기원 궁극의 질문들

우주의 시작, 암흑물질, 모든 것의 이론과 인류의 기원
 그리고 뇌의 비밀까지 과학의 10대 미스터리 특강

 유튜브 100만 조회, 국내 최고 석학들이 펼친 화제의 과학 강연!

▼ 모든 것의 기원을 찾아서
 과학의 발전은 태양계 너머로 우주 탐사선을 보내고, 유전자의 비밀을 밝혀 복제 인간의 등장마저 가능케 하는 단계까지 와있다. 그러나 그토록 눈부신 발전에도 불구하고 인간이 밝혀내지 못한 비밀이 있다면 바로 ‘기원’이다. 게놈의 구조를 알아도 우리는 여전히 인간이 어떻게 기원하게 되었는지 모른다. 우주의 나이가 138억 년쯤이라고 추정하지만 정작 어떻게 시작되었는지 모른다.
사실 기원의 문제는 과학적으로 밝히기 어렵다. 이런 일은 일회적 이벤트이고 시간은 한 방향으로만 흐르기에 과학적 실험이나 방법으로 검증하기가 어렵기 때문이다. 따라서 가설을 세워 그 가설을 증명하는 최대한의 증거를 찾는 수밖에 없다. 빅뱅 이전에는 무엇이 있었을까? 왜 무(無)가 아니라 무언가가 존재하는가? 물질은 어떻게 존재하게 되었는가? 암흑물질과 암흑에너지란 무엇인가? 별과 은하는 어떻게 시작되었나? 우리우주는 어떤 운명을 맞이할까? 블랙홀이란 무엇인가? 생명의 기원, 어떻게 물질에서 생명이 탄생했는가? 어떻게 지구상에 이렇게 다양한 종이 탄생했는가? 인류의 기원은 누구인가? 호모사피엔스는 무엇이 달랐기에 지배적인 동물이 되었는가? 창의성은 어떻게 시작되었는가?
‘렉처 사이언스 KAOS’ 아홉 번째 책 《기원, 궁극의 질문들》은 이런 기원에 대한 미스터리를 10강으로 묶어 소개한다. 카오스재단의 유튜브 채널(KAOS science)로도 연재된 이번 강연은 총 100만 조회를 넘어서며 많은 구독자들의 열렬한 사랑을 받았다. 카오스재단은 2014년 ‘과학·지식·나눔’를 모토로 설립된 비영리 과학재단이다. 깊이 있고 다양한 과학 컨텐츠를 강연, 지식콘서트, 영상 및 출판 등을 통해 전달하고 공학, 예술, 인문학과 사회과학 등 다양한 분야와 교류하고 소통하여 많은 사람들에게 과학을 보다 쉽고 재미있게 전달하기 위해 노력 중이다.
2015년 상반기에 ‘기원’이라는 주제로 시작하여, ‘빛’, ‘뇌’, ‘지구’, ‘물질에서 생명으로’, ‘미래과학’, ‘모든 것의 수다’를 거쳐 2019년 다시금 우주와 생명, 인류의 기원에 대한 강연을 진행했다. 천문학, 물리학, 생물학, 인류학 분야 국내 최고 석학들의 강연을 정리 및 보완한 이 책을 통해, 별과 우주, 지구, 생명체, 물질, 인류에 이르기까지, 가장 밝혀지지 않은 기원의 비밀을 찾아보자.

1강 ‘우주론의 기원’에서는 다양한 우주론을 살펴보고, 과거의 우주론에서 표준우주론이 정립되기까지의 과정을 알려준다. 인간은 우주의 특별한 시점에, 특별한 장소에, 특별한 행성 위에 살고 있는 특별한 생명체이며, 그런 특별한 시점, 특별한 장소가 어떻게 생성되었는지, 인간이라는 생명체가 태어날 수 있었던 우주의 기원은 무엇인지 살펴본다.

2강 ‘우주는 어떻게 시작되었는가?-빅뱅’에서는 우주의 시작이라는 빅뱅 이전에 또 다른 우주가 있었을 것이라는 추측을 바탕으로, 그렇다면 우주는 어떻게 시작되었는지 살펴본다. 그렇다면 우리우주만 있는 것이 아니라 다양한 형태를 지닌 다양한 우주가 있을지 모른다는 추측도 가능하며, 미래에 대한 시나리오도 다양하게 등장할 것이라고 설명한다.

