13.5화 보이지 않는 세계의 문을 열다
원소에서 원자로, 눈에 보이지 않는 세계로의 초대
우리가 살고 있는 세상은 눈에 보이는 것들로 가득 차 있습니다.
돌, 물, 공기, 별.
하지만 과학은 언제나 그 ‘보이지 않는 것들’을 궁금해했습니다.
라부아지에가 물질의 질서를 세우고,
멘델레예프가 원소들의 패턴을 찾아냈을 때,
사람들은 한 가지 새로운 질문을 던졌습니다.
“이 원소들은, 더 이상 쪼갤 수 없는 걸까?”
원소의 안쪽을 향한 시선
19세기말, 과학자들은 세상을 이루는 기본 단위인 ‘원소’ 안에도
무언가 더 작고 복잡한 구조가 있을지도 모른다고 생각하기 시작했습니다.
전기가 발견되고, 자기와 빛의 성질이 조금씩 밝혀지면서
그들은 ‘보이지 않는 입자들’의 존재를 감지하기 시작했죠.
그리고 마침내 1897년, 영국의 물리학자 조지프 존 톰슨(J. J. Thomson)이
‘음극선 실험’을 통해 전자(electron)의 존재를 밝혀냈습니다.
이 작은 입자의 발견은 충격 그 자체였습니다.
“원소는 더 이상 쪼갤 수 없는 단순한 입자가 아니다.”
즉, ‘원자(atomos)’는 더 이상 쪼갤 수 없는 것이 아니었다는 뜻이죠.
원자의 모델, 상상의 세계를 그리다
과학자들은 이제 눈으로 볼 수 없는 세계를 상상하기 시작했습니다.
톰슨은 원자를 ‘건포도 푸딩’처럼 생각했습니다.
양전하를 띤 반죽 안에 전자가 박혀 있는 구조였죠.
그 후 러더퍼드(Ernest Rutherford)는 금박 실험을 통해
원자의 중심에 아주 작은 핵(nucleus)이 존재한다는 사실을 밝혔습니다.
전자는 그 주위를 돌고 있었죠.
이 발견은 인류가 처음으로
‘눈에 보이지 않는 세계의 지도’를 그려낸 순간이었습니다.
이제 원자는 더 이상 추상적인 개념이 아니라,
‘모양과 구조’를 가진 하나의 세계가 되었습니다.
눈에 보이지 않지만, 존재하는 세계
이 무렵, 과학은 다시 한번 그 경계를 넓히기 시작합니다.
눈에 보이지 않던 전자, 전류, 자기, 빛…
모두가 서로 얽히며 하나의 커다란 퍼즐을 이루고 있었죠.
원소의 시대는 ‘관찰의 과학’이었다면,
원자의 시대는 ‘상상의 과학’이었습니다.
직접 볼 수 없지만, 보이지 않는 것을 믿고 탐구하는 용기.
그것이 과학이 다음 단계로 넘어가는 첫걸음이었죠.
끝으로
다음은 제14화: 빛은 입자인가, 파동인가?
우리는 이제,
전기와 자기, 그리고 빛의 정체가
하나로 엮이기 시작하는 새로운 시대로 들어섭니다.
보이지 않는 세계의 문을 열자,
빛이 말을 걸기 시작했습니다.
“나는 파동일까, 입자일까?”
보이지 않던 세계를 밝히는 ‘빛의 이야기’로 함께 가봅시다.
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