존재의 역사

팀 콜슨 지음 | 이진구 옮김

오픈도어북스 2024년 12월 13일 출간 국내도서 : 2024년 12월 13일 출간

작품소개

책소개

누구나 자신의 존재에 의문을 표한 적이 있을 것이다. 스스로 살아 있으며, 의식이 있다는 사실을 가능케 한 일이 무엇이었냐는 생각에 답을 내놓기 위해 과학자들은 수많은 연구를 진행해 왔다. 이에 《존재의 역사》에서는 그간 과학계에서 발견한 사실을 모두 설명한다. 나아가 저자는 우리의 존재가 138억 년 전부터 필연적이었는가, 아니면 상상할 수조차 없을 정도의 행운을 타고난 것인가를 탐구한다.
《존재의 역사》는 과학에 관심이 많지만, 전공자는 아닌 독자를 대상으로 한다. 이 책에서는 흥미롭고 이해하기 쉬운 문체로 과학자들이 현상을 탐구하는 방법으로 여정을 시작한다. 그리고 독자를 우주의 탄생에서 인간 유전체의 창조라는 오랜 역사로 이끈다.
이 책에서의 여정은 물리학, 천문학, 화학, 지구과학 등 과학의 모든 분야에서 생명의 탄생과 진화, 의식의 출현 및 인류의 등장을 비롯하여 개인의 개성이 유전자와 환경, 그리고 우연에 의해 형성되는가에 이르기까지 다양한 주제를 포괄한다. 138억 년 전으로 거슬러 올라가 점 크기의 강렬한 우주 에너지가 전자와 쿼크로 변하면서 양성자와 중성자를 형성한다. 그리고 약 90억 년이 지나고 거대 충돌설을 통한 지구의 잔해로 달이 형성되면서 생명의 탄생하는 데 기여했으며, 목성이 현재의 궤도로 자리 잡기 전 태양계를 떠돌며 잔해를 흡수하지 않았다면 지구가 생명 가능 궤도에 존재하지 않았음을 이야기하고 있다. 이처럼 《존재의 역사》에서는 우주가 강렬한 에너지를 품은 점 크기에서 무한히 확장되어 그중 한 지점에 지구와 우리라는 존재가 탄생하기에 이르렀음을 설명한다.

목차

서문 ｜ 결정론과 확률론, 그리고 우주

제1장 ｜ 거대한 역사의 전제
◼ 과학과 비과학
◼ 과학적 연구의 시작
◼ 근거가 과학을 만든다
◼ 기술과 지식의 진화
◼ 과학적 패턴의 이해

제2장 ｜ 이토록 작은 세계
◼ 모든 것의 시작
◼ 입자와 물질의 세계
◼ 중력의 실체
◼ 우주의 역사

제3장 ｜ 화학적 이끌림
◼ 반물질, 그리고 화학 반응
◼ 원소와 분자의 발견
◼ 원자의 수상한 움직임
◼ 화학 반응의 두 얼굴
◼ 원소에서 생명까지

제4장 ｜ 미지를 떠도는 고향들
◼ 우주 이웃과 우리
◼ 은하와 태양계
◼ 녹색의 터전
◼ 생명의 산실

제5장 ｜ 생명의 태동
◼ DNA의 비밀
◼ 세포의 신비
◼ 자가 촉매 반응

제6장 ｜ 절멸과 번성 사이
◼ 최초의 생명체와 진화
◼ 진화의 숨은 조력자
◼ 새로운 종의 출현
◼ 생명체의 황금기

제7장 ｜ ‘나’로 존재하는 느낌
◼ 의식은 인간의 전유물인가?
◼ 뇌가 바라보는 세상
◼ 의사 결정과 행복
◼ 뇌와 의식의 진화

제8장 ｜ 기술적 유인원의 부상
◼ 사회적 존재로의 진화
◼ 문명을 향한 발걸음
◼ 최초의 도시와 기술의 혁신
◼ 현대 인류의 위상

제9장 ｜ 우리의 궤적
◼ 지금, 우리의 모습
◼ 성격의 표현 형질
◼ 과학적 내러티브

제10장 ｜ 존재의 이유를 찾아서
◼ 추측과 의문
◼ 우연이 이끈 시간
◼ 우리가 존재하는 이유

감사의 말
참고 도서

책 속으로

이 책에서는 다음 두 가지 이야기를 모두 전달하고자 한다. 우주의 탄생에서부터 우리가 존재하기까지의 이야기, 그리고 이를 위해 반드시 일어나야 할 사건들에 관한 이야기 말이다. 이 모든 이야기는 137억 7,000만 년에 걸친 대서사시이다. - 18쪽

