[함께 읽는 과학도서] 천천히 곱씹으며 느리게 읽기 <지구의 짧은 역사> 3부

“ 스토리텔링과 타인의 마음 물리학자들끼리 이야기를 나눌 때에는 외계인어를 방불케 하는 전문 용어와 방정식이 난무하곤 한다. 캠핑장에서 모닥불 주변에 모인 사람들에게 이런 이야기를 꺼냈다간 별종으로 찍히기 십상이다. 그러나 전문 용어와 방정식을 이해하는 사람이라면 그들의 이야기에 깊은 감명을 받을 수도 있다. 1915년 11월 아인슈타인은 일반상대성이론을 거의 완성한 상태에서 방정식을 이리저리 갖고 놀다가 수성의 궤도가 뉴턴 역학의 예상치에서 미세하게 벗어난 이유를 알아내고 가슴이 터질 듯한 흥분을 만끽했다. 거의 10년 동안 수학의 풍랑을 헤쳐 온 끝에, 드디어 육지에 도달한 것이다. 훗날 영국의 수학자 알프레드 노스 화이트헤드Alfred North Whitehead는 "아인슈타인의 탐사선이 온갖 역경을 딛고 드디어 이해의 해안에 안전하게 도착했다."고 평가했다. ”

“ 나는 그 정도로 기념비적인 발견을 한 적이 없다. 이런 발견을 한 사람은 과학사를 통틀어 몇 명밖에 안 된다. 그러나 평범한 발견도 극도의 성취감을 자아낼 수 있다. 바로 이런 순간에 우주와 내가 깊은 곳에서 연결되어 있음을 느낀다. 추상적인 수학과 전문 용어로 쓰인 이야기는 우주 만물의 탄생과 변화 과정을 자세히 설명해 주고, 듣는 사람은 (물론 내용을 이해한다면) 우주의 경이로움에 흠뻑 빠져들 수 있다. 이것은 우주를 경험하는 아주 독특한 방법으로, 전혀 예상하지 못했던 세계로 우리를 안내한다. 실험과 관측으로 입증된 수학을 통해 낯설고 경이로운 우주와 소통할 수 있는 기회가 주어지는 것이다. ”

“ 우리가 수천 년 동안 자연어로 말해 온 이야기들도 이와 비슷한 역할을 한다. 이야기를 듣는 동안은 일상적인 관점을 탈피하여 잠시나마 다른 세상으로 진입하게 된다. 우리는 스토리텔러(화자,話者)의 눈과 상상력을 통해 새로운 세상을 경험할 수 있다. 이야기로 진행되는 비행 시뮬레이터는 우리 마음 근처의 독특한 세계로 들어가는 입구다. 미국의 작가 조이스 캐럴 오츠Joyce Craol Oates는 "독서는 우리가 부지불식간에, 또는 어쩔 수 없이 타인의 피부와 목소리, 그리고 타인의 영혼으로 빠져드는 유일한 방법이다…우리는 책을 통해 이전에 알지 못했던 의식 세계를 경험할 수 있다." 면서 이야기가 없다면 다른 사람의 마음은 '양자역학 없는 미시 세계'처럼 모호할 것이라고 했다. 그렇다면 이 독특한 이야기는 우리에게 진화적으로 유리한 결과를 낳았을까? 학자들은 그렇다고 생각해 왔다. 인간이 진화에서 유리한 고지를 점할 수 있었던 것은 사회성이 어떤 동물보다 강했기 때문이다. 우리는 함께 일하면서 무리를 지어 살아간다. 완벽한 조화는 아니더라도, 협동 정신을 충분히 발휘하면 생존 확률을 높일 수 있다. 무리의 안전뿐만 아니라 혁신과 참여, 위임, 그리고 공동의 목적이 협력을 통해 이루어진다. 그리고 성공적인 집단이 되려면 이야기를 통해 들은 다양한 경험을 꿰뚫어 보는 통찰력이 있어야 한다. 심리학자 제롬 브루너Jerome Bruner는 "우리는 주로 이야기를 통해 경험과 기억을 체계화한다."고 지적하면서 "인간에게 이야기를 통해 소통하고 간접 경험하는 능력이 없었다면 집단생활은 불가능했을 것"이라고 했다. ”

