학습탐사 동안 자연을 바라보는 눈이 시간이 갈수록 깊어짐을 느꼈다.

LA시에서부터 시작된 학습탐사 기간동안 행성지구에 발생가능한 날씨를 모두 경험하였다.

강력한 편서풍과 돌풍을 동반하는 뇌우가 쏟아지고, 폭설이 내리고, 건조한 사막기후와 따뜻한 봄날씨의 온대기후 모두를 1주일동안 몸으로 느끼는 흔하지 않은 경험을 하였다. 

기후가 행성지구의 생명과 지형에 절대적인 영향력을 행사하고 있음을 체감하였다.

학습탐사대 역시 생명체로서 기후의 영향에 절대적으로 지배받아 휘청거리며 변화하는 모습을 관찰하였다.

행성지구가 이렇게 다양한 기후를 가지는데는 H2O라는 특이한 성질의 분자가 주된 요인이다.

H2O라는 물질이 온도에 따라 고체, 액체, 기체의 상태로 존재하고 각 상태에 따른 특이한 작용이 날씨와 기후로 나타나 지구의 지각껍질의 모양, 색깔과 생명체에 절대적인 영향력을 행사하고 있음을 몸으로 느끼고 눈으로 확인하였다.

첫날 야영지에서 팔로마산 천문대로 가는 길에 노란 야생화핀 초원위에 상큼하게 아름다운 농장들이 그림처럼 펼쳐졌다. 키티피크 천문대 가는길에 아리조나의 반건조사막지대는 선인장이 우뚝서있는 광할한 영화속의 서부모습을 드러냈다. 아리조나 피닉스에서 베링거 운석분화구와 규화목국립공원을 가는 길은 폭설이 쏟아지는 일본소설 설국을 연상케하는 장면이 그려졌다. 가는길 내내 온갖 형상을 그리며 신비함마저 들게하는수증기와 얼음상태의 구름으로 존재하는 H2O가 물리의 법칙을 따라 지각과 작용하는 기후실험실이 눈앞에 장관을 연출하였다.

베링거 운석분화구에서는 우주를 떠돌던 자그만 운석이 지구의 지각과 조우하던 날의 흔적이 건조한 기후로 인해 침식을 덜 받아 잘 드러나 있었고 그 당시의 충돌에너지의 강렬함을 생생히 볼 수 있었다.

규화목국립공원은 지금은 황량하고 드넓은 건조한 대지이지만, 어느 한때 거대한 숲이었음을 알 수 있었고 H2O에 녹아든 석회암성분이 나무의 세포에 스며들어 나무형태를 영원히 온전하게 보전할 것만 같았다.  

차코캐년으로 가는길에 본격적으로 건조하며 황량한 사막이 펼쳐지고, 아메리카 대륙의 원주민이 거주했던 황량하고 장엄한 캐년이 지금도 H2O와 바람의 침식을 받아 허물어져가는 현장에 몸을 던졌다.

천상의 고원을 돌고돌아 들어가는 메사베데 아메리카 원주민 유적지에 이르는 길에서는 탐사대가 지나온 눈덮힌 산맥이 눈아래 아득히 펼쳐지고 메사지형이 짙푸른 하늘을 배경으로 눈부시게 우뚝 솟아 있었다.

이 두곳의 아메리카 원주민은 H2O가 희박해지는 기후로 생존을 위해 희미한 삶의 흔적을 남긴 채 물을 따라 사라져갔다.

캐년랜드 입구에 들어서서 이곳 지형이 막 형성되기 시작하던 당시의 H2O 한 분자가 되어 물길을 따라 흘러 들어갔다. 이곳의 퇴적지층을 무너뜨리고 쪼개고 할퀴며 지나간 물이 창작한 자연의 예술품을 감상하며 환호성과 감탄을 연발하였고, 마지막 노을빛을 받아 현란한 장관을 연출하는 장면에서는 탐사대원 모두가 넋을 잃은 듯했다. 그랜드캐년의 고원지대에서 아득한 곳까지 펼쳐진 차별 침식된 퇴적지층이 만들어낸 메사지형의 중첩된 모습에서 오랜 시간속에서 H2O와 바람의 작용의 힘을 느꼈다.

탐사 마지막 장소인 데쓰벨리는 원시지구의 모습인 듯한 착각을 불러일으켰다.

이곳의 모든 것이 특별했다. 