이 이야기는 현재진행형이다. 그리고 필자가 필자일 수 있고, 당신이 당신일 수 있는 비밀을 계속해서 풀어 가는 천재들이 줄거리를 바꾸기도 한다. - 18쪽

현 세계는 ‘한계를 뛰어넘은 기술의 발전’으로 정의할 수 있다. GPS와 태양광 패널, 원자력, 작물 생산량 증대와 현대 의학은 과학자들이 힘들게 얻어 낸 통찰이 있었기에 가능한 일이었다. - 25쪽

과학은 우리가 세상에 존재하는 과정을 제대로 이해하는 수단이며, 현실에 적용되면서 지난 수십 년 동안 세상을 확연하게 바꿔 놓았다는 점에서 경이롭다. - 35쪽

과학적 연구 방법은 관찰과 질문으로 시작한다. 관찰 대상은 자연물이나 인공물 가운데 어느 것이라도 모두 가능하다. - 45쪽

우리는 누구나 주변 세상의 한 측면을 설명하기 위해 가설을 세운다. 이 가설은 ‘아침에 그 사람은 길에서 왜 날 무시했을까?’처럼 사소한 것은 물론, ‘인생의 의미는 무엇일까?’와 같은 굵직한 주제에도 적용될 수 있다. - 55쪽

다른 가설을 제시하는 자세는 중요하다. 가설을 제시하여 관찰된 패턴이 실제로 나타나는지 검증하는 활동이야말로 과학의 핵심이기 때문이다. - 68쪽

20세기 중반까지 과학자는 대부분 우주의 크기가 일정하고 변치 않으며, 이전에도 그러했듯 앞으로도 존재하리라 추정했다. 하지만 망원경의 발달로 우주의 크기가 일정하지 않고 팽창한다는 사실이 점점 더 명확해졌다. 역으로 말하면 우주에도 시작이 있었고, 그 시점에는 매우 작았다는 의미이다. - 97쪽

우주는 상상 이상으로 광활하다. 따라서 지구에 도달한 빛은 수 백만에서 수십억 년 동안 우주를 떠돌았을 것이다. 즉 밤하늘을 볼 때 우리는 어떠한 물체의 현재 모습이 아닌, 복사선이 그 물체를 떠 났을 당시의 모습을 보고 있는 셈이다. - 129쪽

에너지를 원자로 바꾸는 우주의 원리가 물리학에 담겨 있다면, 화학에는 원소를 생명체로 바꾸는 우주의 원리가 담겨 있다. 생명체는 자신이 사용할 원소를 까다롭게 고른다. 철은 지구를 구성하는 물질 가운데 질량으로는 1/3이 조금 안 되지만, 인체에서는 0.01% 이하의 비중을 차지한다. - 175쪽

우주는 참으로 아름답지만, 때로는 우리에게 막막함을 안겨 주기도 한다. 우주는 너무나도 거대하기에 우리가 사는 곳의 앞마당을 벗어나 우주 저편을 탐험할 가능성은 매우 낮다. - 187쪽

과학은 장례식을 하나씩 치르며 진보한다는 말이 있다. 이는 많은 과학자들이 강력한 근거를 접하고도 기존의 신념을 버리기 힘듦을 비유적으로 이르는 말이다. - 205쪽

인간의 수명은 너무 짧기에 지질 시대의 한 부분만 엿볼 수 있다. 그래서인지 가끔 발생하는 지진과 화산 폭발을 제외하면 지 구가 혼란스러운 인간 사회보다 더 안정적이고 평온해 보인다. 하지 만 인간의 눈높이에서 지질학적 안정성을 논하는 것은 아무 의미가 없다. 지구는 역동적이고 늘 변화하지만, 이를 70년의 인간 수명과 비교하면 변화의 속도는 매우 느리다. - 206∼207쪽