“ 게다가 바다가 방대하다고 해서 오염이 안 되는 것은 아니다. 지금 1분마다 쓰레기차 1대 분량의 플라스틱이 바다로 흘러든다고 추정된다. 세계 여러 해역의 동물들에게는 치명적이다. ”

“ Nor does the vastness of the oceans shield them from pollution. It is estimated that about one garbage truck worth of plastic enters the oceans every minute, with a mounting toll on animal populations in many parts of the sea. ”

“ 인공강우로 미세먼지 없애기는 현대판 기우제다 2019년 1월 기상청이 인공강우가 미세먼지를 얼마나 줄일 수 있는지 분석하기 위한 실험을 서해상에서 한다고 발표했다. 청와대에서는 "고농도 미세먼지로 국민들의 어려움이 크고 인공강우를 포함한 다양한 방안을 모색해달라는 국민들의 목소리가 있어, 기상청의 인공강우 실험에 미세먼지의 저감 실험 포함 가능 여부를 검토하게 됐다"라고 밝혔다. 하지만 이는 '진격로'만 응시한 채 '디딤판'을 살펴보지 않은 행동이다. 1940년대부터 과학자들은 구름 안에 요오드화은이나 드라이아이스 같은 '구름 씨앗'을 뿌려서 구름방울을 키워 빗방울이나 얼음 결정으로 만드는 과정을 항공 실험해왔다. 이를 '구름씨뿌리기'라 하며 이러한 방법을 통해 비나 눈이 내리도록 하는 것을 '인공강우'라 한다. 한편 빗방울이 떨어지면서 그 표면에 수십에서 수백 개의 미세먼지(에어로졸) 입자가 모일 수 있다. 이 과정에서 미세먼지가 제거되어 공기를 맑게 할 수 있다. 실험실에서는 명백한 이론이지만 실제 자연에서는 그 효과가 대부분의 경우 불확실하다. ”

“ 2010년대부터 중국와 인도, 태국에서 대기오염을 줄이기 위해 인공강우 실험을 했다는 외신 보도가 있었다. 그러나 아직 그 실험에서 얻은 객관적이고 유의미한 연구 결과의 보고서나 논문을 찾을 수 없다. 미국 국립과학아카데미National Academy of Sciences에서 2003년에 「날씨 조절Weather Modification」종합보고서를 발간했다. 여기에서 "과학은 구름씨뿌리기가 긍정적인 효과를 가지고 있다고 확실하게 말할 수 없다. 최초의 구름씨뿌리기 이후 55년 동안 수행된 실험을 통해 자연 과정을 더 잘 이해하게 되었다. 하지만 구름씨뿌리기로 비가 내린다는 과학적인 증거를 아직 찾지 못했다"라고 결론지었다. 씨앗을 심었다 해도 물도 햇빛도 없는 데서 싹을 틔워 자라게 할 수 없다. 마찬가지로 자연적으로 구름이 없으면 구름씨뿌리기를 한다고 해서 비를 내리게 할 수 없다. 이스라엘은 인공강우를 실용적으로 활용하고 있는데 건기가 아니라 우기에 수행한다. 건기에는 거의 구름이 없을 뿐 아니라 있다 해도 인공강우를 하기에 적절하지 않기 때문이다. 인공강우를 시도할 경우 살펴보아야 할 또 다른 요소는 지형이다. 이스라엘 인공강우 연구에 의하면 평지보다 산간 지역에서 시도했을 때 성공적이었다. 산간 지역에서는 구름씨뿌리기가 지형에 의한 상승 기류 효과와 합쳐져 강수를 증가시킬 수 있기 때문이었다. ”

