생명 탄생의 비밀을 물리학자가 해명한다.(1/4)

생명 탄생의 비밀을 물리학자가 해명한다.(1/4)

-카오스에서의 질서-

 

 

 

세계적인 베스트셀러 『우아한 우주』의 저자 브리안 그린(Brian Greene、1963년-, 미국 이론물리학자）에 의한 신작 『시간의 끝까지』에서 본문의 일부를 소개하는 시리즈 제6회이다.

왜 물질이 생겨나고 생명이 탄생하고 우리들이 존재하는가. 팽창을 계속하는 <진화하는 우주>는 우리들을 어디로 데리고 갈 것인가. 시간의 시작인 빅뱅에서 시간의 끝인 우주의 종언까지 장대한 스케일을 그려내고 그 가장 근원적인 물음에 답하는 본서에서 이번 생명탄생의 수수께끼에 도전한 물리학자들이 도달한 답에 다그친다.

 

생명 탄생에 보편성은 있는가?

 

슈뢰딩거(Erwin Schrödinger, 1887〜1961, 오스트리아 물리학자)는 1943년의 연속강연에서 과학이 노도처럼 진전한 결과로서 <한 사람의 과학자의 두뇌가 전문화된 작은 일 영역을 초월한 넓은 분야에 통하는 것은 거의 불가능이 되었다.>고 역설했다.

그것을 밟아서 그는 전통적인 전문영역을 넓혀 그 영역을 확대하도록 연구자들을 격려했다.

그래서 슈뢰딩거는 『생명이란 무엇인가』를 책으로 공간함과 동시에 물리학자로서 받아온 훈련이나 직관이나 감성을 총동원하여 생물학의 몇 개의 수수께끼에 당하였다.

그로부터 수십 년 간에 지식이 다시 전문화하여 그와 생각을 함께하는 연구자는 점점 증가하여 학제연구를 향하라는 슈뢰딩거의 질타격려의 소리를 울려 퍼지게 했다. 그 실제 많은 사람들이 그 소리에 응했다.

 

고에너지 물리학, 통계역학, 컴퓨터 사이언스, 정보이론, 양자역학, 분자생물학, 우주생물학, 기타에도 많은 분야에서 훈련을 받은 연구자들이 생명의 본성을 탐구하려고 새롭고 통찰에 찬 방법을 개발해왔다.

그러한 발전 속에서도 열역학에 초점을 맞추어서 보아가자. 혹시 그것이 성공한다면 어느 날에는 과학의 더 심원한 물음의 몇 가지에 답할 수 있는 데에 하나의 도움이 될는지 모른다.

 

생명은 항성--그 다수는 혹성을 데리고 있다.--이 10억의 수백 배나 집합한 은하를 10억의 몇 백배를 포함한 우주 중에서 단지 한 번만 생기는 것과 같은 터무니없는 확률이 낮은 현상이라는 것이 있을 수 있을 것인가? 어쩌면 생명은 기본적으로 비교적 흔한 환경조건이 정돈되기만 하면 자연히 생기는 혹은 아마도 불가피하게 생기는 것이 아닐까? 만일 그렇다면 우주에는 생명이 가득 차 넘치고 있는 것이 아닐까?

 

폭 넓은 분야로서 중요성을 가진 이 문제에 어프로치하기 위해서는 그것과 같은 정도의 폭넓은 분야에 적용하는 원리가 필요하다. 이제까지 보아온 것처럼 열역학이 폭 넓은 분야에 통용하는 것을 나타내는 증거는 많이 있다. 아무튼 열역학은 아인슈타인으로 하여금 <이것이 타도되는 일은 결코 없을 것이다.>고 자신을 가지고 선언할 수 있는 유일한 이론이라고 말한 물리이론이다. 그렇다면 생명의 본체--생명의 기원과 진화--를 분석하면 열역학의 관점에서의 전망을 다시 확대할 수 있을는지 모른다.

 

과거 수십 년간에 과학자들은 마치 그 과제에 당하고 있었다. 그래서 출현한 연구 분야에서는(<비평형열역학(非平衡熱力學)>이라 불리고 있다.) 우리들이 지금까지 반복하여 보아온 것 같은 상황이 계통적으로 분석되고 있다.

그 상황은 고품질의 에너지가 계(系/영역)를 통과하여 엔트로픽 투스텝(entropic two stape)에 동력을 주고 아니면 굳게 양보하지 않은 무질서에로 향하는 힘에 저항시키는 것과 같은 것이다.

(편집자주=엔트로픽 투스텝(entropic two stape), 엔트로피는 증대한다는 보편적인 프로세스 중에서 어느 영역(계/系)에서는 엔트로피가 감소하여 다른 영역(계)에서는 엔트로피가 증대하는 현상이다. 그에 따라서 우주에 질서가 생기는데 발을 맞추면 전체로서는 엔트로피는 증대하고 보편적 법칙을 깨지 않는다.)

 

벨기에의 물리화학자 일리야 프리고진（Ilya Prigogine, 1917년-2003년=러시아출신 벨기에 화학자, 물리학자)은 이 분야에서의 선구적인 일로 1977년 노벨상을 수상하였다. 프리고진의 일은 끊임없이 공급되면 자발적으로 질서를 가지는 물질배치를 분석하기 위한 수학을 개발하는 것이었다. 프리고진은 그런 질서형성을 <카오스에서의 질서>라 불렀다.

일본어원문=生命誕生の秘密を物理学者が解き明かす──カオスからの秩序

출처=https://gendai.ismedia.jp ›