살아 있는 모든 생물은 무성 또는 유성 생식을 통해 자신의 복제품을 만들려 한다. 무성 생식으로 태어난 자손은 유전적으로 부모와 일치하지만, 유성 생식으로 태어난 자손은 양 부모의 DNA를 절반씩 공유한다. 생물학적, 진화론적 성공은 당신의 DNA를 지닌 자손의 숫자로 평가된다. - 245쪽

진화는 자가 촉매제인 화학 물질과 살아 있는 생명뿐 아니라 바이러스에서도 예외 없이 적용된다. 과학자는 대부분 바이러스를 생명체로 보지는 않지만, 바이러스는 살아 있는 세포에 침투하여 자신을 복제한다. - 278∼279쪽

생명체가 수십억 년이 넘도록 단세포생물에 머물러 있는 동안, 돌연변이와 자연 선택으로 유용한 유전자가 계속해서 늘어났다. 세균을 시작으로 DNA를 상호 공유하는 기발한 방법이 여러 가지로 진화를 이루면서 일부 단세포 종의 생활 방식도 다양해졌다. 즉 세포가 처한 환경이 바뀌면 다른 유전자가 활성화되는 것이다. - 332쪽

행복은 참으로 묘하다. 우리는 행복을 극대화하기 위해 여러 선택을 하지만, 때로는 손에 잡히지 않기도 한다. 우리에게 의식이 있다는 사실에 한 가지 단점이 있다면, ‘의식적으로’ 행복해지려고 한다는 점이다. 그런가 하면 때로는 잘못된 목표에 집중하기도 한다. 남부럽지 않은 생활을 하고, 큰돈을 모은다고 행복해진다는 보장은 없지만, 다들 그렇게 살게 마련이다. 의식이란 어쩌면 생각처럼 멋진 것은 아닐지도 모른다. - 394쪽

이따금 진화를 통해 지구를 바꾸는 종이 하나쯤은 등장한다. 어쩌면 여럿일 수도 있겠지만 말이다. 인간도 그러한 종에 속한다. 그러나 인간은 지구를 바꾼 최초의 종도, 최후의 종도 아니다. - 403쪽

육식동물은 초식 위주의 동물보다 개체군 밀도가 낮은 편이다. 이러한 와중에도 네안데르탈인은 이따금 다른 무리와 접촉하며 물품이나 식량을 비롯한 혁신적인 발상과 아이디어를 교환했을 것이다. 예술품과 장신구, 음악의 창작은 그들에게 단어와 그림으로 현실에 없는 대상이나 사건을 표현할 수 있는 능력을 나타낸다. 심리학 용어를 빌리자면 상징적 사고가 가능했던 것이다. 네안데르탈인은 바보가 아니었다. - 431∼432쪽

안정성이라는 착각은 순식간에 무너져 내릴 수 있다. 공급망의 부재로 많은 인구를 지탱할 수 없는 상황이 오면 개개인은 생존 문제에 직면한다. 그리고 존재의 유지에 핵심적인 체계가 해체되기 시작한다. 이처럼 고대 문명의 몰락은 정말 순식간에 진행되었으며, 이 과정에서 수많은 인명 피해도 종종 발생했다. 이에 수많은 고대 문명과 함께 오래된 문명들 또한 현재 흔적조차 찾을 수 없을 정도로 붕괴했다. - 453쪽

내러티브는 우리가 인간일 수 있는 중요한 조건이며, 불확실한 세상을 헤쳐 나가는 데 도움을 준다. 과학은 우리가 말하는 이야기의 여러 측면을 검증할 방법을 발전시켜 왔다. 그리고 과학적 연구 방법에서의 검증 방식은 특정 사건과 원인 사이의 연관성에 신뢰도를 부여하면서 이루어진다. 즉 원인과 사건을 연결하는 원리를 잘 이해한다면 신뢰도가 높아질 수 있다. - 496∼497쪽

그동안 우리가 사는 우주에서 지적 생명체가 등장했지만, 우리가 존재하기까지는 엄청난 운이 작용했다. 그러나 우리에게 허락된 시간은 그리 길지 않으니, 스스로 의식이 있는 존재임을 즐기며 살기 바란다. 70년의 세월은 지금껏 우주가 존재했던 137억 7,000만 년에 비하면 찰나의 순간일 뿐이다. - 559쪽

