나만의 인생법칙을 찾아라
11. 때로 보이는 것이 전부가 아니다
김상욱, [김상욱의 물리공부] (16) “나와 너는 완벽히 똑같다, 고로 완전히 다르다, 경향신문, 2018년 1월 11일 발췌내용
결국 우리 주위의 물체에 대해 원자 수준까지 내려가서 비교하면 같다는 말은 무의미하다. 결국 겉모습이 완전히 똑같은 물체라도 원리적으로 서로 구분이 가능하다.
사실 무슨 말을 하는지 하나도 못 알아듣겠다. 물리시간에 공부를 좀 해둘 걸 하는 아쉬움이 든다. 그러나 늦지 않았다. 무슨 말인지 이해하려면 물리에 대한 기초부터 알아야 겠다는 생각마저 든다. 어쨌든 내 눈에 실체조차 확인할 수 없는 원자까지 내려가보자.
세상 만물은 원자로 되어 있다. 사람, 나무, 흙, 공기, 스마트폰 모두 원자로 되어 있다. 원자는 원자핵과 전자로 되어 있다. 전자는 완전히 똑같다고 하는 이유가 뭘까? 전자는 물질의 최소단위다. 전자는 색도 모양도 없다. 그 내부에 더 작은 세부구조 따위도 없다. 그래서 모든 전자는 똑같다.
점차 눈에 보이지 않는 요소로 더 분화해서 원자에서 원자핵과 전자로 들어간다. 결국 물질의 최소단위인 전자라는 개념에 도착한다. 모든 물질의 최소단위인데 모든 전자가 같다는 말은 무슨 의미일까? 우리 눈에 보이는 사물은 다 모양과 형태가 다른데 그것을 구성하는 전자가 같다는 의미에 대해서 자꾸 멈칫하고 되 뇌이게 된다.
하나의 전자가 동시에 여러 장소에 존재할 수 있으니 말이다.
모든 전자는 완전히 똑같은데 이렇게 구분하여 불러도 될까? 양자역학에서는 동시에 일어날 수 있다. 마치 전자가 두 장소에 동시에 존재할 수 있는 것과 마찬가지로 말이다.
더 이해가 안 가는 건 전자는 똑같다고 하면서 시공간을 초월해서 동시에 여러 장소에 존재할 수 있다고 한다. 뭐야? 무슨 SF영화의 한 장면도 아니고? 모든 물질의 존재하는 전자는 다 똑같은데 이 전자가 동시에 여러 장소에 존재한다니... 복제품인가? 마치 매트릭스 영화를 다시 봐야하나? 의문이 든다.
양자역학적 상태에 몇 개의 전자가 들어갈 수 있는지를 결정해준다. 전자들의 공간적 배치는 중요하다. 다른 사람과 어떤 관계를 맺고 있느냐가 당신의 평판을 결정하듯이 다른 원자와의 관계가 원자의 특성을 결정한다. 원자는 중심에 엄청나게 작은 원자핵이 있고, 그 주위를 많은 전자들이 둘러싸고 있다. 다른 원자가 보기에는 주변에 있는 전자들만 보인다는 말이다. 결국 전자 배치가 원자의 특성을 결정한다.
즉 모든 전자들이 똑같다는 사실로부터 세상 모든 물질의 특성과 형태가 정해지는 것이다. 우리는 우주의 모든 전자가 완벽하게 똑같기 때문에 존재한다.
전자 그 자체의 의미보다 전자와 원자의 관계에 따라 원자가 결정된다고 한다. 원자는 중심핵이고 그 주위에 둘러싸고 있는 것이 전자이다. 그렇다면 외관상 전자만 보일뿐 원자는 보이지 않는다. 전자는 똑같지만 원자와 어떤 관계를 맺느냐에 따라 전자가 달리 보일 수 있다는 말인가? 전자의 본질보다 전자와 원자의 관계에 따라 보여지는 모양새가 달라진다는 말인 거 같다. 신기하다. ‘나’라는 본질은 변하지 않는데 내가 누군가와 어떤 관계를 맺느냐에 따라 내가 다르게 보인다는 의미로 해석되어진다. 나는 지금 누구와 친밀한 관계를 맺고 있고, 그 누군가는 어떤 사람일까? 그 누군가와 나의 관계를 보면 외관상으로만 드러나는 ‘나’라는 형상을 볼 수도 있겠다. 솔직히 실체는 아니겠지만 말이다.