3강 ‘물질의 기원-빅뱅에서 희토류까지’에서는 우주와 지구를 구성하는 물질이 과연 어디에서 비롯되었는지 알아본다. 빅뱅에서 흩어진 기본 입자들이 어떤 과정을 거쳐 점점 더 무겁고 복잡한 물질로 바뀌었고, 현재 지구와 생명체를 구성하는 다양한 원자가 되었다. 이런 원소들은 우주의 역사에서 한 과정에 나타난 역사적 사건이라고 설명한다.

4강 ‘별과 은하의 기원’에서는 별과 은하가 어떻게 태어나 어떤 과정을 거쳐 진화하는지, 어떻게 죽는지 알아본다. 많은 외계 행성을 찾아내어 외계 생명체의 가능성도 점치고 있는 현재, 지구, 태양계, 우리은하, 우리우주에 공존하는 인간은 놀라운 우연이자 기적이라고 설명한다.

5강 ‘블랙홀 전쟁에서 우주의 시작까지’에서는 블랙홀의 존재를 통해 현대 우주론이 어떻게 발전하고 있는지 알아본다. 양자물리가 미시세계뿐 아니라 거대한 우주의 모습까지 결정하는 놀라운 학문임을 설명하면서, 물리학적 관측 결과와 관측한 적 없는 블랙홀의 양자 현상이 동일한 원리에 의해 연결된다는 것을 알려준다.

6강 ‘생명의 기원, 그리고 세포내공생을 통한 식물의 진화’에서는 생물의 계통수를 통해 단세포생물이 어떻게 진핵생물로 진화했고 식물로 진화했는지 알아본다. 세포내공생설이라는 가설을 통해 어떤 진화 과정을 거쳤는지 설명하고, 세포내공생설을 통해 생물이 다양해질 수 있었음을 설명한다.

7강 ‘Why so many?-성 로살리아의 축복과 쥐라기 공원’에서는 다양성이 생명에 필수 불가결한 요소임을 살펴본다. 돌연변이가 생명에 다양성을 부여했듯 인간에게도 다름이 다양성을 부여하며, 다양성은 복잡하고 불편하지만 한편으로는 생존에 꼭 필요한 것임을 설명한다.

8강 ‘인류의 기원’에서는 호미닌에서 호모를 거쳐 현생 인류가 태어나기까지의 과정을 살펴본다. 호미닌이 두 발로 걷고 두뇌가 커지면서 호모속으로 진화한 과정, 호모속이 커다란 머리를 유지한 이유, 여러 현생 인류가 유전적 교류를 했다는 사실 등을 설명한다.

9강 ‘어떻게 호모사피엔스는 지배적 동물이 되었나?’에서는 다양하게 존재했던 호모속 중에서도 유독 호모사피엔스만이 남아 이 지구상의 지배적 동물이 되었는지 살펴본다. 특히 집단 지성과 사회성, 다양성이라는 인간의 특성이 현생 인류가 살아남은 이유가 되었다고 설명한다.

10강 ‘창의성의 기원-뇌가 사랑한 오브제’에서는 인간이 발달하게 된 이유가 창의성이라고 보고, 창의성의 기원은 뇌와 오브제의 관계라고 설명한다. 뇌가 어떻게 오브제를 인식하고 그를 어떻게 해석하고 처리하고 행동하는지 살펴보면서 인간의 창의성을 어떻게 끌어올릴 수 있는지 살펴본다.

지은이 : 박창범
서울대학교 천문학과를 졸업하고 동 대학원 천문학과에서 석사 과정을 마쳤다. 이후 프린스턴 대학에서 천문학 이학박사를 이수하고, 1990~1992년에 California Institute of Technology에서 물리학과 연구원으로 재직했다. 1992~2003년에는 서울대학교 천문학과 교수를 역임했고, 2003년부터는 고등과학원 물리학부 교수를 역임하고 있다. 저서로 《하늘에 새긴 우리 역사》, 《한국의 전통과학 천문학》 등이 있다.

지은이 : 김형도
KAIST 물리학과를 졸업하고 동 대학원에서 석사와 박사 과정을 마쳤다. 고등과학원에서, 2002~2003년에는 오하이오 주립대에서 박사후연구원으로 재직하고, 2003년부터 서울대학교 물리천문학부 교수를 역임하고 있다. 2007~2008년에는 스위스 로잔 공대에서 초빙 교수로, 2014~2015년에는 프린스턴고등연구소에서 연구원으로 재직했다. 2018년부터는 서울대학교 자연과학대학 연구부학장을 맡고 있다.

