과학진보 툴의 개발
기술자들은 유전정보 활용, 체내의 작은 변화 감지, 신약평가, 백신전달을 위한 새로운 시스템들을 개발하고 있다.
일반적으로 과학자와 기술자들은 서로 다른 역할을 가지고 있고 생각한다. 과학자들은 탐구하고 실험하고 발견하는데 비해, 기술자들은 창조하고 디자인하고 만들어 낸다.
그러나 사실 이러한 구분은 모호하며 기술자들은 여러 가지 방식으로 과학적 발견과정에 참여한다. 대규모 실험과 탐구미션을 수행하기 위해서는 항상 물리적ㆍ생물학적 세계에 대해 새로운 지식을 획득하는 것이 필요하며, 이를 가능하게 하는 툴, 기기, 시스템을 디자인하기 위해서는 기술적 전문성이 필요하다.
기술자들은 100년 후에도 과학자들과 파트너가 되어 자연의 풀지 못한 많은 의문들을 이해하기 위한 원대한 탐구를 하고 있을 것이다.
기술자들이 어떻게 생물학 연구에 영향을 미칠 것인가?
생물학자들은, 예를 들면, 신체와 뇌를 보다 잘 이미징하기 위한 기기를 찾고 있다. 유전자들이 정확히 어떻게 활성화되고 저해되는가에 대한 의문을 포함하여 인간 유전자에 대한 많은 미스터리가 남아 있다. 과학자들은 아무런 기능을 하지 않는 것으로 보이는 우리 DNA의 많은 부분(진화의 자취)들의 잠재적 역할은 무엇인지, 그리고 유전자와 질병 간에는 어떠한 관계가 있는지에 대해 더 많은 것을 터득해야 할 것이다.
이를 탐구하기 위해 생물학자들은 기술자들의 도움에 의존할 것이다. 기술자들은 어쩌면 새로운 종류의 현미경이나 새로운 생화학적 인체 분자세포 기작 탐구방법을 개발하여 과학자에게 도움을 줄 수도 있을 것이다.
새롭게 부상하고 있는 학문인 “시스템 생물학”(system biology)에 통합된 수학적, 전산학적 방법들을 통해 질병을 보다 잘 치료하고 건강한 삶에 대해 보다 잘 이해할 수 있게 될 것이다. 어쩌면 “합성 생물학”(synthetic biology)이라고 알려진 생명공학의 한 학문을 통해 연료, 의약품, 환경정화 등에 유용하게 이용될 수 있는 전혀 새로운 생물학적 화합물과 시스템을 디자인할 수 있을 것이다.
눈을 우리 마음의 미스터리로 돌려보면, 기억, 학습, 감정, 사고 연구를 지원하기 위한 새로운 뇌 연구 방법들이 개발되어야 한다. 이 과정에서 정신적 장애가 정복되고 학습 및 사고력이 향상될 것이다. 궁극적으로 이러한 기술적 진보가 심원한 인간 미스터리와 의식 자체의 기원과 본질에 대한 질문에 신뢰할만한 해답을 제공해 줄 것이다.
기술자들은 우주탐구에 어떻게 도움을 줄 수 있나?
그 심오함에 있어, 의식에 대한 질문과 비교될 수 있는 것은 오직 지구 밖 우주생명체의 존재 여부에 대한 질문뿐이다. 우주에서 이 증거를 찾기 위한 시스템 개발은 분명 기술자들의 큰 난제 중 하나이다.
외계생명체에 대한 의문과는 별도로 우주탐구에는 상당한 난제가 있다. 인간의 장거리 우주비행은 복사에너지(radiation)에 노출될 위험에서부터 식품, 물, 산소의 지속적인 공급에 이르기까지 많은 장애에 직면하고 있다. 이러한 장애들을 극복하는데 기술적 전문성이 매우 중요하며, 이러한 전문성을 확장하기 위한 많은 노력들이 진행 중이다. 예를 들어, 조심스럽게 선별된 미생물들이 자라고 있는 생물반응기들을 하나의 세트로 연결하는 연구가 계획되고 있다. 미생물의 물질대사는 사람의 배설물(경우에 따라서는 미생물 자신의 배설물)을 장거리 우주여행에 필요한 자원으로 전환할 수 있을 것이다.
