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

“ 교통도 일종의 흐름이다 불연속적인 점은 개수가 많을수록 연속적인 선과 비슷해진다. 즉 불연속과 연속은 이분법적으로 나눌 수 있는 것이 아니라 일종의 스펙트럼처럼 서서히 변한다. 마치 인간의 언어에서는 무지개를 빨강, 주황, 노랑, 초록, 파랑, 남색, 보라 7가지 색으로 구분하지만 실제로는 뚜렷이 구별되지 않는, 연속적인 빛의 띠인 것과 비슷하다. 마찬가지로 유체도 흔히 기체와 액체로 나뉘지만 정확하게는 밀도에 따라 희박 기체rarefied gas부터 기체, 액체로 이어지며, 희박 기체를 제외한 기체와 액체, 그리고 고체를 묶어 연속체continuum라는 하나의 개념으로 설명하기도 한다. 이처럼 물질의 특성과 현상들은 대부분 편의상 별개의 개념으로 구분하지만 실제로는 연속적이다. 도로 위의 자동차들 역시 불연속적인 점이지만, 차량의 수가 많을수록 연속체인 유체와 유사하게 행동한다. 자동차들이 빠르거나 느리게 이동하고, 촘촘하거나 성글게 존재하고, 때로는 정체되는 현상은 각각 유체의 속도, 밀도, 유동 저항의 개념과 상당히 비슷하다. 물 분자도 마찬가지로 앞뒤의 차량이 서로 영향을 주고받기 때문이다. 그뿐만 아니라 병 안의 물을 따를 때 주둥이에서는 물이 천천히 흐르는 병목 현상bottleneck처럼 자동차의 행렬도 갑자기 좁아진 도로에서 정체가 일어난다. ”

“ 이처럼 유체의 흐름과 비슷한 교통의 흐름을 유체역학적 관점으로 바라보게 되면서, 교통류traffic flow라는 개념이 생겨났다. 이어 교통 문제를 분석하고 해결책을 찾는 데 유체역학이론을 적용하기 시작했다. 이를 위해 선행되어야 하는 교통량 측정법 또한 유량을 측정하는 방법과 유사하게 이루어진다. 마치 열전도 방정식heat conduction equation과 비슷한 형태의 확산 방정식diffusion equation을 같은 방식으로 푸는 것과 같다. 휴대용 계수기counter를 이용하여 지나가는 차량을 한 대씩 세는 것처럼 유체에 들어 있는 입자의 흐름을 추적하여 유동의 속도 및 유량을 계산하는 기법으로 입자영상유속계Particle Image Velocimetry, PIV와 입자추적유속계Particle Tracking Velocimetry, PTV가 있다. 이처럼 교통류는 유체의 흐름과 유사한 특성을 가지고 있다. 다만 유체는 항상 압력 차이에 의해 자연스럽게 흐르지만, 교통류는 인위적인 끼어들기와 급제동 등 부자연스러운 움직임으로 인해 약간의 차이가 발생한다. ”

“ 산꼭대기의 맑은 물이 어디론가 길고 긴 여행을 떠난다. 어떠한 외부의 힘도 없이 물은 높은 곳에서 낮은 곳으로 수로를 타고 자연스레 흐른다. 때때로 산을 통과하기도 계곡을 건너기도 한다. 물은 먼 거리를 이동하지만 오염 없이 최대한 깨끗한 상태를 유지한다. 마침내 로마 제국의 도심 전역에 도착한 물은 화려한 분수, 거대한 목욕탕 등 융성한 고대 로마 문화의 꽃을 활짝 피웠다. 지구 최초의 생명체가 물에서 탄생하였듯이 역사상 가장 번영했던 도시 역시 물로부터 시작되었다. ”

“ 지구 위기가 곧 인간 위기다 지난 수천 년 동안 인류는 지구에 상처를 냈지만, 지구는 원래대로 돌아올 수 있었다. 그러나 오늘날 이 무위의 시간이 끝나가고 있다. 인류는 지구에 가한 흔적을 모든 곳에 남긴다. 우리 주변만이 아니라 깊은 바다의 퇴적물에도, 심지어 인공위성 궤도에도 인간의 흔적이 있다. 그리고 대기 안에서 온실가스와 오염먼지를 채운다. 이는 인류의 삶을 안정과 지속에서 혼란과 변화로 바꾼다. 억겁의 세월 동안 태양에너지를 축적한 석유와 석탄, 즉 화석 연료를 태우면 에너지가 다시 나온다. 인류는 산업혁명 이후 본격적으로 화석연료를 에너지원으로 활용하기 시작했다. 이것은 그 이전 사회 경제의 발전을 저해했던 수많은 제약을 없앴다. 특히 제2차 세계대전 이후부터 인류가 지구환경에 미치는 영향력이 폭발적으로 커지는, 이른바 '거대한 가속Great Acceleration'이 일어났다. 공기 중 질소를 비료로 전환하는 산업 공정을 개발해 식량 생산을 획기적으로 늘렸다. 보건 환경을 개선했고, 이는 의학 진보와 함께 전염병을 막아냈다. 이로써 홀로세 이전 수백만 명뿐이던 인류의 인구가 현재 75억 명에 이르는 놀라운 여정이 가능했다. ”