지은이 : 윤성철
‘광활한 우주 속에서 인간의 본질을 찾는 천문학자’
서울대학교 물리천문학부 교수로 서울대학교 천문학과를 졸업하고 동 대학원에서 석사학위를, 네덜란드 위트레흐트대학에서 항성 진화 이론으로 박사학위를 받았다. 별의 진화와 죽음, 초신성의 기원, 초기 우주의 별 등을 탐구하고 있다.
대학 밖에서도 대중과 만나면서 천문학을 통해 우리 자신과 우리가 살고 있는 세상을 낯설게 볼 수 있는 기회를 만들고 있다. 이 책에서는 우주 진화와 인간 탄생의 연결고리를 과학적 근거와 함께 세밀하게 밝혀내며, 우리 삶의 의미를 우주적 관점에서 되돌아보게 한다.
『과학하고 앉아있네 5: 윤성철의 별의 마지막 모습, 초신성』(공저), 『빛 the Light: 렉처 사이언스 KAOS』(공저) 등을 썼고, JTBC <차이나는 클라스>, 팟캐스트 <과학하고 앉아있네> 등 각종 매체에서 우주와 인간을 주제로 강의한 바 있다.

지은이 : 이석영
연세 대학교 천문우주학과를 졸업하고 미국 예일 대학교 천문학과에서 타원 은하의 자외광 진화에 관한 이론 연구로 박사 학위를 받았다. 미국 항공 우주국(NASA) 고더드 우주 비행 센터에서 박사 후 연구원을 지내면서 허블 우주 망원경 프로젝트에 참여해 이론적 연구를 수행했다. 그 후 미국 캘리포니아 공과 대학 물리학과 교수를 지냈다. 2005년에는 별 생성을 멈춘 것으로 알려졌던 타원 은하가 별을 꾸준히 생성하고 있다는 것을 발견해 세계 천문학계를 놀라게 했다. 이 업적을 인정받아 미국 천문학회의 초청을 받고 기조 강연을 하기도 했다. 현재 연세 대학교 천문우주학과 교수로 학생들을 가르치며, 타원 은하의 별 생성 과정과 초거대 블랙홀과의 관계를 밝히는 연구를 하고 있다. 은하의 진화 연구로 천문학 분야 최고 권위 학술지인 《미국 천체 물리학회지》, 《영국 왕립 천문학회지》, 《사이언스》, 《네이처》 등에 100편 이상의 논문을 발표했고, 미국 과학 한림원 협력 연구상을 받았다. 저서로는 『초신성의 후예』가 있다.

지은이 : 이필진

서울대학교 물리학과를 졸업하고, 칼텍에서 물리학 박사 과정을 마쳤다. 1994~1997년에는 콜럼비아대학 연구원, 1997~1999년에는 코넬대학 연구원으로 재직했다. 1998년부터는 고등과학원 물리학부 교수를 역임하고 있다. 2004년 프린스턴고등연구소, 2008년 스탠퍼드 대학에서 각각 방문교수로, 2016~2019년에는 고등과학원 부원장으로 활동했다. 현재는 기초과학연구원의 연구심의위원이며, 광주과학기술원 이사회의 일원이기도 하다.

지은이 : 윤환수
충남대학교 생물학과를 졸업하고 동 대학원에서 식물분류학 석사 및 박사 과정을 마쳤다. 2000~2007년에는 아이오와 주립대 박사후연구원, 2007~2011년에는 비글로해양과학연구원(Bigelow Laboratory for Ocean Science)에서 책임연구원으로 재직했다. 2012~2016년에는 러트거스 대학 방문교수를 역임했으며, 2011년부터 성균관대학교 생명과학과 교수로 재직하고 있다.

지은이 : 최재천
서울대학교 동물학을 전공하고 미국 펜실베니아 주립대학교에서 생태학 석사 학위를, 하버드대학교에서 생물학 박사 학위를 받았어요. 10여 년간 중남미의 열대를 누비며 동물들의 생태를 탐구한 뒤, 국내로 돌아와 자연과학과 인문학의 경계를 넘나들며 생명에 대한 지식과 사랑을 널리 나누고 실천해 왔지요. 서울대학교 생명과학부 교수, 환경운동연합 공동대표, 한국생태학회장, 국립생태원 초대원장 등을 지냈고 현재 이화여자대학교 에코과학부 석좌교수와 생명다양성재단 대표를 맡고 있어요. 지은 책으로는 『개미제국의 발견』, 『생명이 있는 것은 다 아름답다』, 『다윈 지능』, 『통섭의 식탁』, 『과학자의 식탁』 등이 있지요.

