◆ 물리학과 우주론에 대한 새로운 도전

"태초에 의식意識이 있었다!"
"패러다임의 전환은 종교의 개종과도 같다."

'패러다임'의 개념을 창안한 토마스 쿤(Thomas Kuhn)이 과학의 혁명적인 발전에 필요한 '발상의 전환이 어렵다'는 점을 강조하면서 한 말이다. 창조론에 맞서 진화론이 등장할 때, 천동설에 맞서 지동설이 등장할 때 과학은 패러다임의 전환을 겪었다.

이 책은 기존 물리학과 우주론에 맞서 '생물중심주의'로 패러다임을 전환할 것을 요구한다. 조만간 완성될 것이라 기대하고 있는 '모든 것의 이론(TOE)'을 포함한 어떤 이론도 우주라는 "물리적 세상을 제대로 설명하지 못한다"고 지적하면서 생물중심주의가 그 열쇠가 될 것이라고 주장한다.

의식이 먼저 존재하고 이로부터 물질이 비롯되었기 때문에 "생명과 의식이 존재하기에 우주가 존재한다"는 것이다.

◆ 우연에 기댄 현대 물리학의 한계를 비판하다

"신은 주사위 놀이를 하지 않는다."

아인슈타인이 남긴 이 말은 양자 이론에 대한 공격이었다. 사물이 특정 시점에 특정 위치에 존재하는 것이 아니라 다만 "확률로서 존재한다"는 주장에 대한 비난이었다.
 
"빅뱅 이전에는 무엇이 있었는가?" "우주는 어디로 팽창하는가?" "입자는 어떻게 무로부터 탄생했는가?" 이런 질문에 현대 물리학은 어떤 대답도 들려주지 않는다.

기존 모형에 따르면 우주는 138억 년 전 빅뱅이라는 우연한 사건으로부터 탄생했다. 그러나 빅뱅이 어떻게 시작됐는지는 알지 못한다. 또한 빅뱅 이후 우주가 점차 진화하는 과정에서 우연히 지구라는 행성에 생명체가 등장했다고 설명한다.

그러나 이는 확률적으로 대단히 낮은 우연적 사건이다. 가령 빅뱅의 폭발력이 100만 분의 1만큼 더 강했더라면, 팽창 속도가 너무 빨라 은하계와 생명이 탄생하지 못했을 것이다.

또한 강력(strong nuclear force)이 2퍼센트만 약했더라면, 원자핵이 생성되지 못해서 우주는 가장 단순한 형태인 수소만이 존재했을 것이다. 이와 더불어 과학을 하는 사람이라면 '무에서 유가 생겨날 수 없다'는 것을 명백하게 알고 있다.

그러면서도 아무것도 없는 상태에서 갑자기 발생한 ‘빅뱅’을 이론으로 신봉한다는 점은 아이러니가 아닐 수 없다.

로버트 란자는 기존의 과학이 우주의 실체를 규명하면서 '우연'이라는 비과학적인 접근방식에 기대고 있다는 점을 비판한다. 빅뱅 이론을 중심으로 하는 우주론과 생명과 의식의 출현에 관한 기존의 이론이 그동안 우리 주변에 일어나는 현상들을 제대로 설명하지 못했다고 지적하면서 '생물중심주의'가 이러한 한계를 극복할 수 있다고 주장한다.

"생명은 물리학 법칙에 따라 우연적으로 발생한 부산물이 아니다"라고 말하면서 "우주의 법칙이 태초에 관찰자를 창조했다"며 과학계가 우주를 이루는 한 가지 중요한 구성 요소로 '의식(consciousness)'을 인정해야 한다고 강조한다.

◆ 시공간의 개념을 무너뜨리는 '의식'이라는 요소

"관찰이 이뤄지기 전까지 아무것도 존재하지 않는다."

노벨물리학상을 수상한 존 휠러(John Wheeler)의 말이다. 관찰은 에너지와 마음이 직접적으로 상호작용을 나누는 행위다. 우리가 관찰하지 않는 세상은 가능성으로만 존재한다. 수학적으로 말해서 확률의 안개로서 존재한다.
 
란자 박사는 이중 슬릿 실험을 비롯한 양자 역학 분야의 다양한 실험을 소개하면서 "관찰 대상과 주체가 얽혀 있다"는 점을 증명한다. 파동-입자의 이중성, 양자중첩성, 양자 얽힘 등 "양자 역학에서 드러나는 기이한 현상을 의식을 배제하는 물리 이론으로는 설명할 수 없다"는 점은 물론이고, 우주의 중요한 네 가지 힘과 200개가 넘는 물리 상수는 원자가 결합하기 위해, 그리고 원자 및 원소, 행성, 물 그리고 "생명이 존재하기 위해 완벽하게 설정돼 있다"고 지적한다. 그중 하나라도 틀어지면 우리는 존재할 수 없다는 것이다.
 