삭막한 광할함이 탐사대를 압도했고, 지형의 특이함과 색채의 오묘함이 눈을 즐겁게 했다.

밤하늘의 별마저도 열풍의 대기로 인해서 깜박깜박 흔들리며 반짝이는 모습으로 보였다. 

건조하고 삭막하게 깍아지른 암석 산등성이를 따라 기어오르듯 드문드문 메마른 모습으로 안타깝게 서있는

식물의 모습에서 생명의 경이로움과 끈질긴 생명력이 느껴져 잠시나마 목을 메이게 했다.

초기 원시지구에서 생명이 육지로 걸어 들어온 과정과 모습을 보는 듯 했다.

마침 차량 앞에 탄 탐사대장 DJ가 틀어놓은 영화음악이 아련한 감성마저 자극했다.

이처럼 다양하고 오묘하게 펼쳐진 자연의 본질은 무엇이란 말인가?

인간의 감각에 느껴지는 것만으로 감탄을 하고 지나기에는 뭔가 허전하다. 

다양한 모습의 행성지구를 어떻게 이해해야할까?

감각에 느껴지는 자연의 다양한 패턴과 색채와 광활함이 감동을 준다.

하지만 조금 더 깊숙히 들여다 본 자연은 과학이 들려준 우주의 네가지 힘이 작용하여 만들어낸

변화의 과정을 그대로 드러내고 있을 뿐이었다.

그랜드캐년의 메사지형에서 양.밀즈장의 작용에 의한 아원자들의 상호작용으로 결합된 원자들로 이루어진 퇴적지층의 균일하게 응집된 층리에 H2O의 특이한 용해력과 포텐셜에너지를 가진 물의 침식력이 작용한 결과  강하게 결합된 층리가 물에 침식되지 않고 편평한 테이블 모습의 지형을 만들었음을 확인할 수 있었다. 

오랜시간의 흐름에서 차별 침식된 메사지형이 끈질긴 물과 바람의 침식을 견디지 못하고 뷰트지형으로 외로이 우뚝 서 있다가 결국에는 아인슈타인 중력장에서의 중력의 작용으로 무너져 전체가 평원이 되어가는 과정을 한 장면의 경관에서 관찰할 수 있었다.

 이런 양.밀즈장의 작용과 아인슈타인의 중력장에서의 작용을 인간의 감각으로 느낄 수 있도록 가능하게 한 것은 다름아닌 맥스웰의 전자기장에서의 작용인 빛으로 인해 가능하게 된것이다. 

물질과 중력의 다이나믹한 작용을 빛을 통해서 구경한 것이다.  짦은 시간에 오래된 시간에 걸쳐  변화해온 지층을 상상하고 예측할 수 있는 과학지식에 감탄했다.

데쓰벨리의 선상지(Fan)는 깊게 파인 계곡에서 높은 포텐셜에너지를 가진 물에 침식, 용해되어 급격히 쏟아져 내린 암석과 토사가 완만한 경사의 터진 지형에 이르러 그 포텐셜에너지가 분산되어 넓게 부채꼴로 퍼져있는 형상이었고, 물이 운반하는 암석과 토양이 밀도에 따라서 물에 운반되어 쌓이는 지점이 달라서 데쓰밸리의 평탄한 지형에 여러가지 다른 색깔의 원소들이 퇴적된 모습으로  형성되어 있음을 관찰하였다. 

아마도 과학자들은 이런 팬지형의 면적과 모양을 수학적으로 계산할 수 있으리라 생각했다. 

암석과 지층은 서로 다른 아원자들의 결합으로 구성된 원소들의 결합일 뿐이고, 지형은 물과 바람이 이들과 작용한 결과와 지구중력이 만들어낸 변화의 한 과정일 뿐이었다. 생명현상 역시 이런 작용의 범주에서 벗어날 수 없다는 걸 느꼈다.

판구조론에 따라 형성된 거대한 대륙지각과 지형의 모습을 담은 세계지도는 백뱅에서온 수소와 별이 핵융합하여 만들어낸 산소가 결합한 물과 별이 핵융합하여 만들어낸 여러가지 다양한 원소들이 지구라는 형태로 결합하여 그들간의 화학적 반응과 밀도와 중력에 따른 물리적 작용의 산물이라고 여겨졌다.

137억년 우주진화의 강의에서 별의 물리를 통한 별의 진화를 공부했다. 

밀도가 우주의 운명이고 중력이 기필코 승리한다고 했다.