“ 우리나라에서 미세먼지를 줄이기 위한 인공강우 실험을 서해상에서 한다고 한다. 미세먼지 농도가 높다는 것은 고기압 영향하에 있다는 것을 의미한다. 고기압에서는 구름이 거의 없다. 기상 조건도 지형도 인공강우에 알맞지 않다. 다시 말해 중국발 미세먼지 농도가 높다는 것은 인공강우에 적절하지 않다는 것을 의미한다. 비가 내린 후 펼쳐진 파란 하늘이 아름답다. 이 파란 하늘은 그전에 내린 비가 미세먼지를 모두 씻어냈기 때문이라고 생각하기 쉽다. 중국 과학자들이 날씨 조건에 따라 미세먼지 농도가 어떻게 달라지는지 연구를 수행했다. 미세먼지는 호우 이상의 강한 강수에서만 농도가 크게 낮아졌다. 미세먼지가 비에 씻겨 없어졌다기보다는 호우 발생 때 함께 강해진 바람에 날려 미세먼지가 대부분 없어진 것이라고 결론을 내렸다. 약한 강수에서는 미세먼지가 거의 줄지 않았다. 설사 인공강우로 미세먼지 줄이기에 성공한다고 해도, 물리학적으로 문제 해결이 될 수 없다. 깨끗하게 해야 할 공기가 너무나 많아, 방 안의 공기청정기와 같은 효과를 기대할 수 없기 때문이다. ”

“ 영국과 미국이 런던 스모그나 로스앤젤레스 스모그를 인공강우로 해결하지는 않았다. 이 두 나라가 인공강우를 할 실력이나 능력이 없어서 그런 게 아니다. 인공강우를 통한 미세먼지 저감은 과학적 증거가 없기 때문에 해결책이 될 수 없었다. 하지 말아야 할 것을 결정하는 것은 해야 할 것을 결정하는 것만큼 중요하다. 정부가 취해야 할 근본적인 조치는 미세먼지 감축을 위한 기준 강화, 규제 강화와 집행, 대중교통 인프라 개선 등일 것이다. 그런데 이 같은 일을 수행하려면 비용이 많이 들고, 이해관계가 충돌해 골치 아프고, 껄끄럽고, 논란을 일으킨다. 정부는 빨리 해결할 수 없는 이런 진흙탕에서 벗어나고 싶을 것이다. 그러나 여기에는 비책이 있을 수 없다. 그렇지 않았으면 이미 해결되었을 것이다. 인공강우만 하면 되는데 뭐 하러 저 힘든 길을 가겠는가? 어려운 걸 어떻게 다루는지를 보면 진짜 실력이 드러난다. 조선 왕조에서 가뭄이 들면 하늘에 기우제를 올렸다. 과학적으로 보면 요행을 기대하는 것이다. 하지만 당시의 세계관에서는 그것이 최선이었다. 디딤판이 없는 진격로에서는 목표에 도달할 수 없다. 그 무엇이라도 좋으니 당장 눈에 보이는 조치를 취하고 싶을 거다. 그러나 그 대부분은 엉터리 조치로 이어질 뿐이다. 우리 정부의 정책은 요행이 아니라 과학적 합리성에 기반을 두고 수립되어야 한다. ”

“ 이 점점 커져가는 폭풍을 이해하려면, 이산화탄소와 기후 사이의 근본적인 관계, 더 넓게는 탄소 주기에서 지구와 생명 사이의 상호작용으로 다시 돌아가야 한다. 요약하자면, 식물을 비롯한 광합성 생물들은 탄소를 고정하여 성장과 번식에 필요한 생명분자를 만들기 위해서, 대기와 물에서 이산화탄소를 제거한다. 동물, 균류, 무수한 미생물은 호흡을 통해 얻은 산소로 이런 생명분자를 분해함으로써 에너지를 얻고, 탄소를 다시 이산화탄소의 형태로 환경으로 돌려 보낸다. 광합성과 호흡은 서로 거의 균형을 이루지만, 완전히는 아니다. ”

“ To understand this gathering storm, we must turn, one more time, to the fundemental relationship between carbon dioxide and climate, and more broadly to the interactions between Earth and life in cycling carbon. To review, plants and other photosynthetic organisms remove CO₂ from air and water, fixing carbon to form the biomolecules required for growth and reproduction. Animals, fungi, and innumerable mircoorganisms gain energy by respiring these molecules, returning carbon to the environment as CO₂. ”