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박문호 박사의 빅히스토리 공부 : 우주의 탄생부터 인간 의식의 출현까지
박문호 ㅣ 김영사
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2022년 06월 30일
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284page/176*241*23/845g
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9788934961789/8934961783
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  • 빅뱅에서 의식의 출현까지, 한 권으로 읽는 138억 년 우주의 역사 별과 바람에서 꽃과 언어까지, 우주, 지구, 생명, 인간을 설명하는 하나의 통합된 관점을 만난다 우주, 지구, 생명, 의식을 아우르는 통합 과학의 도전. ‘대중의 과학화’를 모토로 과학운동에 매진하고 있는 박문호 박사가 ‘박문호의 자연과학 세상(박자세)’에서 14년간 이어온 ‘137억 년 우주의 진화’와 ‘특별한 뇌과학’ 강의의 핵심을 엮어 빅뱅부터 인간의 가상 세계까지 이어지는 빅히스토리를 정리했다. 어려운 과학 지식을 에둘러 가지 않으면서 우주의 시작에서부터 지구와 생명의 탄생, 광물과 생물의 공진화, 인간 의식의 출현에 이르는 자연 현상의 유장한 역사를 전자, 광자, 양성자의 상호작용이라는 관점에서 설명한다. 이 책에서는 다양한 분야의 전문 지식이 종횡무진 펼쳐진다. 기초 물리학은 물론 전자기학부터 유기화학과 무기화학, 지질학, 광물학, 생물학, 진화생물학, 뇌과학까지 과학계 거의 모든 분야의 지식이 담겨 있다. 그도 그럴 것이 우주의 탄생인 빅뱅에서 시작해 현대 인류의 언어와 가상세계에 이르기까지 138억 년의 모든 역사를 담았기 때문이다. 저자는 책에서 우주에서 인간의 상징에 이르는 과정을 우주, 지구, 생명, 인간의 네 단계로 설명한다. 이때 별, 지구, 생명, 인간 모두에게 적용할 수 있는 관점은 이 모든 자연현상의 바탕에 전자, 광자, 양성자의 상호작용이 있다는 것이다. 이렇게 통합적 관점으로 자연현상을 공부하는 방법으로 저자는 세 가지를 제안한다. 첫째, 기원을 추적하는 것이다. 우주, 별, 지구, 인간 등 모든 자연현상에는 반드시 기원이 있다. 원자와 전자, 세포, 동물, 포유류, 인간으로 이어지는 과정에 있는 모든 생화학적 초기 조건을 공부하면 된다. 둘째, 시공을 사유하는 것이다. 자연은 시간과 공간이라는 무대 장치에서 펼쳐지는 공연이다. 시간과 공간은 분리된 실체가 아니며 에너지와 물질이 서로 결정하는 동적 관계임을 알아야 한다. 시공과 에너지의 상호관계는 바로 우주 그 자체다. 셋째, 패턴을 발견하는 것이다. 생화학의 핵심은 산화-환원 과정에서 세포 속 분자들의 변화 패턴이다. 분자, 세포, 개체 들이 공간과 시간에서 변화하는 패턴이 바로 진화다. 시간과 공간에서 펼쳐지는 물질과 에너지 패턴의 변화가 바로 자연이다. 신경세포 시냅스에서 벌어지는 원자 배열의 패턴 변화가 우리의 생각이다. 패턴은 원자, 분자, 개체들의 배열 상태다. 자연 속 존재들의 배열 패턴 개수가 바로 엔트로피다. 가장 높은 확률의 패턴으로 가려는 속성이 바로 자연현상이다.