우리의 대상은 원자같이 물질로 구성된 것이 아니라 물질 위에 덧씌워진 형상일 뿐이다. 형상을 만들려면 재료가 필요하기는 하지만, 그것은 핵심이라기보다 부수적인 것이다. 사실 형상은 공간상에 만들어진 수학적 도형에 불과하다. 추상적 기호란 뜻이다.
원자같이 물질로 구성된 것이 아니다(?) 물질 뒤에 덧씌워진 형상이라면 실체가 아니라 실루엣 같은 것인가? 모양이 있으나 진짜가 아니라는 말 같기도 하다. 잘 모르겠다.
전자는 무엇의 결과물일까? ‘무엇’을 ‘전자장’이라 부른다. 이런 식으로 전자를 기술하는 방법이 ‘양자장론’이다.
양자장론이 보는 세상은 이렇다. 전자장에서 전자가 만들어진다. 전자는 실체가 아니라 전자장이 만들어내는 결과물이다. 전자는 개별적으로 존재하는 것이 아니라 전자장의 일부분에 해당하는 형상에 불과하다. 따라서 모든 전자는 서로 구분할 수 없이 똑같다. 우리가 보는 물질은 그 자체로 실체가 아니라 그 뒤에 숨어 있는 장의 일부분, 형상의 결과물에 불과하기 때문이다.
어렵다. 전자장에서 전자가 만들어지는데 전자는 실체가 아니라고 한다. 우리가 보는 물질은 실체가 아니라 그 뒤에 숨어 있는 일부분, 형상의 일부분에 불과하다고 하는 건 기사를 읽다가 막판에 뒷통수를 맞는 기분이 든다. 뭐지?
마치 실체를 찾으려다 그림자만 밟은 느낌이라고 해야 하나? 나는 원자, 전자, 양자역학에 대해선 전혀 모른다. 그런데 이 기사를 읽으면서 사람의 본질에 대해 생각하게 된다. 인간은 물질로 구성되어 있고 영혼이 있다고 말한다. 물질로 씌워진 육체 속에 마음을 보기 위해 들어갔더니 실제로는 아무것도 뚜렷하게 잡히지 않는다고 해야 하나? 잡으려고 해도 잡히지 않는 마음 혹은 영혼이 떠오른다.
우리는 눈에 보이는 물질과 형상에 집착한다. 그게 마치 사실이고 진실이고 완벽한 증거처럼 느낀다. 오늘 글을 읽으며 내가 보는 게 진짜일까? 그저 어떤 관계로 인해 특징 지어진 형상에 불과한 것일까? 그렇다면 진짜와 가짜의 기준은 무엇일까? 내가 모르는 세계가 너무 많다. 그래서 이해하려고 해도 한계를 느낀다.
때로 보이는 것이 전부가 아니다.
마지막 문장이 마음에 와 닿는다. 내가 평소 보는 걸 당연시했다는 생각이 든다. 내가 보는 것을 넘어서서 보이지 않는 것까지도 볼 수 있는 눈이 있었으면 좋겠다. 눈에 보이는 현상적인 것만 쫓아 살 것이 아니다. 일상에서 보이는 것에 호기심을 가지고 관찰하고 더 세밀하게 바라보는 태도가 필요하다고 느낀다. 내 귀에 들리지 않고, 눈에 보이지 않고, 내가 느끼지 못한다고 해서 존재하지 않는 게 아니다. 내 오감을 넘어선 세계가 있다. 그 넘어선 세계에 관심을 가져보자.
