앤 드루얀의 코스모스 3 - 제5장 우주의 커넥톰 및 제6장 태양계 탐사 역사

앤 드루얀의 <코스모스: 가능한 세계들>은 우주와 생명의 기원, 과학의 발전, 그리고 인류의 미래에 대한 깊은 통찰을 담고 있는 책이다. 책은 우주의 구조, 생명의 기원, 지구 환경 변화, 우주 탐사, 그리고 과학과 인류의 관계를 다루며, 우리가 살아가는 세계를 더 깊이 이해할 수 있도록 돕는다. 앤 드루얀은 과학이 단순한 지식의 축적이 아니라, 인류가 더 나은 미래를 만들어가는 과정임을 강조한다. 지난 시간에 이어서 여기에서는 앤 드루얀의 <코스모스: 가능한 세계들>의 제5장 우주의 커넥톰과 제6장 1조 개의 세계를 가진 남자에 대하여 알아보고자 한다. 

 

제5장 우주의 커넥톰

제5장 우주의 커넥톰에서는 인간의 뇌와 우주의 연결성에 대해 탐구한다. 이 장에서는 커넥톰(connectome)이라는 개념을 통해 인간의 신경망과 우주의 구조가 유사한 방식으로 작동할 수 있음을 설명한다. 앤 드루얀은 뇌의 정보 처리 단위가 은하 1000개에 있는 별의 개수와 비슷한 최소 100조 개에 달할 수 있다고 언급하며, 인간의 의식이 우주와 연결될 가능성을 제시한다. 또한 과학자들이 뇌 연구를 발전시켜 온 과정도 다루며, 인간의 정신이 단순한 생물학적 구조를 넘어서는 신비로운 존재임을 강조한다.

 

· 히포크라테스와 폴 보르카

2500년 전 그리스에 '의학의 아버지'라고 불리는 히포크라테스가 간질(뇌전증)은 신의 장난이 아니라 생리적 현상의 결과이며, 뇌는 의식이 깃든 장소임을 밝혔다. 또한 외과의사 폴 보르카는 사람의 뇌는 부위에 따라 특정 기능을 수행한다는 것을 알아냈다. 특히 뇌의 언어능력을 담당하는 부분을 '브로카 영역'이라고 불리게 된다. 이러한 역사적 사례를 통해 앤 드루얀은 과학이 인간의 사고방식을 변화시켜 온 과정을 설명하고 있다.

 

· 안젤로 모소

19세기 이탈리아 과학자 폴 브로카는 꿈과 생각에 대한 실험으로 에르고그래프라는 '피로 측정계'를 발명 제작한다. 이는 오늘날의 혈류측정기계인 심전도(ECG) 기록장치의 모태가 된다. 

 

· 한스 베르거

한스 베르거는 최초의 뇌전도 측정 장치(EEG)를 발명하여 뇌전증 등 신경계 질환들을 진단하게 하였다. 그는 심령에너지와 텔레파시의 증거를 찾고자 하였으나 실패하자 심한 우울증에 빠져 1941년 비밀 실험실에서 목을 매고 자살한다.

 

· 골든 레코드

1977년 NASA의 보이저 1호와 2호가 우주로 출발할 때, NASA는 그들이 태양계를 벗어나 성간 공간에 도달할 가능성을 염두에 두고 특별한 메시지인 골든 레코드(Golden Record)를 준비하였다. 이는 금으로 도금된 구리 재질의 음반으로, 지구와 인류를 소개하는 자연의 소리, 음악, 인사말, 인류의 모습 등을 담고 있다. 이 골든 레코드는 먼 미래에 외계 문명이 이를 발견했을 때 지구와 인간에 대한 단서를 제공하는 역할을 하도록 고안되어, 외계 생명체가 인류의 존재를 알 수 있도록 설계되었다.