  • ★ ‘박문호의 자연과학세상’ 14년 강의 총정리 ★ 〈월말 김어준〉 화제의 강의 별과 바람에서 꽃과 언어까지, 우주, 지구, 생명, 인간을 설명하는 하나의 통합된 관점을 만난다 우주, 지구, 생명, 의식을 아우르는 통합 과학의 도전. ‘대중의 과학화’를 모토로 과학운동에 매진하고 있는 박문호 박사가 ‘박문호의 자연과학 세상(박자세)’에서 14년간 이어온 ‘137억 년 우주의 진화’와 ‘특별한 뇌과학’ 강의의 핵심을 엮어 빅뱅부터 인간의 가상 세계까지 이어지는 빅히스토리를 정리했다. 어려운 과학 지식을 에둘러 가지 않으면서 우주의 시작에서부터 지구와 생명의 탄생, 광물과 생물의 공진화, 인간 의식의 출현에 이르는 자연 현상의 유장한 역사를 전자, 광자, 양성자의 상호작용이라는 관점에서 설명한다. 빅뱅에서 인간의 가상 세계의 출현까지, 한 권으로 읽는 138억 년 우주의 역사 “별빛을 구성하는 광자가 전자에 흡수되고 양성자를 세포 외부로 방출하는 과정이 바로 생명 현상이다. 전자, 양성자, 광자는 자연을 구성하는 입자다. 자연은 전자, 양성자, 광자 상호작용의 무한한 중첩 현상일 뿐이다. 중력을 제외한 자연의 모든 현상은 전자, 양성자, 광자의 다양한 상호작용이다. 이 책은 바로 전자, 양성자, 광자의 작용으로 우주, 지구, 생명, 의식을 설명하려고 한다.” (7쪽) 저자가 서문에서 밝혔듯이 우주의 모든 자연 현상은 전자, 양성자, 광자의 상호작용으로 수렴한다. 빅뱅 후 양자 확률의 거품 같은 시간을 통과한 후 우주가 급팽한 것도, 이후 별이 탄생하고, 은하가 형성되고, 행성이 만들어지는 것도 모두 이와 같다. 46억 년 전 성간 거대분자구름의 중력 수축으로 태양이 만들어지고, 거대한 미행성들이 충돌하면서 45억 년 전 지구가 탄생했다. 지구가 생성되고 1억 년 내에 지구는 대기, 대양, 지각, 맨틀, 핵으로 분화되었다. 이후 지구는 대류 운동을 통해 대륙이 형성되었다가 해체되는 판 구조 운동을 이어갔다. 고생대에는 판게아를 향한 초대륙의 생성 과정이, 중생대와 신생대에는 판게아가 분열해 현재의 대륙 형태를 갖추는 과정이 주를 이룬다. 20억 년 전 1차 산소혁명으로 대기 중 산소 농도가 1퍼센트로 증가하자 표층의 산화 과정을 거쳐 대략 3000종류의 새로운 광물이 출현했다. 생명은 약 40억 년 전 출현했지만 이때는 산소 호흡을 하지 않는 원핵세포만 존재했다. 원핵세포는 전자를 획득하고 전자를 방출하는 산화-환원 호흡으로 에너지를 만들었다. 20억 년 전 1차 산소혁명으로 산소 분자가 많아지면서 산소 호흡 박테리아가 출현하고, 박테리아가 숙주 세포 속에 공생하면서 미토콘드리아로 진화했다. 미토콘드리아의 세포 내 공생에 더해 핵막을 갖춘 숙주 세포는 진핵세포가 된다. 식물의 광합성은 엽록소가 광자를 흡수하면서 엽록소에서 전자가 방출되는 산화 과정이고, 동물의 호흡은 산소 분자가 물 분자로 환원되는 반응이다. 결국 호흡과 광합성은 산소 분자와 물 분자의 진행 방향만 다를 뿐 모두 전자 움직임에 동반된 양성자 이동이 만드는 산화와 환원 작용이다. 약 7억 년 전 신원생대에 이르자 2차 산소혁명이 일어나 다세포 생명이 출현했다. 이 2차 산소혁명으로 대기 중 산소 농도가 20퍼센트로 높아지면서 5억 4000만 년 전에 고생대 캄브리아기가 시작되었다. 이것이 생명 진화의 두 번째 추진력이 되어 지구는 생명체로 가득한 행성이 되었다. 인간의 선조는 아프리카에서 진화했다. 350만 년 전의 오스트랄로피테쿠스 아파렌시스는 직립 보행을 했고, 250만 년 전의 호모 하빌리스는 도구를 사용했다. 호모 에렉투스에서 진화한 호모 에르...
