[스크랩] 자유민주주의와 기독교(38)인간, 신을 넘어서다 - 신도 몰랐던 원자의 세계가 꽃피운 현대문명
최근 100여년 사이 인간의 평균 수명을 3~4배 증가시켜온 원동력으로써, 눈부시게 발전하고 있는 현대문명은 한마디로
전자혁명의 시대입니다. 전자의 흐름을 자유자재로 제어하는 반도체사업을 기반으로 하여 컴퓨터, 인터넷, 생산 및 운용 자동화,
인공지능 그리고 이들이 통합되어 혁신 또 혁신되어가는 산업 전반의 기술력이 인간생활을 보다 풍요롭고, 안락하며,
자유로운 것으로 탈바꿈시키고 있습니다. 그린에너지의 중심에 서있는 태양열에너지도 사실은 빛(광자)이 반도체 판을
충격함으로서 전자가 흘러 전기가 생산되는 이치를 이용하고 있기 때문에 일종의 전자산업이라고 할 수 있으며 앞으로
그 활용도가 현저히 증가될 것으로 생각됩니다. 그렇다면 이러한 과거에는 상상도 할 수 없었던 전자의 시대는 어떻게
시작되었고, 어떤 원리로 작동되는 것일까요?
전자를 자유자재로 제어하는 기술은 원자의 세계를 파악하고 나서야 가능한 일이었는데, 과학을 최초로 역사에 등장시킨
고대그리스철학에서는(당시에는 자연철학으로 명명됨) 만물이 더 이상 쪼개질 수 없는 기본적인 단위가 있다고 생각하고
그 이름을 원자(atom)로 부르기 시작했습니다.
그러나 그리스시대 원자의 개념은, 중세 기독교의 절대권력 하에서는 신성모독으로 여겨졌다가-신의 ‘말’로서 우주만물이
완전하게 창조되었기 때문에 눈에 보이지 않는 작은 원자가 모여서 물질을 이룬다는 것을 불경하게 생각함- 1808년 영국의
돌턴을 시작으로 이후 1800년대 중반, 산업혁명의 가장 중요한 물리력으로 작용했던 ‘증기력’을 연구하던 과학자들에 의해서
부활하여 진화론과 유사한 논쟁과정을 거치던 중, 1905년 아인슈타인이 작은 물질들의 진동운동을 규명했던 ‘브라운 운동’의
원인을 설명하고 실험하는 과정을 통해 그 존재를 입증함으로서 이후 과학계 뿐 아니라 모든 사람들이 상식으로 받아들여지게
되었습니다.
아인슈타인에 의해 원자의 실재가 증명된 지 불과 4년 후인 1909년에는 레더퍼드가 금속을 통과하는 방사선 실험을 통해
원자핵을 발견하면서, 앞서 100년간 과학계를 논쟁에 빠뜨렸던 원자가 사실은 만물의 최소단위가 아니라 그 보다 훨씬 작은
전자와 원자핵으로 구성되었을 뿐 아니라 그 내부는 대부분 텅 빈 공간이어서 만약 한 사람에게서 모든 공간을 제거할 경우
나머지 질량의 부피는 소금알갱이의 크기 정도가 된다는 사실이 밝혀지게 됩니다.(지구상 모든 인간에게서 공간을 제거한
질량의 부피 합은 사과 한 개에 불과함)
또한 계속적인 연구에 의해 전자나 전자의 움직임에 의해 생성되는 빛의 경우 본질적으로 성질이 다른 입자와 파동의 2가지
요소를 가지고 있어서 관측 방법의 선정에 따라 어떤 때는 입자로서, 어떤 때는 파동으로서 관측되며 양쪽 성질이 동시에
관측되는 일은 없고, 전자의 위치와 운동량도 동시에 정확하게 측정할 수 없음이 밝혀졌습니다. 이러한 ‘전자운동의 우연과
확률적인 성격’을 하이젠베르크의 불확실성 원리라고 하는데(1932년 노벨 물리학상 수상), 우리의 천재 아인슈타인은
‘신은 주사위 놀이를 하는 게 아니다’며 죽을 때까지도 받아들이지 않을 정도로 기존의 세계관과는 배치된 것이 바로 원자 속
전자의 움직이라고 할 수 있습니다.
또한 원자핵의 경우는 양성자와 중성자로, 또다시 양성자와 중성자는 3개의 쿼크입자(6종류가 있음)- 중성자는 전자와
양성자의 결합 -로 구성되어 있음이 밝혀졌고, 드디어 쿼크입자는 실험실에서 증명되어 1990년 노벨물리학상에 그 업적으로
프리드먼 외 2인의 과학자가 선정되는 과정을 밟게 되었습니다.
한편 이러한 발견과정을 거친 원자를 구성하는 전자와 양성자와 중성자와 그를 이루는 소립자들이 운동하는 방식
(양자역학이라 함)과 그 운동에서 비롯된 힘이 이 세상을 어떻게 움직이는지도 함께 밝혀졌는데, 결론적으로 우주만물은
전자기력, 강한핵력, 약한핵력, 그리고 중력에 의해 움직이고 변화 발전되며, 그러한 힘들의 상호작용을 통해 생명 그리고
인간이 태어나고 살아간다는 것이 증명되었습니다. 그 4종류의 힘은 다음과 같은 성격을 가지고 있습니다.
