른 별로 갈려고 해도 최소 7만년은 걸리기 때문에 빨리 반물질 로켓이 개발되면 좋겠습니다.

불을 끄고 밤 하늘을 바라보며 침대에 누워 반물질 로켓을 타고 우주를 여행하는 상상을 하니 정말 미소가 저절로 지어지며 행복해집니다.

토성의 위성인 타이탄에서 인류가 살 수도 있다는 이야기가 나오는데 타이탄에는 호수랑 암석, 심지어 비도 와서 인간이 살기에 매우 좋은 환경입니다.

호수는 메탄 호수이고, 낮 기온이 영하 179.5도여서 방한복을 입어야 합니다.

타이탄은 대기가 있어서 방사선을 걱정할 필요는 없습니다.

타이탄의 중력은 지구의 8분의 1이여서 특수 장치를 사용해야 합니다.

만약에 공중으로 점프를 한다면 50년 동안 공중에 있을 수 있습니다.

저의 손자의 손자의 손자는 타이탄에서 공부를 하고 있을 수도 있습니다.

책 중간에 웜홀에 대한 이야기가 나오는데 이 웜홀을 통해서 우주는 구부려져 있다는 것을 알 수 있습니다.

사과가 있으면 애벌레는 사과 반대편으로 빠르게 가기 위해서 돌아가지 않고 사과 중간에 구멍을 만드는데 이 구멍이 웜홀입니다.

웜홀을 이용하면 빠르게 다른 곳으로 갈 수 있습니다.

일반상대론에서 이론적으로는 허용되나 안정성 등의 문제가 있어 우주에 실제 존재하거나 인위적으로 만들어 낼 수 있는지 등은 확실치 않습니다.

이론적으로는 두 블랙홀을 붙이는 방식으로 만들어 낼 수 있습니다.

이때 한쪽 블랙홀은 시간이 반대로 흐르는 것으로 간주하기 때문에 블랙홀과 화이트홀을 붙인다고 하는 것이 더 정확한 표현입니다.

웜홀에 관심을 갖는 다른 이유는 시간 여행과 관련이 있기 때문입니다.

웜홀을 통해 이동하면 과거로 여행하는 것이 가능할 수 있습니다.

두 구멍이 통상적인 경로와 웜홀을 통과하는 경로 두가지로 연결되어 있고, 그 경로에 따라 시간의 흐름이 달라지기 때문입니다.

전문적인 용어로 표현하면 웜홀이 포함된 시공간은 닫힌 시간적 곡선이 있으며, 그 경로를 따라가면 자기 자신의 과거에 도착하게 됩니다.

웜홀의 다른 이름이 아인슈타인.로젠 다리인 이유는 아인슈타인이 관련 연구 내용을 발표한 데서 유래했으며, 벌레 구멍이라는 이름은 휠러가 1960년대에 관련 연구를 하면서 붙인 것입니다.

평소에도 우주 과학에 대해 관심이 많고 화학과 연관시켜서 자주 공부했었는데, 이렇게 직접 책으로도 읽어보니까 정말 재미있었습니다.

반물질, 암흑에너지, 암흑물질, 타이탄에서 인간이 살기, 웜홀 등 모두 제가 관심 있는 것이기 때문에 더욱 재미있게 읽을 수 있었습니다.

요즘은 화학에도 관심이 많아서 화학책도 많이 읽고 있는데 우주 책과 화학책을 읽고 나서 서로 연관지어서 제가 좋아하는 과학을 연구하고 싶습니다.

 나는 평소 우주 과학에 관심이 많았다. 왜냐하면 우주는 상상 이상으로 아름답고 멋진 곳이라고 생각한다. 이런 아름답고 멋진 우주에는 아주 신비로운 것들이 많다. 이 책에서는 우주에 대해 많은 것들을 설명해주고 있다.

퀘이사는 중심부의 블랙홀(초고밀도에 의하여 생기는 중력장의 구멍)에서 에너지를 공급받아 밝게 빛나는 은하이다. 지구에서 수억 수백억 광년 떨어진 곳에 괴물 천체 퀘이사가 있다. 과학자들은 정체를 모르는 채로 오랫동안 이 괴물 천체를 퀘이사라고 불렀다. 퀘이사의 안쪽에는 초거대 블랙홀이 있는데 이 블랙홀의 사진을 보니 너무 이뻐서 직접 앞에서 보고 싶지만 못 보는 것이 너무 아쉽다.