이런 법칙이 머나먼 우주에서만 적용되는 법칙이 아니고, 지구의 자연에서도 여전히 적용되고 있음을 현장에서 확인한 것이다. 

별은 핵융합 할 정도로 큰 밀도와 중력을 지녀서 물질들이 구별이 되지 않은 플라즈마 상태로만 존재하고, 중력수축과 핵융합 결과 발생하는 복사팽창이 작용하며 다양한 원소들을 만들어내는 반면, 행성지구는 핵융합 할 정도의 밀도와 중력을 지니지 못하여 약한 중력수축과 내부의 복사에너지가 만들어낸 약한 복사팽창으로 인하여 대류현상이  만들어지게 되고, 대류의 결과 판구조론에 따른 지각의 이동현상이 생겼으며, 이런 핵융합 할 정도에 이르지 못하는 약한 밀도와 중력이기에 행성지구에서는 모든 원소와 물질이 구별되고 차별화된 다양한 상태로 존재하며 중력과의 상호작용을 하여 행성지구의 모습을 변화시키고 있어서 이처럼 다양한 패턴의 행성지구가 연출되고 있음을 알았다. 

다양한 행성지구의 패턴 역시 우주의 법칙인 중력의 법칙에 따라 변화하고 움직인 결과일 뿐이었다.

별과 행성지구는 밀도차이에 따른 같은 물리적 작용의 다른 현상일 뿐이었다.

아인슈타인의 일반상대성이론에 따르면 물질-에너지는 중력장과 휘어진 시공구조를 만들고 만들어진 시공구조를 따라 물질-에너지는 운동한다고 했다. 일반상대성이론은 저 멀고 무한한 공간인 우주에서나 존재하는 법칙이 아닌 자그만 행성지구의 내 곁에 있는 자연에서도 적용되는 법칙임을 학습탐사를 하면서 깨달았다. 

물이 흐르는 콜로라도강의 모습도, 아스라이 서있던 암석들이 허물어 지는 것도, 대기중에 있던 수증기와 얼음이 지각으로 쏟아져 내리는 것도, 탐사여행하는 탐사대도 모두 행성지구가 만든 시공구조를 따라 움직이고 있었다. 

인간의 감각에 느껴지는 다양하고 스펙터클하고 화려한 패턴으로 존재하는 행성지구의 물질이나 신비로움을 간직한 생명이나 모두 아인슈타인의 일반상대성이론에 따라 움직일 뿐임을 알게 된 것이다.  

이번 학습탐사에서 밀도가 운명이고 우주의 모든 물질과 에너지는 중력의 법칙을 따른다는 일반상대성이론의 운동의 법칙이 우주의 모든 걸 결정한다는 단순한 원리가 인간의 감각에 느껴지는 다양하고 화려한 경관너머의 배경에 자리하고 있음을 알게 되었다.

박문호 탐사대장이 아인슈타인의 중력장 방정식을 뜬금없이 학습탐사자료집에 준비한 이유를 짐작하고나서 미국서부의 자연경관을 바라보아야 할 핵심포인트가  명확해졌다.

제4회 137억년 강의가 진행중이다.

 지난주에는 맥스웰 방정식을 통해 전자기장과 빛에 대해서 공부했다. 

이번주 일요일 혹은 다음주에 분명히 아인슈타인 중력장 방정식을 강의할 거라고 예상한다. 

그리고 그 다음은 양자역학과 입자물리학을 공부하며 양.밀즈장을 공부하리라 예상한다. 

학습탐사시 보았던 자연의 경관을 구성하고 변화하는 모습과 작용을 보고 느낄 수 있도록 하는 그 모든 것에 대해서 137억년 우주진화의 강의는 진행될 것이다.

학습탐사의 연장선상에서 이들에 관한 핵심지식과 물리학적 의미와  엄밀한 수학적 과정을 즐길것이다. 

이번주 일요일 강의에서 미국서부에서 보았던 자연의경관을 떠올리며, 왜 아인슈타인의 중력장 방정식이 인류의 위대한 지적문화유산이 되었는지 4시간동안 확실하게 이해하고 알 수 있게 되리라 희망해본다.

또한 이들 3가지 장이 자연에서 눈앞에 이렇게 버젓이 함께 존재하는데 이론상으로도 이들을 통합하는 통일된 포괄적인 이론과 방정식이 기술되는 걸 확인하며, 우주와 자연이 아주 단순하게 설명되는 감동적인 순간을 누리고 싶다.