“ 그러나 거대한 가속은 지구환경의 파괴와 궤를 같이한다. 기후변화와 지구환경 파괴는 우리에게 전례 없는 이득을 안겨주었던 동전의 또 다른 면이다. 인류가 지금처럼, 또는 지금보다 잘 살아가려면 부득이 치러야 할 비용이다. 이 비용 때문에 1만 2,000년 전부터 지속해온 홀로세가 위기에 처하고 있다. 인류는 생태계에서 한구석을 차지하고 있을 뿐이지만 이제는 그 구석이 너무 커져 전체를 왜곡하고 있다. 인간 활동은 태양에너지 변화, 화산 분출, 빙하 주기와 지각판 운동보다 더 큰 크기와 속도로 지구에 영향을 준다. 지구시스템에 미치는 인간의 영향력이 자연의 힘을 능가하는 새로운 시대에 들어섰다. 인간이 지구의 거의 모든 장소에 남긴 지질학적 증표는 인간이 지구에 미친 영향을 증언할 것이다. 오늘날 우리가 캄브리아기 지층에서 생명의 대폭발, 쥐라기 지층에서 공룡 화석, 홀로세 지층에서 빙하의 움직임을 발견할 수 있다. 이처럼 지금으로부터 수백만 년 뒤 켜켜이 쌓인 지층 가운데 한 층에 오늘날 인간의 지문이 남아 있을 것이다. 그 층에는 생물 다양성 감소, 바다 산성화, 파괴된 숲, 빙하 감소와 가라앉은 섬의 흔적이 담겨 있을 것이고, 플라스틱과 알루미늄 캔이 박혀 있을 것이다. ”

“ 지질시대는 지질학적 큰 변동이나 특정 생물의 멸종을 기준으로 구분한다. 오늘날 지질시대 구분은 자연의 힘이 아니라 인간의 힘으로 주도된다. 즉, 인류(그리스어로 'Anthropos')는 자신의 시대cene, 인류세Anthropocene를 열어젖힌 것이다. 인류세라는 개념은 오존층 연구로 노벨화학상을 받은 파울 크뤼천Paul J. Crutzen 교수가 2000년도에 처음 제안했다. 얼마 전까지 '큰 행성big planet'에서 인류가 이룬 '작은 세상small world'은 별 탈 없이 유지되었다. 지구가 아주 커서 우리가 지구에 큰 영향을 줄 수 있으리라고는 생각하지 못했다. 이제 우리는 이러한 우호적인 지구에서 자신을 밀어내고 있다. 우리는 '큰 행성의 작은 세계'에서 '작은 행성의 큰 세계'로 들어섰다. 인류세에 진입했음에도 아직 지구가 '별문제 없어' 보일 수도 있다. 그러나 실제로는 그렇지 않다. '별문제 없어' 보이는 이유는 지구가 인간이 가하는 압박을 완충하고 완화하기 때문이다. 다시 말해 지구가 복원력이 높을 때는 평형 상태를 유지하기 위해 이른바 음의 되억임이 작용한다. 불만스럽게 떼쓰는 아이에게 끈기 있게 대응하는 어머니처럼, 지구는 인류가 가하는 스트레스와 폐해를 흡수한다. 그러나 지구가 견딜 수 있는 능력도 한계가 있다. 지구도 지속적이고 강력해지는 충격으로 속은 멍들고 있다. 유한한 지구에서 무한한 물적 성장과 소비를 할 수 있도록 자연이 인간에게 한량없이 베풀어주지는 않는다. ”

“ 기후변화나 환경오염 같은 자연재해는 공간적 경계를 넘어 지구에 영향을 주며, 온실가스와 방사능을 비롯한 각종 폐기물은 세대를 넘어서 영향을 미친다. 이렇게 인간 활동이 지구의 자연 과정을 넘어섬으로써 지구가 작동하는 온전한 방식을 위협한다. 이 위협은 많은 것을 욕망하고, 많은 것을 내다 버리면서도 그로 인한 결과에 대해서는 아무 고민도 하지 않는 악순환을 반복하기 때문에 생겨난다. 단기적으로는 이익을 안겨주지만, 장기적으로는 지구 복원력을 저해해 취약성을 축적한다. 또한 지구 자원과 환경은 사회.경제 개발과 맞물려 있어 지구 위기가 사회 전반에 급속히 파급될 수 있다. 지구 위기는 물, 식량, 에너지, 금융, 정치, 안보 등이 상호작용하는 질서에 영향을 주어 결국 국제 위기로 비화할 수도 있다. 안정되고 건강한 행성이 없다면, 사회도 경제도 없기 때문에 결과적으로 평화도 안정도 없다. 우리가 유례없는 위업을 달성하고 대규모로 지구를 지배하기 시작한 시점에, 바로 그 때문에 우리가 지속할 수 없다는 사실을 깨닫고 있다. ”

“ Reef corals are basically farmers, gaining most of their nutrition from algae that live within their tissues. ”

“ 예전에는 극단적인 수온 변화가 비교적 드물게 일어났기에, 백화한 산호는 대개 다른 조류를 받아들임으로써 회복되곤 했다. 그러나 지금은 수온 증가로 백화 사건이 더욱 잦아지면서 산호가 죽음을 맞이하곤 한다. ”