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에버영 칼럼

에버영코리아 CEO의 칼럼을 연재합니다.

 

CEO칼럼 39: 지금 이 세상은 어떻게 변하고 있는가? 그리고 나는 무엇을 해야 하는가?: 과학지식의 발전(2)

 

양자역학은 한 마디로, 분자, 원자, 소립자들을 다루는 역학입니다. 20세기 들어와 측정기구가 크게 발달하였고, 그로 인해 분자보다 더 작은 원자, 그리고 그 이하의 미시세계를 살펴볼 수 있게 되었습니다. 그 결과 고전 물리학으로는 도저히 설명될 수 없는 현상들과 맞닥뜨리게 되었습니다. 플랑크, 보어, 하이젠베르크, 슈뢰딩거 등 많은 물리학자들이 이에 대한 탐구를 계속하였고, 결국 미시세계를 설명하는 역학체계가 나오게 되었지요. 우리는 이것을 양자역학 또는 양자물리학이라고 부릅니다.

 

사실 저는 20여년전에 양자역학에 대해 관심을 가졌던 적이 있습니다. 지금은 기억도 희미하지만 관련 저서도 몇 권 읽었지요. 그래서 기초 지식 정도는 갖고있다고 생각해왔습니다. 그러다가 지난 여름에 우연히 유튜브에서 어떤 분의 양자역학 강의를 듣게 되었는데, 하도 재미가 있어서 아직도 매일 출퇴근 길을 이용해 듣고 있습니다. 대략 150시간 분량 정도 들은 것 같은데, 아직도 정확하게 정리는 안되고 있습니다. 솔직히 말해서 잘 모르겠습니다. 그럼에도 불구하고 알면 알수록 더욱 놀랄 수밖에 없는 그런 희한한 학문입니다. 아무튼 이런 공부를 하고 있다는 것이 한편으로는 너무 흥미롭고 또 기분이 묘하기도 합니다.

 

좌우지간 현재 우리 세계는 바로 그 양자역학의 결과물로 가득 차있다고 할 수 있습니다. 반도체, 레이저, 나노기술, 전자현미경, MRI, 스마트폰, 양자컴퓨터 등 전자공학 관련 분야 제품부터 양자화학, DNA, 분자생물학 등에 이르기까지 끝도 없이 많습니다. 우리 인류의 현재와 미래는 양자역학의 발전과 그 결과에 달려있다고 해도 과언이 아닐 정도입니다.

 

그러므로 우리는 양자역학을 어느 정도 공부하고 이해할 필요가 있습니다. 그렇게 되면 여태까지 우리가 알았던 과학 지식에 얼마나 많은 오류가 있었나를 알게 됩니다. 물론 이 세상이 무엇으로 이루어져 있고 또 어떻게 작용하는지도 더 잘 이해하게 되지요.

 

주요내용을 정리할 필요도 있겠으나 너무 길어지게 되고 또 심지어는 더욱 헷갈리게 될 수도 있어서 생략하겠습니다.

 

대신 오늘 서로 다른 두 개의 가상 세계로 여행을 경험해보시기 바랍니다. 한 편으로는 너무나도 큰 우주 바깥으로 여행, 또 다른 한 편으로는 작디작은 물질 안으로의 여행입니다.

 

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  1. 우주 밖으로의 여행

 

   - 우주는 지금으로부터 137억년전쯤에 생겼고 지금도 그 크기가 계속 가속도로 팽창하고 있습니다. 그 안에는 보통 1천억여개의 은하가 있다고 합니다. 망원경이 좋아져서 계속 더 많이 발견되니까 그 숫자도 계속 더 커지고 있습니다. 요즘은 2천억개 정도라고 얘기합니다. 그 많은 은하들 중에 우리 은하와 가장 가깝다는 안드로메다가 약 250만광년 떨어져 있다고 하니 그 크기는 상상을 초월하지요. 그리고 은하에는 대략 2천억개 정도의 별이 있다고 합니다. 그 수많은 별들 중에 하나가 태양이며, 우리가 살고 있는 지구는 바로 그 태양의 주위를 돌고 있는 여러 행성들 중 하나에 불과합니다. 

