눈에 보이는 것만 믿겠다?, 원자모형– (자기개발서 100권 엑기스로 인생 거꾸로 살기 3)

기존 관념

우리는 세상에 태어나서 마치 백지와 같은 상태에서 부터 모든 것을 배워나간다. 보고 듣고 만지면서 물체들을 인식하고 언어와 글을 통해서 배워나간다. 인체의 감각을 통해서 어떠한 것들을 인지해나간다. 특히 시각적으로 인지하는 것에 크게 의지하며, 이를 가장 명확한 것으로 받아들인다. 이러한 과정에 익숙하기때문에 눈으로 볼 수 있는 것은 직관적으로 이해하기가 쉽다. 눈에 보이지 않는 관념들은 그 실체가 모호하다고 느낀다.

 

세상을 살아가면서 접하는 다양한 관념과 정보 속에서 사람들은 혼란을 겪을 수 있다. 무엇이 실체인지 정확하게 파악하기 어려운 경우가 많다. 눈에 보이지 않는 관념에 대해 실체가 있는지 불안을 느끼기도 한다. 이러한 불안감때문에 사람들은 무엇이든지 단순화 시키려고 한다. ‘내 눈에 보이는 것만 믿겠다.’ 복잡한 세상 속에서 혼란을 피하기 위해서 방어막을 세운다. 눈에 보이는 것들만 있는 작은 울타리 안에서 불안감없이 살려고 하지만, 그 너머로 나아가지 못한다.

짚고 넘어가기

이 물체란 무엇일까. 내가 보고있는 이 모니터와 만지고 있는 키보드는 어떻게 이루어진 것일까.

 

기원전 400년 전에도 물질을 무한히 작게 나눌 때 무엇으로 구성되어 있는지 궁금해하였다. 그리스의 데모크리토스는 물질을 계속해서 쪼개 나가면 궁극적으로 더 이상 쪼갤 수 없는 작고 단단한 입자에 도달할 것으로 생각하고 이것을 원자(atomos)라고 불렀다.

 

그 후 1803년 톨턴의 원자설에서 모든 물질은 더 이상 쪼갤 수 없는 원자로 되어 있으며 원자의 종류가 다르면 크기와 질량이 달라지는 등의 내용을 설명하였다. 1897년 영국의 톰슨에 의해 원자 속에 전하를 띠는 전자가 있을 발견했고, 원자가 전기적으로 중성임을 알게 되었다. 그래서 원자 내부는 (+) 전하가 전체적으로 골고루 퍼져 있고 전자가 빵 속 건포도 처럼 박혀 있다고 생각하였다.

 

1911년 톰슨의 제자인 러더퍼드는 원자 내부에 (+)전하가 아주 작은 공간에 몰려 있는 것을 발견하게 되었고, 원자 내부의 중심에 원자핵이 있으며 그 주위를 (-) 전하를 띠는 전자가 회전하듯이 돌고 있는 형태의 원자 모형을 주장하였다. 이것이 지금까지도 우리가 흔히 떠올리는 원자모형이다.

 

그 후 1913년 덴마크의 보어는 전자는 원자 내에서 정해진 궤도로만 회전한다고 가정하여 수정된 원자 모형을 제시하였다. 보어는 이를 통해 양자역학이라는 새로운 학문을 발전시켰다.

 

1932년 채드윅은 원자핵 내부에서 중성자를 발견하여 원자의 구조는 원자핵과 전자로 이루어져 있고, 원자핵에는 양성자와 중성자가 있다는 것을 밝혔다.

 

과작자들의 끊임없는 연구를 통해 원자모형을 발전시켜 나갔다. 현대의 원자모형에 따르면, 전자는 정해진 궤도를 도는 것이 아니며 원자 내에서 전자를 발견할 수 있는 확률만을 고려한다. 핵 주위의 전자를 확률 분포에 따라 나타나게 하는 전자구름모형인 것이다. 하이젠베르크의 불확정성 원리에 따르면 우리는 전자가 그 전자 구름 속의 어디에서 나타날지 알 수 없다. 전자는 늘 물질로 존재하는 것이 아니며 오히려 에너지로 혹은 파동의 가능성으로 존재한다.

 

원자핵과 그 주위에 존재하는 전자와의 거리는 얼마나 될까. 전자가 잠실 종합운동장의 스탠드에 있다고 한다면, 원자핵은 운동장 한가운데에 있는 개미 한 마리 크기 정도라고 한다.

그렇다면 그 잠실 종합운동장만한 크기의 공간은 비어 있는 것이다. 원자의 대부분, 즉 99.99999999999 퍼센트는 텅 빈 공간인 것이다. 양자역학에 따르면 이 텅 빈 공간은 에너지로 이루어져 있는 것이다.

 

거꾸로 살기

우리가 보고 만지는 모든 것은 결국 원자로 구성되어 있다. 원자는 99.99999999999 퍼센트 텅 비어있다. 그렇다면 우리는 시각을 통해서 과연 그 물체의 실체에 대해서 몇 퍼센트나 알수 있는 것일까 생각해봐야 한다.

 

수많은 과학자들이 오랜 기간 연구를 통해 현대의 원자핵 주위에 전자의 존재가능성을 구름으로 표현한 원자모형을 도출했다. 이 또한 모형일 뿐이며 또다른 과학자에 의해 새로운 부분이 발결될 수 있다. 우리는 얼마나 작은 부분만을 눈으로 보면서 그것만이 믿을 수 있는 진실이라고 생각하는 것일까.

 

우리는 상식적으로 이해되지 않는 일을 과학적이지 않다고 말한다. 우리는 이해하기 쉬운 관념들을 과학적이라는 말로 포장하고, 그 외의 부분은 비과학적이라고 이름표를 붙인 것은 아닐까 생각해 볼 필요가 있다.

 

현대의 원자 모형에서는 물질의 대부분은 텅 비어 있으며 이는 에너지로 채워져 있다고 설명하고 있다. 에너지와 가능성으로 가득 채워져 있는 것이다. 그러나 우리는 이러한 최근 연구결과를 이해하고 적용하려고 하지 않는다. 오히려 최신 과학 연구가 기존의 관점에의해 비과학적인 것으로 치부되기 십상이다. 새로운 과학연구 결과를 받아들일 사고의 유연함을 가진다면 우리는 이 지혜를 매우 다양하게 활용할 수 있을 것이다.

 

과학적이지 않다는 문장이, 실제 본질을 알아가는 길을 막고 있는 것은 아닌지 생각해봐야한다.

 

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