출판사 서평

*** 〈이기적 유전자〉 저자 리처드 도킨스 강력 추천
*** 뇌과학 전문가 박문호 박사 추천
*** 과학 커뮤니케이터 궤도 추천
*** 〈빅 히스토리〉 저자 데이비드 크리스천 강력 추천

우주의 탄생에서 현생 인류의 등장까지,
138억 년 동안 이어진 세계의 진실과
절멸과 번성 속 모든 존재의 과학적 성찰

우리 밖의 거시세계와 미시세계,
우리 안의 의식과 내면세계의 아름다움을
논리와 이성으로 풀어낸 거대사의 지평


◼ 결정론과 확률론, 그리고 존재의 시작과 의미

인간의 일생을 돌이켜보면, 일반적으로 성장 과정에서부터 자신의 존재에 대한 고민이 시작된다. 저마다 삶을 이어 나가기 바쁜 와중에도 그러한 고민은 쉬이 꺼지지 않는다. 결국 존재의 시작과 의미를 찾아 나서는 일은 ‘나’와 세상을 인지하는 것을 시작으로, 사고가 발달하기 시작하는 순간부터 생의 마지막까지 이어지는 일종의 과업이 아닐까. 이러한 맥락에서 《존재의 역사》의 저자인 팀 콜슨 교수 또한 청년기에 죽을 고비를 겪은 이후, 존재의 이유와 의미를 찾고자 그간의 다양한 연구 경험과 수많은 자료 분석 끝에 이 책을 집필하였다. 이를 통해 저자는 자신을 비롯한 우주의 모든 존재를 과학과 138억 년의 시간이라는 확장된 관점 속에서 그 이유와 의미를 풀어낸다.
그렇다면 우리가 존재하는 이유는 과연 무엇일까? 우리는 반드시 존재해야 할 운명이었을까, 아니면 그저 운이 좋아서 세상에 태어날 수 있었던 것일까? 이처럼 필연과 우연이라는 두 단어는 ‘결정론’과 ‘확률론’이라는 주제로 확장되면서 우주의 탄생을 둘러싼 논쟁이 수없이 벌어져 왔다. 이에 저자는 빅뱅에서 우주 공간의 팽창, 입자와 물질의 출현에서 항성과 행성, 그리고 생명체의 탄생과 인류의 진화를 아우르는 모든 과정을 자연과학의 제 분야와 관점에서 바라보며 답을 찾아 나간다. 지금까지의 현실이 모두 치밀한 설계 아래 예정된 일이었는가, 아니면 무한에 가까운 불가능을 뚫고 실현에 성공한 단 하나의 가능성이었는가를 말이다.
이상과 같이 저자는 이 책에서 역사의 영역을 인간에서 인류와 우주로 넓혀 간다. 이러한 관점을 통해 빅뱅으로 촉발된 대우주의 탄생과 인류의 출현 및 진화로 창조된 문명이라는 또 다른 우주의 역사까지를 아낌없이 꺼내 놓는다. 이 책은 단순히 과학사와 분야별 과학적 지식의 흐름만을 나열하지 않는다. 이와 다르게 다양한 가설과 이론 및 연구 사례를 토대로 세상의 비밀을 풀어내면서 독자의 흥미를 유발한다. 이처럼 칼 세이건과 데이비드 크리스천을 필두로 주목받기 시작한 거대사의 대열에 첫발을 내딛는 《존재의 역사》는 138억 년 전부터 시작된 대우주와 만물의 경이로움을 선사한다.