그러나 우주의 매력은 새로운 생물체를 찾고 새로운 현상을 탐구하는 인간의 욕망을 훨씬 능가한다. 우주는 미스터리한 존재 그 자체이다. 우주의 크기와 나이는 대부분의 사람들이 이해하고 있는 것 이상이다. 아직도 명확하지 않은 많은 우주의 특성들이 현대 천체물리학의 방법과 툴에 의해 측정되었다. 천체물리학은 전체 우주가 놀랍게도 무한히 작은 한 점으로부터 생긴 초기화구(initial fireball)에서 생겨난 것 같다는 사실을 밝혀냈다. 물질과 에너지가 융합되어 은하, 별, 그리고 행성과 같은 구조가 만들어졌고, 훨씬 복잡한 원자배열에 의해 무기물, 식물, 동물들이 만들어졌다.
이러한 엄청난 복잡성 아래에 당황스러운 사실이 놓여있다. 바로 과학자들이 우주의 대부분이 무엇으로 만들어졌는지 알지 못한다는 것이다. 우리는 단지 우주의 모든 물질과 에너지 중 아주 조그마한 부분만을 이해하고 있다. 물질의 대부분이 암흑 형태이며, 이보다 훨씬 더 많은 양을 차지하고 있는 미스터리한 에너지가 우주에 반중력을 작용하며, 점증하는 속도로 우주의 팽창을 유도하고 있다.
기술자들은 이러한 질문에 대한 답변을 찾기 위해 보다 뛰어나고 저렴한 우주탐구 방법을 찾기 위해 끊임없이 연구하고 있다. 새롭게 개량된 망원경들이 지상이나 우주에서 조사에 이용되고 있다. 우주에서 잔물결처럼 퍼지는 중력파들을 측정하거나 중성미자(neutrino)라고 알려진 포착하기 어려운 소립자의 유량을 탐지하기 위한 기기들도 이용된다.
이런 저런 접근방법들을 통해 심원한 비밀을 풀 수 있을지는 여전히 불분명하다. 사고의 힘으로 계속해서 물리학의 의문들에 대한 해답을 찾는 것(아인슈타인이 성공적으로 이용한 접근방법)과 함께 지구상의 물질들에 대한 연구도 보다 진전시켜야 할 필요도 있을 것이다. 아마도 과학자들이 물리학의 만물의 법칙(ultimate laws)을 발견하는데 성공한다면 해답들을 찾을 수 있을 것이다.
이러한 점에서, 기본적인 질문은, 아인슈타인이 믿었듯이, 통합된 수학구조에서 모든 물리학을 포괄하는 하나의 단일한 만물의 법칙이 존재하느냐는 것이다. 여기에 대한 해답을 찾기 위해서는 물질과 에너지의 비밀을 풀 수 있는 새로운 도구가 필요할 것이다. 아마도 기술자들은 물리학자들이 현 기술로는 불가능한 영역을 탐구할 수 있도록 보다 소량의 저렴한, 그러나 보다 강력한 원자 가속기(atom smashers)들을 개발할 수 있을 것이다.
통합법칙을 발견하는 또 다른 하나의 방법은 양자물리학의 근간인 지구상의 가장 작고 가장 기초적인 기본원리에 대한 이해를 넓히는 것이다. 기술자들과 물리학자들은 이미 양자원리에 바탕을 둔 컴퓨터 개발에 협력하고 있다. 이 컴퓨터들은 실용적인 가치에 더하여 양자세계 자체에 대한 새로운 통찰력을 제공해 줄 것이다.
이 모든 것들을 고려할 때, 자연의 미개척 영역은 기술자, 과학자, 그리고 사회 자체에 최대의 난제이다. 자연의 미스터리에 대한 해답을 찾는데 기술적인 성공을 한다는 것은 인간의 삶과 우주에 대한 이해를 진전시키는 것은 물론 기술자들이 삶의 즐거움과 인류문명의 활력을 향상시키는 기업에 이를 적용하는 환상적인 새로운 전망을 제공할 것이다.
- 저자 : 글로벌 과학기술정책 정보서비스
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