  • 들어가는 말 제1장 빅뱅과 초기 우주 1 우주 모든 것은 서로 연결되어 있다 | 2 자연현상은 전자, 양성자, 광자의 상호작용 | 3 원자의 결합과 물질 | 4 분자라는 드문 형태 | 5 원자의 작용은 전자의 작용 | 6 전자, 물질을 구성하는 가장 가벼운 입자 | 7 전자의 흐름과 호흡 | 8 미시세계는 확률의 세계 | 9 전자, 양성자, 광자의 상호작용 | 10 미시세계와 양자역학 | 11 광자의 방출과 레이저 | 12 보손과 우주를 구성하는 네 가지 힘 | 13 전하 중화 원리 | 14 태양 에너지의 기원 | 15 핵융합과 원소의 탄생 | 16 별의 일생과 태양의 운명 제2장 지구의 탄생과 판구조 운동 1 지구는 미행성이 충돌하여 만들어졌다 | 2 화강암 대륙의 출현 | 3 슈퍼플룸과 표층 환경의 변화 | 4 양성자와 산성화된 지구 토양 | 5 판게아 초대륙의 형성 | 6 지질시대의 구분과 초대륙 | 7 신생대의 지질학적 대사건 | 8 기후변화와 밀란코비치 주기 | 9 지구의 대빙하 시대 | 10 요동하는 지구 기후 | 11 암석은 어떻게 만들어지는가? | 12 광물과 생물의 공진화 | 13 양성자와 토양의 비옥화 제3장 생명의 진화 1 대사, 호흡, 광합성의 탄생 | 2 미토콘드리아와 진핵세포 | 3 질소...
  • 별빛을 구성하는 광자가 전자에 흡수되고 양성자를 세포 외부로 방출하는 과정이 바로 생명 현상이다. 전자, 양성자, 광자는 자연을 구성하는 입자다. 자연은 전자, 양성자, 광자 상호작용의 무한한 중첩 현상일 뿐이다. 중력을 제외한 자연의 모든 현상은 전자, 양성자, 광자의 다양한 상호작용이다. 이 책은 바로 전자, 양성자, 광자의 작용으로 우주, 지구, 생명, 의식을 설명하려고 한다. _7쪽 별과 태양은 수소 원자로 시작된다. 수소 원자만 알면 모두 알 수 있다. 수소 원자는 양성자와 전자로 구성되는데, 전하를 갖는 양성자와 전자가 가속운동을 하면 광자를 방출한다. 별은 70퍼센트 이상이 수소이며, 별이 핵융합해 약 90가지 원소를 만든다. 별, 지구, 생물은 모두 전자, 양성자, 광자의 상호작용에서 생겨난다. _24쪽 우주의 네 가지 힘은 모두 보손 입자들이 전달하는데, 전자기력을 전달하는 입자가 바로 광자다. 전기장의 시간적 변화가 자기장을 만들고, 자기장의 시간적 변동이 전기장을 생성한다. 전기장과 자기장이 서로 생성하는 이러한 과정을 맥스웰이 수식으로 표현했기 때문에 맥스웰 방정식이라 한다. 전기 현상과 자기 현상은 맥스웰 방정식의 전기와 자기에 관한 네 가지 방정식으로 표현된다. 맥스웰의 전자기 방정식에서 빛의 속도 공식이 유도되어 전자기 현상과 빛의 관계가 분명해졌다. _67쪽 외핵에서 출발한 거대한 슈퍼플룸은 19억 년 전부터 시작되었으며 원생대에서 신생대까지 대륙의 이동에 결정적인 역할을 했다. 현재 지구과학 이론은 대륙판과 해양판의 이동에 관한 판구조 이론과 외핵에서 상승하는 슈퍼플룸 이론이 결합하여 지각 판들의 움직임을 지구 전체의 관점에서 설명한다. 