1. 중력 : 뉴튼의 만유인력의 법칙에서의 그 힘이 바로 중력입니다. 인간이 거대한 지구에 끌어당겨져 땅바닥에 붙어 다닐 수
있는 이유도, 지구반대편의 한쪽이 우주 공간으로 떨어지지 않고 멀쩡하게 붙어있는 이유도, 달이 지구에서 멀리 달아나지 않고
공전하는 이유도, 지구가 태양에서 멀리 달아나지 않고 공전하는 이유도, 태양이 우리 은하중심에서 튕겨져 나가지 않고
엄청난 속도로 공전하고 있는 이유도 모두 중력의 작용 때문입니다.
2. 강한 핵력(상호작용) : 원자핵을 구성하는 양성자와 중성자를 결합하고 있는 힘을 말합니다. 사실 상식적으로 양성자는
같은 전하를 띠고 있고 중성자는 전하가 없기 때문에 서로 결합할 수 없을 것 같지만 이들은 세상 무엇보다도 강한 힘으로
결합되어 있는데, 일본인 최초 노벨상 수상자인 유카와 히데키가 양성자나 중성자들이 중간자(meson)라는 새로운 입자들을
아주 빠르게 교환하면서 강력을 형성한다고 주장했고 (파이온이라는 중간자가 1947년 발견됨), 핵폭탄은 원자핵에 빛의 속도로
가속된 중성자로 충격을 주어 붕괴되면서 발생된 에너지에 의한 연쇄붕괴반응으로 강력한 파괴력을 가지게 되며, 그러한 반응의
속도를 느리게 만들어 원자력발전에 이용하고 있는 것입니다. 그러나 무엇보다도 중요한 사실은 강한 핵력이 있음으로서 원자가
형태를 이루고 존재할 수 있기 때문에 세상이 지금의 모습을 이루고 있는 것은 바로 강한 핵력때문이라고 할 수 있겠습니다.
3. 약한 핵력(상호작용) : 중성자에서 양성자와 전자를 묶어놓는 힘(중성미자)으로서 우라늄 같은 방사선 물질의 베타선
방사는 바로 이 중성자가 붕괴하여 전자를 방출하는 현상입니다.
4. 전자기력: 원자의 껍질에 해당하면서 원자핵의 외곽을 엄청난 속도로 회전하는 전자의 힘이 바로 전자기력입니다. 우리가
일상에서 느끼는 전기와 자기는 실제로는 하나의 힘일 뿐 아니라 일상생활의 모든 감각은 사실 전자기력의 존재를 감지하는
것입니다. 양자도약이라는 전자의 운동방식을 통해 햇빛과 별빛이 생성되고 그 생성된 빛을 인간이 느끼는 것도, 번개가
번쩍이는 것과 오로라가 빛나는 것과 그에 대해 인지하는 것도, 사물의 촉감이나 중압감, 추위, 더위, 배고픔, 즐거움, 슬픔,
기쁨, 사랑 등의 감각( 마찰력, 장력, 탄성력, 반발력 등등이 모두 포함됨)을 느끼고 그 느낌에 따라 적절한 대처를 하는 것도
모두 면밀히 관찰하면 바로 전자기력의 조화임을 알 수 있습니다. 엄밀히 말하면 우리 인간 및 모든 생명체는 아주 약한
전류가 흐르는, 자가 발전의 전자제품인 것입니다.(발전 장소는 주로 세포막)
이와 같이 밝혀진 내용을 통해 생산과 생활에 전자와 소립자의 양자역학적 작동원리를 다양하게 응용함으로서 전자를
자유자재로 제어하는 반도체-전자가 흐를 때는 도체, 전자가 흐르지 않을 때는 부도체가 되는 특성이 있음-나 초전도체
- 전기의 저항이 거의 없이 대량의 전기가 흐르는 특성이 있음 -가 생산될 수 있었고, 이를 통해 우리는 손안에 쥐어지는
무선전화기로 지구반대편에 있는 사람의 얼굴을 보면서 동시에 대화가 가능하고, 태양계를 날아가면서 수많은 영상을 보내고
있는 보이저로 부터의 신기한 타행성과 그 위성의 사진을 볼 수도 있으며, 집밖에서도 집안의 각종 전자제품을 작동시킬 수
있을 뿐 아니라, 전자현미경으로 어마어마하게 작은 원자도 직접볼 수 있고, 전파망원경으로 137억년전 빅뱅당시의 사진도
볼수 있고, 태양빛과 열을 이용해 전기를 생산해내고, 날아다니는 기차를 탈 수 있고, 핵융합장치로 인공태양을 만들어
무제한의 전기를 생산하는 희망으로 부푼 세상에 살게 된 것입니다.
신도 몰랐고 아담이나, 아브라함이나, 모세나, 다윗이나, 예수도 몰랐고, 아인슈타인조차도 거부했던 불확실하고 확률적
특성을 가진 전자와 원자의 세계, 인간은 그것을 이해하고 활용함으로서 현대문명을 꽃피우고 스스로를 신 보다 위대하게
만들고 있는 것입니다.
위대한 인간으로 태어나신 여러분!! 축하합니다 !!!!!!!!!!!!