들어가는 글
하늘, 바람, 별, 그리고 인간. 존재하는 모든 것을 이해하고 싶었다

1 원자는 어떻게 만물이 되는가

1장 사물의 본성에 관하여 ─ 만물을 구성하는 원자의 비밀
2장 내 이름은 원자 ─ 원자의 프로필
3장 물질을 만드는 세 가지 방법 ─ 원자는 어떻게 만물이 되는가
물리학자에게 신이란 ─ 인간이 함께 살기 위해 만든 최고의 상상력

2 별은 어떻게 우리가 되는가

4장 물리학의 관점으로 본 지구 ─ 지구에 존재하는 대부분의 만물
5장 핵과 별 그리고 에너지의 근원 ─ 지구 에너지의 근원을 찾아서
6장 기본 입자가 빚어내는 우주의 신비 ─ 가장 작은 것은 가장 큰 것과 통한다?
물리학자에게 죽음이란 ─ 우주는 죽음으로 충만하고 우리는 원자로 영생한다

3 생명, 우주에서 피어난 경이로운 우연

7장 생물은 화학 기계다 ─ 물리학자의 눈으로 본 생명의 화학
8장 생물은 정보 처리 기계인가 ─ 사람은 사람을 낳고, 고양이는 고양이를 낳는 이유
9장 최초의 생명체와 진화 ─ 변화의 누적이 만든 기적
10장 다세포 생물에서 인간까지 ─ 지구상 생물의 장대한 역사
물리학자에게 사랑이란 ─ 필연의 우주와 궁극의 우연

4 느낌을 넘어 상상으로

11장 우리는 어떻게 호모 사피엔스가 되었는가 ─ 물리학자가 본 호모 사피엔스의 특성
12장 나는 존재한다, 더구나 생각도 한다 ─ 정보란 무엇인가
13장 느낌과 상상, 인간을 특별하게 만드는 것들 ─ 느낌에서 상상 그리고 문화로

나오는 글
부분과 전체

◆책 내용중

‘나’라는 원자들의 ‘집합’은 죽음과 함께 사라지겠지만, 나를 이루던 원자들은 다른 ‘집합’의 부분이 될 것이다. 이렇게 우리는 우주의 일부가 되어 영원불멸한다.

---「1장 사물의 본성에 관하여 48쪽」중에서

세상 만물은 원자로 되어 있다. 세상 모든 것을 원자로 환원할 수는 없지만 원자는 세상이 왜 이런 모습인지 알려준다.

---「2장 내 이름은 원자 72쪽」중에서

결국 우리는 층위에 따라 다른 법칙을 적용하는 것이 최선이라는 결론에 도달한다. 많은 것은 다르다.

---「3장 물질을 만드는 세 가지 방법 99쪽」중에서

우리는 죽으면 흙으로, 즉 지구로 돌아간다. 이것은 시적인 표현이 아니라 과학적 사실이다. 이렇게 만물은 원자로 되어 있다.

---「4장 물리학의 관점으로 본 지구 144쪽」중에서

우리 몸을 이루는 원자핵은 변하지 않는 물질의 토대가 되지만, 별의 원자핵은 쪼개지고 합쳐지며 우주를 움직이는 에너지를 만들어낸다. 어떤 원자핵의 희생으로 만들어진 에너지는 또 다른 원자핵으로 만들어진 물질들의 움직임을 추동한다. 이렇게 우주는 원자들로 이루어진 하나의 거대한 유기체와 같다.

---「5장 핵과 별 그리고 에너지의 근원 166쪽」중에서

원자를 이해하자 인류 문명의 모습 자체가 바뀌게 된다. 19세기에는 존재하지 않았던 컴퓨터, TV, 플라스틱, 스마트폰, 인터넷, 형광등, 합성 섬유, 항생제, 인공위성, 생명 공학 기술 등이 20세기에 나타난 것은 20세기 초 인간이 원자를 이해했기 때문이다.

---「6장 기본 입자가 빚어내는 우주의 신비 190쪽」중에서

지금까지 살펴봤듯이 호흡으로 에너지를 만드는 과정은 연쇄 화학 반응에 불과하다. 우리는 화학 반응이 이렇게 순차적으로 일어나는 것을 살아 있다고 말한다. 생명에 쓰이는 원자는 무생물에 쓰이는 원자와 동일하다. 생명은 원자로 만들어진 화학 기계다.

---「7장 생물은 화학 기계다 228쪽」중에서

생물학의 중심 원리를 알아내는 데에 물리학자들이 지대한 공헌을 했다는 사실은 널리 알려져 있지 않다. 1953년 4월 25일 DNA 구조에 대한 논문이 《네이처》에 발표되었다. 같은 해 7월 왓슨과 크릭은 조지 가모프라는 물리학자의 편지를 받는다. 가모프는 DNA를 구성하는 4개의 염기를 4비트의 문자열로 볼 수 있으며 정수론이나 조합론 같은 수학을 이용하면 생명의 암호를 알아낼 수 있을 것이라 제안했다.

---「8장 생물은 정보 처리 기계인가 256쪽」중에서

오류를 포함한 복제가 존재한다면 진화는 필연이다. 여기에 어떤 의도나 목적은 없다. 좋은 것이 좋은 결과를 내고, 많은 것이 많다는 당연한 말을 하는 것뿐이다. 물리학자에게 진화는 그냥 당연한 이야기다. 원래 위대한 아이디어는 알고 나면 당연하다.

---「9장 최초의 생명체와 진화 268쪽」중에서

더욱더 나쁜 것은 인간의 활동으로 지구의 평균 온도가 높아지고 있다. 이런 기후 변화는 생태계를 훨씬 극적으로 교란할 가능성이 크다. 물론 생물은 새로운 환경에 적응할 것이다. 하지만 대멸종이 일어날 때, 최상위 포식자는 언제나 멸종했다. 참고로 지금 최상위 포식자는 인간이다.

---「10장 다세포 생물에서 인간까지 304쪽」중에서

인지 혁명과 허구를 믿는 능력에 대한 이야기는 물리학자에게 대단히 흥미롭다. 물리는 기본적으로 물질에 기초하여 세상을 이해하려고 노력한다. 유물론적이란 뜻이다. 모든 물리량은 직접 측정이 가능하고 정량적으로 다룰 수 있다. 사랑, 정의, 도덕 같은 개념과 비교하면 위치, 속도, 질량, 에너지, 전하 같은 물리량이 얼마나 물질적인지 알 수 있다. 인간은 인지 혁명을 통해 물리학이 미치지 못하는 허구의 영역을 만들었다. 허구는 인간이 사회를 이루고 문명을 건설하는 토대가 된다.

---「11장 우리는 어떻게 호모 사피엔스가 되었는가 330쪽」중에서

의식이 무엇인지, 생각이 무엇인지 아직 알지 못한다. 하지만 의식과 생각이 존재하도록 하는 과정에서 의미는 필요 없다. 정보 과학이 알아낸 놀라운 결론이다.

---「12장 나는 존재한다, 더구나 생각도 한다 360쪽」중에서