원생대 이후부터 신생대까지 약 5억 년 주기의 초대륙 생성과 분열도 슈퍼플룸의 주기적 상승 작용에서 생겨난다고 추정된다. _95쪽 1980년대까지는 다가올 빙하기를 걱정했지만 그 후 30년 사이 지구 온난화 현상으로 기후에 대한 인식이 크게 바뀌었다. 현재의 지구 온난화는 인간의 화석연료 사용이 급증하면서 생긴 결과다. 고생대 석탄기에 대규모로 만들어진 석탄을 산업혁명 이후 300년간 에너지원으로 불태워 대기 중으로 이산화탄소를 방출하면서 생긴 현상이다. … 현재의 지구 온난화는 10만 년 주기로 빙하기와 간빙기가 반복되는 밀란코비치 주기와 관련이 없다. 최근 수십 년간의 지구 온난화는 태양광 입사량의 주기적 변동과는 별개로 급속히 진행되고 있다. 이는 인간이 만든 현상이다. 산업화의 결과로 급속히 증가하는 대기 중의 이산화탄소 농도를 줄이지 않으면 지구 온난화는 걷잡을 수 없이 가속될 것이다. _130쪽 생명 활동에서 물질과 에너지의 관련 과정을 대사 작용이라 한다. 대사 작용은 세포 속 분자들의 산화와 환원 과정이다. 전하가 중성인 원자는 전자를 획득하면 음이온이 되고 전자를 방출하면 양이온이 된다. 분자는 여러 개의 원자가 전자를 공유하는 공유결합으로 분자를 형성한다. 분자 속의 원자가 전자를 얻으면 그 분자는 환원되고, 전자를 잃으면 그 분자는 산화된다. … 생명은 세포 속 수만 개가 넘는 분자들이 산화와 환원 과정을 반복하는 과정이며, 이를 대사 작용이라 한다. 생명 현상의 핵심인 대사 작용은 생체 분자들이 양성자와 전자를 방출하거나 흡수하는 과정이다. _147쪽 식물은 살아 있을 때는 산소 분자를 대기 중으로 방출하지만 죽어서 분해될 때는 산소를 소모한다. 광합성의 결과로 생성되는 산소는 식물이 분해되는 과정에서 모두 사용된다. 식물의 분해 과정은 천천히 산소와 결합하는 느린 연소 과정이므로 산소를 소모...
  • 박문호 [저]
  • 경북대학교 전자공학과를 졸업한 뒤 미국 텍사스 에이앤엠(Texas A&M) 대학교에서 전자공학 박사학위를 받았다. 현재 한국전자통신연구원(ETRI) 책임연구원이다. 대전 대덕 연구단지의 독서가로 널리 알려진 박문호 박사는 자연과학과 인문학의 균형·학습독서로 천문, 우주, 그리고 뇌 과학 분야의 전문가가 되었다. 이러한 독서는 삶의 근본에 대한 그의 호기심을 조금씩 충족시켰다.“오랫동안 자연과학의 세계관을 통합적으로 이해하고 싶었습니다. 전자공학을 전공했기 때문에 그러한 세계관을 갖기 위해서는 여러 다른 자연과학 지식이 필요했습니다. 대학 시절부터 30년간 자연과학 분야의 책을 꾸준히 찾아 읽어 뇌 과학, 천체물리학, 양자역학에 대한 지식을 쌓았습니다. 불교철학과 역사 관련 책들도 꾸준히 읽었습니다.”
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