◼ 우주의 탄생에서 문명의 진보에 이르기까지, 단 하나의 점에서 시작된 거대한 역사

우리는 기술의 발달로 우주에 대한 이해를 점차 넓혀 왔으나, 계속해서 확장해 가는 우주의 전모를 밝혀내기에는 역부족이다. 달리 말하면 관측 가능한 우주에만 약 1조 개의 은하가 존재함에도, 이조차도 우주의 일부분에 지나지 않는다는 말이다. 인류는 광활한 우주의 거리를 계산하기 위해 ‘광년’과 ‘천문단위’라는 단위를 도입하기에 이른다. 그러나 우주의 관점에서는 이들 단위도 결국은 짧은 거리에 지나지 않는다. 또한 인간의 인지를 넘어 가장 빠른 속도라 일컬어지는 광속마저 거대한 우주에서는 극히 느릴 뿐이다. 이는 우리 은하에서 가장 이웃한 은하인 안드로메다 은하와의 거리가 약 250만 광년이며, 광속으로는 우주의 팽창 속도를 따라가지 못한다는 점에서 더욱 그러하다. 그런데 이처럼 거대한 우주조차 지극히 작은 한 점에서 시작되었다.
일반적으로 고밀도의 ‘특이점’이라는 극히 작은 공간이 ‘빅뱅’으로 끊임없이 확장하면서 현재의 우주를 비롯한 만물이 탄생하였다. 생물의 진화 및 발달 또한 모든 생명이 하나의 단세포생물에서 시작되었다는 점에서 우주의 탄생과 맞닿는다. 환경의 변화에 적응하여 번성하는 것을 목적으로 삼는 진화의 명령에 따라 최초의 생물은 끊임없는 분열로 수많은 종의 다세포생물로 분화한다. 인류 또한 진화의 산물로, 다른 종과 구별되는 독자적인 종으로 발달한다. 그 결과 인류는 언어적 능력과 구조적 사고와 기술의 발달로 보다 체계적인 사회를 이루었으며, 현재는 생태계 위에 군림하여 지구 환경의 모습을 바꾸어 가는 존재가 되었다.
그렇게 인류는 지구를 개척해 오면서 하늘 너머의 세계에 호기심을 품는다. 현재까지 거대 충돌설을 기반으로 한 시뮬레이션 결과 달이 생성되었으며, 우주 배경 복사를 통해 빅뱅이 우주의 탄생을 촉발하였음이 분명해졌다. 이처럼 지구 밖의 세계에 대한 인류의 지적 호기심이 불러온 과학적 성과는 점차 확대되는 중이다. 그러나 인류가 진보하면서 개체마다 각기 다른 모습으로 변화해 온 역사는 우리의 관점에서 유구해 보일지라도 우주의 역사에 비하면 티끌만큼의 시간에 불과할 뿐이다. 이처럼 《존재의 역사》에서 보여 주는 138억 년이라는 시간은 우리가 어디에서 왔고, 어디쯤에 있으며, 지금의 모습이 형성된 원인과 양상은 어떠한가를 일깨움으로써 우주 속 존재의 의미까지 생각게 한다.


◼ 자연에서 인간으로, 거듭된 진화로 창조된 우리 안과 밖의 세계

우주의 탄생과 지구에서 최초의 생명체가 출현하는 과정도 경이롭지만, 원시 인류에서 현생 인류로 진화해 가는 과정 또한 우리에게 놀라움을 선사한다. 대표적으로 오스트랄로피테쿠스속에서 네안데르탈인, 호모 사피엔스로 이어지는 인류의 계보에 따라 단순한 조직에서 복잡한 체계의 거대 사회를 형성하고, 뗀석기에서 스마트 기기와 인공지능의 창조에 이르는 발달의 역사 말이다. 이는 의식의 진화와 궤를 같이하는바, 단순히 종의 생존과 번성이라는 본능의 명령을 넘어 자발적이며 고차원적으로 사고하고 소통하는 수준으로까지 나아간다. 결과적으로 인류는 의식이라는 추상적인 세계의 진화 끝에 그 세계를 현실화하는 데 성공한다. 이처럼 우리를 둘러싼 거시세계와 미시세계 외에도 실체는 있지만, 그 구체적인 모습을 알 수 없는 의식의 세계에도 나름의 경이로움과 아름다움이 존재한다.
진화는 ‘발전’이 아니다. 달리 말하면 진화는 환경의 변화에 따른 신체적 특성과 생활 방식을 비롯한 여러 요소를 조정하는 과정이 수차례 누적된 결과이다. 무릇 생명을 지닌 것이라면 변해 가는 환경에 적응하고자 대를 이으며 발달하는 만큼 퇴화도 겪기 마련이다. 그럼에도 인류는 끊임없는 진화와 함께 발전해 온 ‘문명’이라는 또 다른 작은 우주를 만들어 내기에 이른다. 현생 인류는 절대자의 의지라는 이름 아래 고대인들을 공포에 떨게 하던 수많은 자연 현상의 원리를 밝히고, 이를 이용하면서 ‘만물의 영장’이라는 수식어로 세상에 군림하였다. 지금 우리는 지구 밖으로 눈을 돌리면서 세상의 진실을 파헤쳐 나가고 있지만, 138억 년에서 인간의 역사는 너무나 짧다. 따라서 아직은 많은 것이 미지를 떠돌고 있기에 의문과 추측으로 갈음할 수밖에 없는 실정이지만, 저자는 인류와 함께 진보해 온 과학이 언젠가 우리에게 답을 줄 것이라 전망한다.
이상과 같이 《존재의 역사》는 우리 밖의 우주는 물론, 인류라는 집단에서 한 사람의 생애라는 우리 안의 우주가 만들어지기까지 일어나야 했을 거대한 사건들을 설명한다. 그동안 육안으로 볼 수 없는 원자가 모여 물질이라는 실체를 이루고, 달과 목성을 비롯하여 태양 주위를 떠도는 여러 위성과 행성의 움직임이 지금의 지구를 만들었다. 이제 우주는 우리의 터전임과 동시에 세계의 진실을 이해하는 실마리가 되어 주고 있다. 이처럼 거대한 역사의 흐름 속에서 만물은 저마다의 역할과 가치를 부여받는다. 우리 또한 각자 존재의 이유와 의미라는 가능성을 품고 세상에 태어났다. 이 책은 존재의 과학적 분석을 통한 이해를 목적으로 하고 있지만, 궁극적으로는 ‘존재’라는 과학적 사실을 넘어선 사유로 나아갈 수 있도록 우리를 이끌어 줄 것이다.