김상욱, [김상욱의 물리공부] (16) “나와 너는 완벽히 똑같다, 고로 완전히 다르다, 경향신문, 2018년 1월 11일
1. 새롭게 알게 된 어휘:
-염기서열: 유전 형질 구성하는 염기의 서열. 디엔에이에서는 아데닌, 구아닌, 시토신, 티민의 순서이다. 인간의 게놈 지도에는 30억 개의 염기 서열이 그려져 있다.
-원자: 물질의 기본적 구성단위. 하나의 핵과 이를 둘러싼 여러 개의 전자로 구성되어 있고, 크기는 반지름이 10－7~10－8cm이며 한 개 또는 여러 개가 모여 분자를 이룬다.
-동위원소: 원자 번호는 같으나 질량수가 서로 다른 원소. 양성자의 수는 같으나 중성자의 수가 다르다.
-양자역학: 입자 및 입자 집단을 다루는 현대 물리학의 기초 이론. 입자가 가지는 파동과 입자의 이중성, 측정에서의 불확정 관계 따위를 설명한다. 1925년 하이젠베르크의 행렬 역학과 슈뢰딩거의 파동 역학이 통합된 이론이다.
-입자: 물질을 구성하는 미세한 크기의 물체. 소립자, 원자, 분자, 콜로이드 따위를 이른다.
-배타원리: 동일한 두 페르미온이 같은 양자 상태에 함께 있을 수 없다는 양자 역학적 원리. 두 페르미온의 총 파동 함수는 입자 간 교환에 반대칭을 이룬다는 원리이다. 양자 역학의 기본 원리. 다수의 전자를 포함하는 계(系)에서 둘 이상의 전자가 절대로 같은 양자 상태를 취하지 않는다는 법칙이다. 1924년에 미국의 물리학자 파울리가 제창하였다.
-도체: 열 또는 전기의 전도율이 비교적 큰 물체를 통틀어 이르는 말. 열에는 금속, 전기에는 금속이나 전해 용액 따위가 이에 속한다.
-부도체: 전도체나 소자로부터 전기적으로 분리되어 있어 열이나 전기를 잘 전달하지 아니하는 물체. 전기의 절연체는 유리ㆍ에보나이트ㆍ고무 따위이고, 열의 절연체는 솜ㆍ석면ㆍ회(灰) 따위이다.
-반도체: 『물리』 상온에서 전기 전도율이 도체와 절연체의 중간 정도인 물질. 낮은 온도에서는 거의 전기가 통하지 않으나 높은 온도에서는 전기가 잘 통한다. 실리콘, 저마늄, 산화 이구리 따위가 있으며 정류기(整流器), 다이오드, 집적 회로, 트랜지스터 따위의 전자 소자에 널리 쓴다.
-전하: 『물리』 물체가 띠고 있는 정전기의 양. 같은 부호의 전하 사이에는 미는 힘이, 다른 부호의 전하 사이에는 끄는 힘이 작용한다. 한 점에 집중되어 있는 것을 점전하라고 하며, 이것이 이동하는 현상이 전류이다.
-전자장: 전기장과 자기장을 아울러 이르는 말. 시간의 흐름에 따라 변화하는 전기장과 자기장은 함께 존재하기 때문에 이와 같이 이른다.
-양자장론: 모든 소립자의 성질이나 그들 사이의 상호 작용을 장이론으로 통일하여 설명하는 이론.
-동위원소: 화학적 성질은 같지만 질량만 다른 원자다.
-전자: 더 이상 나뉠 수 없는 물질의 최소단위다.
2. 나중에 써보고 싶은 어휘
-복제: 본디의 것과 똑같은 것을 만듦. 또는 그렇게 만든 것.
3. 뜻은 알지만 내 글에서 써본 적 없는 어휘:
-질량: 물체의 고유한 역학적 기본량. 관성 질량과 중력 질량이 있다. 국제단위는 킬로그램(kg)
-호명: 이름을 부름.
-형상: 사물의 생긴 모양이나 상태.
-실체: 실제의 물체. 또는 외형에 대한 실상
4. 굶은 글씨로 밑줄 그은 부분은 기사내용 그대로 인용한 문장입니다.