 우주의 온도는 극과 극이다. 태양 빛을 받는 곳은 12℃까지 오르지만 그 반대쪽은 영하 160℃까지 내려간다. 우주의 나이는 138억 살이다. 우주는 138억 년 동안 식어서 지금은 영하 270℃다. 우주는 지금도 커지고 있고 식고 있다고 한다. 은하와 은하 사이가 빨리 멀어져서 우주의 온도가 마침내 영하 273℃가 되면 우주는 완전히 식는다. 우주가 식으면 더 이상 별이 생기지 않는다고 한다. 과학자들은 지금 다른 우주로 가는 문을 열심히 찾고 있다. 어쩌면 웜홀이나 블랙홀을 통해 다른 우주로 오갈 수 있지 않을까? 라는 생각을 한다. 그리고 그 다른 우주에서 우주가 식지 않을 수 있는 방법을 찾을 수도 있다. 웜홀은 시공간 속의 지름길이다. 멀리 떨어진 시공간을 연결해 줄 마법의 통로라고 한다. 나는 웜홀을 보고 영화 ‘하울의 움직이는 성’에서처럼 손잡이를 돌려 문을 열 때마다 다른 세계가 나타나는 것이랑 비슷하다고 생각했다.

 이 책에서는 타이탄이나 태양광 돛 같은 신기하고 기발한 우주 아이템이 많이 나온다. 나중에 타이탄이나 태양광 돛 같은 신기하고 기발한 아이템이 많이 나왔으면 좋겠다.

원래는 우주과학에는 관심이 아예 없었다. 그냥 수업에 나오면 보고 활동하는 정도? 정말 딱 그 정도였다.

그런 내가 우주과학에 아주 조금 좋아하게 된 계기가 있다. 모두 ‘탐 크루즈’를 알 거다. 내가 좋아하는 외국 배우 중 한 명이다. 이번에 탐 크루즈가 직접 우주에 가서 영화를 찍겠다고 말하였다. 그래서 난 탐 크루즈의 팬으로서 과학 우주에 대해 찾아보고 책도 읽었다.

내가 알게 된 우주과학은 퀘이사라는 괴물천체가 있는데 퀘이사의 안쪽에는 초거대 블랙홀이 있다. 또 퀘이사 안에 있는 블랙홀 가운데에 ‘웜홀’이 있다고 스티븐 호킹 박사님께서 그렇게 말씀 하셨다. 난 그래서 정말 웜홀이 있다고 생각한다.

또 우주에는 은하가 천억 개가 있다고 했다. 은하마다 별들도 수천억 개 있다. 그중에 하나, 태양에만도 행성이 8개나 있다고 하였다. 그리고 별들이 전파를 보낸다. 이 글을 읽었을 때 정말 신기하다고 생각했다. 그래서 우리 지구도 우주에 전파를 보내기 시작했다. 어떤 전파들을 보냈냐하면 지구의 인사말, 흑동 고래의 소리, 베토벤의 음악이 실려 있다. 또 비와 바람, 파도 소리, 인간의 발자국 소리와 심장의 박동소리, 뇌파, 마차가 달리는 소리, 자동차가 달리는 소리, 비행기가 나는 소리, 새턴 V가 우주로 날아오는 소리까지 있다. 내가 과학자라면 각 나라의 노래와 내 목소리를 들려주고 싶다.

모두 타이탄이라고 들어보았다고 생각하겠다. 타이탄은 우리가 지구를 떠나게 된다면 가야할 행성 중의 하나다. 타이탄은 햇빛도 있고 강도 있고 구름, 바람, 비도 내린다.

하지만 중력이 약해서 비가 슬로 모션으로 내린다. 나는 이 말에서 생각난 것이 있다. 바로 우산이 없을 때 슬로우 모션으로 내리는 이 비를 다 피한다면? 한 방울, 한 방울 피하면서 가면 전보다는 비도 덜 맞고 좋지 않을까? 라는 느낌과 생각을 했다. 지구보다는 아니지만 이렇게 좋은 행성이 또 있다는 것을 또 한 번 느끼게 되고 지구는 정말 좋은 땅이라고 한 번 더 생각하면서 지내야겠다는 생각을 했다.

이제부터 우리의 지구를 아끼고 가꾸면서 모두 그렇게 살았으면 좋겠다!

 여러분들은 영화 <미션 임파서블>의 주인공인 영화배우 탐 크루즈를 아시나요? 그런데 그가 최근 뉴스에서 우주정거장에서 영화를 촬영하겠다고 발표했습니다. 그는 실제로 현재 NASA(미국항공우주국)과 협상 중이라고 합니다. 탐 크루즈의 열정적인 도전정신에 감탄을 금할 수 없으나 한편으론 걱정되기도 합니다.