 

· 창발과 커넥톰

약 35억 년 전 최초의 생명체인 시아노 박테리아(남세균)가 형성한 층상구조 화석인 스트로마톨라이트에서 신경세포(neuron, 뉴런)가 만들어지고 이러한 작은 개체들이 모여 시냅스가 만들어진다. 이는 해파리를 통해 잘 알 수 있다. 약 6억 년 전에 환경을 인식하고 반응하는 뇌가 고대 편형동물에서 만들어진다. 자신들보다 훨씬 뛰어난 무언가로 바뀌는 것을 창발(emergence)이라고 한다. 커넥톰(connectome)은 뇌 속 신경세포들의 연결을 종합적으로 표현한 '뇌 회로도'이다. 신경 과학자들은 한 사람의 기억, 생각, 꿈 등으로 이루어진 배선도인 커넥톰을 지도화하는 작업에 나섰다. 커넥톰 연구는 인간의 뇌를 더 깊이 이해하고, 신경 질환 치료 및 인공지능 개발에도 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 

 

 

제6장 1조 개의 세계를 가진 남자

제6장 1조 개의 세계를 가진 남자에서는 태양계 탐사의 역사와 과학자들의 협업이 어떻게 이루어졌는지를 탐구한다. 이 장에서는 제라드 카이퍼의 연구가 강조되며, 태양계 외곽에 존재하는 카이퍼 벨트와 같은 천체 구조가 어떻게 형성되었으며, 현대 천문학이 이를 어떻게 연구하고 있는지를 다룬다. 또한 과학자들이 서로 다른 분야의 지식을 결합하여 더 깊은 이해를 도출하는 과정이 강조된다.

 

· 제라드 카이퍼

17세기 철학자 르네 데카르트는 태양의 주위를 행성들이 돌고 있으며, 그 너머 소용돌이 속에서 별들이 탄생한다는 태양계의 기원을 상상하고 그림으로 남겼다. 그 후 네덜란드 천문학자 제라드 피터 카이퍼는 레이던 대학교를 졸업하고 맥도널드 천문대에서 일하게 된다. 1784년 존 구드리크는 거문고자리 베타의 밝기를 관찰하다 주기적으로 밝아졌다 흐려지는 것을 발견한다. 그로부터 150년 뒤 카이퍼는 분광기를 이용하여 거문고자리 베타의 빛의 스펙트럼을 관찰하여 길이 1300만 킬로미터의 불의 다리로 이어진 접촉쌍성계를 발견하고 명명한다. 그 후 카이퍼는 쌍성에 집중하여 태양계의 구조와 외곽 지역에 대한 연구를 개척한다. 카이퍼는 당시 지질학자, 천문학자, 화학자, 생물학자들이 서로 협력하지 않던 시대에 태양계를 연구하며, 학문 간의 융합이 필요하다는 점을 강조했다. 그는 텍사스 서부에서 홀로 연구를 진행하며 태양계의 형성과 진화에 대한 중요한 발견을 했다. 

 

· 칼 세이건

중수소의 발견으로 1934년 노벨상을 받은 해럴드 유리는 1949년 시카고 대학 교수가 된다. 칼 세이건의 아버지는 새뮤얼 세이건이고 어머니는 레이첼 몰리 그루버이다. 칼은 X선이 유전자에 돌연변이를 일으킨다는 사실을 발견하여 노벨상을 받은 허먼 조지프 멀러의 실험실에서 일하게 된다. 그 인연으로 칼이 시카고 대학에 입학하자, 멀러는 시카고 대학의 교수인 해럴드 유리에게 소개한다. 1956년 칼은 석사과정을 마치고 물리학과 천문학 박사과정을 밟는다. 그해 여름 카이퍼는 칼에게 맥도널드 천문대에서 화성을 관측하자고 초대한다. 1957년 소련이 최초의 인공위성 스푸트니크 1호를 쏘아 올리자, 미국은 1958년 미국 항공우주국(NASA)을 설립하고 우주 계획에 돌입한다. 결과적으로 칼 세이건은 서로 반목하는 두 스승인 카이퍼와 유리에게 사사를 받는다. 결국 제자인 칼의 중재로 세 사람은 과학 분과의 벽을 허물고 서로 협력하게 된다. 제라드 카이퍼와 해럴드 유리는 1995년 최초의 외계행성 페가수스자리 51b가 관측되는 것을 보지 못하고 사망한다. 그 이듬해 칼 세이건도 죽음을 맞이한다. 

 

※ 지면관계상 이어지는 내용은 다음 시간에 계속하겠습니다.

앤 드루얀의 코스모스 4- 제7장 지구의 지적 생명체 및 제8장 카시니의 희생

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