양자물리학의 코펜하겐 해석을 빌자면, 우주와 생명(또는 의식)의 관계는 마치 '상자 속의 고양이'와 관찰자(과학자)의 관계와 같다고 할 수 있다. 상자를 열어보는 관찰이 이뤄진 후에야 비로소 고양이의 상태가 확정되는 것처럼 우주도 불확실한 확률의 상태에 머물러 있다가 '의식'적인 '관찰'이라는 행위가 일어난 후에야 비로소 '현실'로 붕괴되기 때문이다.
 
존 휠러의 설명에 따르면, 아주 먼 거리의 준항성체 빛을 관찰할 때 우리의 "관찰은 수십억 년 전에 그 광원이 취한 불확실한 경로를 결정"짓는 행위다. 다시 말해 "현재가 과거를 창조하는 것"이다. 이는 양자 실험의 결과를 통해 입증된다. '지금의 관찰' 행위가 쌍둥이 입자가 택한 경로, 즉 '과거를 결정'짓기 때문이다.
 
우리가 사물을 바라볼 때 인식의 틀을 벗어날 수 없다는 점에서 공간 역시 관념의 도구일 뿐이다. 오로라나 낙조를 볼 때 우리는 패턴을 규정할 수 없다. 모양과 색깔의 끊임없는 변화를 언어와 관념이 따라가지 못하기 때문이다. 이렇게 관찰자의 의식이 개입돼 설명되는 시간과 공간은 물리적으로 근본적인 실체가 아니다. 일반적인 '사물'이 아닌 것이다.

◆ 불우한 환경을 극복한 천재 과학자의 삶과 세계관

세계가 인정하는 생명과학자인 로버트 란자 박사는 20대에 이미 우리 시대 최고의 과학자들과 함께 공동 연구를 진행할 만큼 엄청난 커리어를 쌓았다. '천재'이자 '혁명적 사상가', 심지어 아인슈타인에 필적할 인물이라는 평가까지 받고 있다.
 
그러나 그의 어린 시절은 불우했다. 프로도박사인 아버지는 폭력적이었으며 가정을 돌보지 않았다. 세 명의 누이는 모두 고등학교를 졸업하지 못할 만큼 경제적인 어려움을 겪었으며 가장 사랑하던 손윗 누나는 약물중독으로 고통받았다.

암울한 가정환경을 벗어나기 위해서는 "엄청난 노력이 필요하다"는 점을 깨달은 로버트 란자는 과학 연구에서 돌파구를 찾고자 했다. 열세 살의 나이에 닭 유전자 조작 실험을 성공했으며 하버드대학교나 MIT의 교수들을 직접 찾아가는 열정을 지니고 있었다.
 
부모님은 어린 란자가 집안에 있는 걸 허락하지 않았다. 그 덕분에 숲 속에서 자연과 더불어 대부분의 시간을 보내며 "생명의 본질에 매료됐다"고 한다. 이처럼《바이오센트리즘》 중간중간에는 로버트 란자의 개인적인 일화들을 소개되고 있어서 과학적인 주장만이 아니라 그 주장의 바탕을 이루는 세계관이 어떻게 형성되었는지도 엿볼 수 있다.

◆ 우리가 살아가는 세상을 이해하는 새로운 접근

이 책은 가급적 과학 용어를 사용하지 않고도 흥미로운 비유를 통해 어려운 과학적 사고를 쉽게 풀어 이야기하고 있다. 예를 들면, 관찰자의 중요성을 이해시키기 위해 보는 사람의 위치에 따라 무지개의 모습이 달라진다는 점을 들어 "관찰자가 없다면 무지개도 없다"는 점을 납득시킨다.

또한 과학적 연구 결과를 통해 생물학, 신경과학, 인간의 행동, 물리학이 어떤 관계를 이루는지 잘 설명하고 있다. 기존의 우주론에 생물중심주의를 포함시켜야 한다고 주장하는 《바이오센트리즘》을 받아들일 것인지 말지는 온전히 읽는 사람의 몫이다.

그러나 우리가 그동안 당연하다고 여겼던 문제들에 대해 의문을 던진다는 면에서 보수적인 과학적 사고에 대한 강력한 도전이라는 점에서 신선한 충격을 준다. 그렇지만 과학은 항상 새로운 도전에 열려 있는 분야다.

논란의 여지와 관계 없이 "흥미롭고" "호기심을 자극"하며 "획기적인 접근방식"이라는 점은 이 책을 읽은 과학자들의 공통된 의견이다.

<글: 출판사 제공>