[추천사이어서]

이 책은 과학적 지식을 희석하지 않으면서도 쉽게 설명한, 어려운 일을 해냈다. 과학자도, 학창 시절 과학을 싫어했던 사람도 과학적 지식과 함께 즐거움을 느낄 수 있는 책이다. 재미로 읽다 보면 당신도 모르게 교수 수준의 과학 지식을 배우게 될 것이다.
- 제임스 H. 네이스미스(James H. Naismith, 옥스퍼드대 교수)

자칫 불가능할 뻔 했던 우리의 존재를 박진감 넘치게 풀어낸 책이다. 본질적으로 사실에 기반하여 모든 추론을 과학적으로 평가함으로써 여러 사건들이 오늘날의 우리로 이어지기까지의 시간적 연속성을 강조한다. 지적이고 유익하면서 이해하기 쉬우며, 유머러스한 일화로 가득하다.
- 로지 길레스피(Rosie Gillespie, 캘리포니아대 버클리캠퍼스 교수)

138억 년 동안의 탐구 결과로 만들어진 책이며, 읽기 쉽고 재미있다. 무한한 상상력의 소유자이자 유쾌한 저자는 우주에 대한 모든 지식으로 독자를 자유로운 지적 탐험으로 안내한다.
- 피터 허드슨(Peter Hudson, 펜실베이니아 주립대 교수)

작가정보

저자(글) 팀 콜슨

옥스퍼드대학교 생물학과 교수. 그간 생물학적 관점에서 환경 변화가 동물의 생태와 진화에 어떠한 영향을 미치는가를 중점적으로 연구해 왔다. 과학의 대중화에 관심이 많아 세계 곳곳에서 진행한 연구 성과와 함께 과학의 모든 분야에 대한 수많은 자료를 섭렵하여 《존재의 역사》를 써 냈다. 2012년, 영국 왕립학회에서 울프슨 연구 공로상을 수상한 바 있으며, 이외에도 여러 학회에서 동물학과 생태학 분야로 수상의 영예를 안았다. 그리고 BBC, Sky, Channel 4 등 방송사에 정기 해설자로 출연 중이다.

번역 이진구

과학 분야 리뷰어이자 번역가. 경북대학교에서 수의학을 전공하고, 동대학원 병리학 석사를 취득했다. 해박한 전공 지식을 바탕으로 글밥 아카데미 수료 후 바른번역에서 과학 분야 리뷰와 번역작업을 진행하고 있다. 번역서로는 《DK 개 백과사전》, 《클린 미트》, 《역노화》 등이 있다.