 우주가 처음 생겨날 때 빅뱅이라 불리는 우주 대폭발이 일어났습니다. 그러면서 우주는 상상도 할 수 없을 만큼 커졌습니다. 우주는 지금도 커지고 있습니다. 빅뱅 후에도 우주는 아무 모양이 없었습니다. 그러다가 수소 가스가 뭉치고 뭉쳐 드디어 우주의 첫 번째 별이 탄생하게 됩니다. 잇따라 거대한 별들이 많이 생깁니다. 그런데 그중 한 수소 기체 덩어리가 뭉쳐 지구 태양보다 수백만 수천만 수십억 배 커져서 반지름이 머나먼 태양계 끝, 해왕성의 궤도보다도 더 거대한 천체가 되었습니다. 그 천체의 이름은 퀘이사입니다. 퀘이사의 안쪽에는 초거대 블랙홀이 있고 초거대 블랙홀이 어마어마한 중력으로 멀리서부터 수소 구름을 끌어 모읍니다. 가까이 끌려온 수소 구름은 별의 속도로 블랙홀 속으로 빠져들죠. 하지만 멀리서 더 멀리서 블랙홀에 끌려오면 가스 구름들은 적당한 거리에서 서서히 멈춥니다. 블랙홀에 잡아먹히지 않고 살아남은 가스 구름들이 우주 곳곳에 포진해 은하가 되었습니다. 만약 블랙홀이 없었다면 우주에 은하는 생겨나지 않았겠죠.

 여러분들께선 블랙홀에 대해 무엇을 알고 계신가요? 블랙홀은 우주에서 가장 빠른 별조차 빠져나가지 못할 정도로 중력이 강한 천체로 1915년 아인슈타인이 발표한 상대성이론에서 개념화 됐습니다. 블랙홀은 중력이 강하고 어두운 데다 너무 멀리 있어 직접 관측된 사례가 없다가 사건지평선망원경 연구진이 6개 대륙에 위치한 전파망원경을 통해 인류 최초로 블랙홀을 관측한 영상을 2019년 4월 공개하면서 모습을 드러냈습니다. 저는 블랙홀 사진을 보며 과연 블랙홀 안으로 들어가면 어떻게 될까하고 생각해보았습니다. 제 생각은 블랙홀 안에는 다른 우주나 또 다른 세계가 있을 것 같습니다. 여러분들은 어떻게 생각하시나요?

 우주는 신비하고도 이상한 공간입니다. 인류가 항상 새로운 것을 발견하지만 우주에는 새로운 것이 끝없이 생겨나고 있습니다. 이 말인즉슨 100명의 사람들이 한 사람당 100년씩 우주를 탐사한다 해도 우주의 모든 것을 알아낼 수는 없다는 말이죠. 과연 인류는 우주의 비밀을 풀어낼 수 있을까요?

 여러분은 블랙홀에 대해 믿나요? 또, 여러분은 웜홀에 대하여 믿나요? 과학자들은 그들이 꼭 있을 거라고 믿어 왔습니다. 그 결과 블랙홀을 찾았어요. 이제 과학자들은 웜홀을 찾는 거에 열중하고 있어요. 그거 말고도 우주에는 생명체가 더 있을 수 있어요. 이게 바로 우주 과학이랍니다. 우주 과학 속으로 들어가 볼까요?

 일단 웜홀에 대해 알아봅시다. 웜홀은 상상이지만 그 속으로 들어가면 다른 차원으로 이동 된다고 해요. 그걸 통해 외계인이 이동한다고 하네요. 스티븐 호킹 박사는 우리가 웜홀을 통해 은하의 반대편으로 갔다가 저녁 시간이 되기 전에 집으로 돌아온다고 하네요. 웜홀은 시공간의 지름길이에요. 멀리 떨어진 공간과 가까운 곳을 연결해줘요. 좀 어렵긴 한 표현이지만 우리가 살고 있는 세계는 매끄럽게 이어져 있는 단순 연결 공간이라고 해요. 공간은 단순 연결 공관과 다중 연결 공간으로 분류되는데 단순 연결 공간은 올가미를 끝까지 조였을 때 가운데에 있는 구멍을 단순 연결 공간이라고 해요. 이해는 안 되도 엄청 신기하죠? 추측을 해보자면 단순 연결 공간을 하나의 공간만 있어 단순이 붙는 것 같고 다중 연결 공간은 1개 이상의 공간이 같이 얽혀있어서 다중이 붙는 것 같아요. 여기서 다중 연결 공간이 웜홀이겠죠?

 이 우주에는 신기하고 말도 안 되는 것들이 무궁무진해요. 예를 들면 UFO나 외계인이죠? 우주에는 주파수가 흘러요. 우리는 그것으로 외계인이 소통할 것으로 생각하고 그것을 이용해 외계인과 소통하려고 하고 있어요.

우주의 신비는 무궁무진합니다. 우리는 과연 그 사이에서 새로움의 발걸음을 내딛을 수 있을까요?