 

   - 저와 함께 우주여행 한번 해보실래요? 바로 이 파랗고 아름다운 우리 지구에서 우주선을 출발시켜, 우주의 끝까지 가보는 먼 여행입니다. 현재 우주의 끝은 우주가 가속도도 팽창하는 탓에 400억 광년정도 떨어져 있다고 하네요. 한 번 상상해보세요. 우주선이 있고, 그 안에 내가 타고 있고, 출발!!! 조금 후에는 지구가 보이고, 좀 더 있으니까 태양계 전체가 보이고, 우리 은하가 보이고, 안드로메다가 보이고, 계속 또 가니까 알 수 없는 또 다른 은하가 있고 또 그런 은하들이 수없이 계속되고... 

 

     2. 내 안으로의 여행 

 

   - 다른 한 편으로 아주 아주 작은 미시 세계를 살펴봅시다. 사실 우리가 보고 만지고 느낄 수 있는 것들은 모두 거시세계에 존재하는 것들입니다. 미시세계는 실제로는 실재하지만 우리가 느낄 수도 제대로 볼 수도 없습니다. 마치 먼 우주의 세계가 존재한다는 것을 우리가 비록 알고는 있지만 실제로는 비현실처럼 느껴지는 것과 같습니다. 미시세계도 마찬가지로 실제 우리 안에 있기는 하지만 직접 확인할 수는 없습니다. 그래서 먼 우주로 가기 위해서 상상력을 동원할 수밖에 없듯이, 미시세계로 가려고 해도 상상의 힘을 이용할 수밖에 없습니다.  

 

   - 저와 함께 미시세계도 한번 가보실래요? 내 자신을 한번 살펴봅시다. 인간의 몸은 대략 80여개의 장기에 200여개 종류의 세포로 이뤄져 있다고 알려져 있습니다. 전체 세포의 수는 조금씩 차이는 있겠으나 대략 40조개 정도라고 합니다. 세포는 구조적으로 세포막과 그 속안에 핵, 세포질, 미토콘드리아 등이 있으며, DNA, RNA, 단백질 등의 수많은 분자들로 이뤄져 있습니다. 보통 인간 몸에 들어 있는 세포 1개속에는 5백만개부터 2조개 정도의 분자가 있다고 합니다. 그 중에 대충 반 정도는 물 분자이지요. 물 분자 속으로 더 들어가 봅시다. 물 분자는 수소 2개, 산소1개로 이뤄져 있습니다. 그 중 수소 원자를 택해 들어가보죠. 주기율에서 원소기호 1번으로서 우주에서 가장 많은 원자입니다. 질량 기준으로 75%, 숫자로는 90%를 구성하고 있다고 하지요. 수소 원자는 양성자 1개와 전자 1개로 이뤄져 있는데, 부피로 따지면 수소 원자는 6.2x10-31평방미터이고, 양성자는 2.5x10-45평방미터입니다. 비유하면 수소가 지구의 크기라고 가정할 때, 양성자는 지름 200미터에 불과할 정도로 작다는 얘기입니다. 만약 수소 원자 속을 들어가 본다면 99.9999999999996%가 텅 비었습니다. 아무 것도 없는 것과 마찬가지지요. 그 보다 더 작은 소립자의 세계로 들어가 보면 쿼크, 중성미자, 힉스입자 등이 있습니다. 그 이상은 마치 우리가 우주의 끝을 가늠하지 못하듯이 아직은 잘 모릅니다. 

 

이렇게 우리가 보고 만질 수 있는 우리의 몸도 그 안의 미시세계로 들어가보면 아무 것도 없습니다. 내 자신과 내가 보는 것 모두가 하나의 환상에 불과하다고 한번 생각 해보세요. 그리고 그 생각을 확장해보세요. 나는 누구인가? 이에 대해 기도 혹은 명상 해보세요.

 

그리고…나는 무엇을 해야하는가?

 

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