지은이 : 이상희
서울대학교 고고학과를 졸업하고, 한국고등교육재단 해외유학장학생으로 미시건 대학에서 인류학 석사 및 박사 과정을 마쳤다. 1999~2000년에 소켄다이 박사후연구원으로 재직했다. 2001년부터 캘리포니아 리버사이드 대학 인류학과 교수를, 2016년부터는 동 대학 인문예술사회과학대학 부학장을 역임하고 있다. 2018년부터는 미국과학진흥협회(AAAS)의 펠로로 활동하고 있다.

지은이 : 김준홍
서울대학교 산업공학과를 졸업하고 동 대학원 인류학과에서 석사 과정을, 워싱턴대학에서 인류학 박사 과정을 마쳤다. 2013~2018년에는 서울대학교, 연세대학교, 경찰대학교 등에서 시간강사, 서울대학교 비교문화연구소에서 연구원으로 재직했다. 2015~2017년에는 세계인문학포럼 사무국장을 역임했으며, 2018년부터 포스텍 인문사회학부 교수로 재직하고 있다.

지은이 : 김대수
포항공과대학교에서 유전학 및 신경과학 박사 학위를 받았고, 뉴욕주립대학교 의대에서 연구원을 지냈다. 지금은 한국과학기술원에서 학생들을 가르치고 있다. 과학 전문 잡지인 <네이처>와 <사이언스> 등에 뇌와 신경을 연구한 논문을 여럿 실었다.

기획 : 재단법인 카오스
우리는 과학이 세상에 도움을 줄 수 있고 과학적 사고가 세상을 바꿀 수 있다고 믿습니다. 더 많은 사람과 기초과학에 관한 다양하고 깊이 있는 지식을 대중 강연 콘서트, 출판 등을 통해 쉽고 재미있게 나누고자 합니다. 카오스재단의 강연은 누구에게나 열려 있으며 지난 강연은 홈페이지와 네이버 TV캐스트를 통해 다시 볼 수 있습니다.

머리말

LECTURE 01: 우주론의 기원 _박창범
 우주론이란? / 과학적 우주상 / 대의 우주관
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LECTURE 02: 우주는 어떻게 시작되었는가?-빅뱅 _김형도
 우주의 나이 / 주배경복사와 급팽창이론 / 표준모형 / 우주의 운명
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LECTURE 03: 물질의 기원-빅뱅에서 희토류까지 _윤성철
 원자란? / 원소와 빅뱅 / 빅뱅이론에 대한 반대 / 별의 진화와 생명의 가능성
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LECTURE 04: 별과 은하의 기원 _이석영
 은하의 미스터리 / 별의 죽음과 원소 / 외계 생명체의 탐사
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LECTURE 05: 블랙홀 전쟁에서 우주의 시작까지 _이필진
 절대적인 광속이 낳은 상대성이론 / 빛의 고깔 / 우주의 팽창과 우주의 지평 / 블랙홀과 사건의 지평
 잠시 쉬어 가기 / 지평의 열역학 그리고 블랙홀 전쟁 / 지평의 열역학과 은하의 기원
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LECTURE 06: 생명의 기원, 그리고 세포내공생을 통한 식물의 진화 _윤환수
 화학진화, 최초의 세포 / 진핵생물의 기원 / 식물의 기원
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LECTURE 07: Why so many?-성 로살리아의 축복과 쥐라기 공원 _최재천
 성 로살리아와 다양성 / 돌연변이와 진화 / 다양성과 대절멸
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LECTURE 08: 인류의 기원 _이상희
 호미닌의 기원 / 호모의 기원 / 현생 인류의 기원
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LECTURE 09: 어떻게 호모사피엔스는 지배적 동물이 되었나? _김준홍
 호모사피엔스의 등장과 이주 / 해부학적 현대인의 등장과 인지 혁명 / 호모사피엔스가 지배적인 동물이 된 이유
 동물과 인간의 문화 / 인간 행동의 다양성 / 문화와 유전자는 공진화한다
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LECTURE 10: 창의성의 기원-뇌가 사랑한 오브제 _김대수
 오브제, 뇌가 인식하는 사물의 단위 / 행동, 오브제와의 만남 / 오브제를 활용하는 뇌
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