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by 안영회 습작 Dec 19. 2021

물질의 원소는 원자인가?

육아로 함께 배우는 과학 IV

젤리는 고체인가 액체인가? 이후 한달 정도 시간이 흘렀다. 포기한 것은 아니고 다시 동력(?)이 채워지길 기다린 시기같다. 박문호박사님 월말김어준 강의 지난호를 처음부터 다시 들으며 메모한 내용이 글쓰는 동기임을 밝혀둔다.

아이가 아내가 사준 원자와 분자란 책을 가끔 읽는다. 그래서 종종 듣거나 하는 대화들이 있다. 그리고, 박문호박사님의 월말김어준 강의 첫회를 다시 읽으면서 핵과 원자 등의 어휘를 듣는다. 학창시절 다룬 일이 있겠으나 모두 뿌연 기억뿐이라 아이와 대화 소재로 삼고 동시에 순수하게 과학을 배우는 마음으로 기초 개념을 다시 살핀다.

원자와 원소는 어떻게 다른가?

둘은 어떤 차이가 있나? 구글링 했더니 설명이 등장한다.

원소(element)는 물질을 이루는 기본적인 성분을 나타내는 말로 추상적인 의미이고, 원자(atom)는 물질을 이루는 가장 작은 입자라는 개념으로 셀 수 있고 구체적입니다. 이를테면 물 H2O가 있다면 이를 구성하는 원소는 수소와 산소입니다. 하지만 이를 구성하는 원자는 ‘수소 원자 2개와 산소 원자 1개다’라고 말합니다. 이 때는 원소라는 말은 부자연스러운 것이죠. 동위원소(동위원자라고는 하지 않죠)의 경우에도 양성자의 수는 같고 중성자의 수만 다를 때 이는 서로 다른 원자인 것이죠. 하지만 같은 원소입니다.

여기서 원소를 나타내는 영어 단어인 element를 위키피디아에서 찾아보면 추상적인 의미란 표현을 바로 체감할 수 있다. 일단 표제어가 노트북 화면 하나에 담기지 않을 정도로 많다. 많은 쓰임새로 다양한 분야에서 쓰이는 추상적인 말이다. 비단, 과학을 넘어서서 철학, 종교, 사업(Business), 음악 등의 영역에서도 활발히 쓰이는 표현임을 알 수 있다.

출처: https://en.wikipedia.org/wiki/Element

반면에 Atom은 바로 일대일대응하는 페이지가 등장한다.

원자(Atom)란 무엇인가?

카오스재단의 설명과 위키피디아 정의를 비교해본다. 우선 카오스재단의 정의는 이렇다.

원자(atom)는 물질을 이루는 가장 작은 입자라는 개념으로 셀 수 있고 구체적입니다.

다음으로 위키피디아 정의를 한 단락만 취하면 아래와 같다.

An atom is the smallest unit of ordinary matter that forms a chemical element. Every solid, liquid, gas, and plasma is composed of neutral or ionized atoms. Atoms are extremely small, typically around 100 picometers across. They are so small that accurately predicting their behavior using classical physics—as if they were tennis balls, for example—is not possible due to quantum effects.

관련 글자를 기준으로 정보량을 맞춰가며 대응하는 단어 쌍을 만들어본다.

물질을 이루는 가장 작은 입자 = the smallest unit of ordinary matter

정보량을 맞춘 문장만 추리면 한 문장남 남는다.

An atom is the smallest unit of ordinary matter that forms a chemical element.

또한, 위키피디아에는 셀 수 있고와 구체적에 대응하는 영단어는 검색할 수 없었다. 하지만, 카오스재단의 '예를 들어...' 이하와 위키피디아의 두번째 문장 이후의 설명 방식은 유사한 범주의 내용을 다룬다고 볼 수도 있다. (이 정도에서 정의는 패스)

물질의 원소는 원자인가?

자, 이제 원소와 원자의 차이는 알았다. 그러면 질문을 바꿔보자.

물질의 원소는 원자인가?

구글링을 해봤다. 가장 먼저 등장하는 문서는 중학교 교과서로 짐작되는데, 아래와 같은 문장이 들어있다.

물질을 이루는 기본 성분은 원소이다. 모든 원소는 그 물질을 구성하는 단위 입자들이 모여서 이루어지는데, 이를 그 원소의 원자라고 한다.

문제는 같은 문서 원자를 원소라고 단정할 수 없게 만드는 문장이 있다는 사실이다.

많은 과학자들의 연구 결과 원자는 더 작은 입자로 이루어져 있음이 밝혀졌다.

교과서를 따라가지 말고, 질문으로 되돌아가보자. 질문 입장에서 교과서는 늪으로 가는 듯한다. 다시 구글링 결과로 돌아와보니 한글 위키피디아에서 무시했던 표현이 눈에 띈다.

일상적인 물질을 ...

앞서 인용한 영문 위키피디아에서 ordinary matter의 수식어 ordinary에 해당하는 일상적인이다. 위키피디아가 (과학이니) 엄밀히 정의했다고 가정하고, 다음과 같이 질문을 하고 스크롤을 하면 단서를 찾을 수 있다.

일상적이지 않는 물질도 있다는 말인가

입자(particle)의 등장

몇 군데서 찾을 수 있지만, 위키백과의 아래 문장을 인용한다.

"더 이상 나누어지지 않는 것"이라는 원자의 어원이 무색하게, 현대 물리학에서는 원자도 전자, 양성자, 중성자 등의 아원자 입자들로 구성되었다고 말한다.

과학이 원자를 증명하기 전에 서양이 자랑스러워하는 그리스 시대부터 그 말을 썼다. 그걸 바꿀 수는 없다. 개발자라면 이미 배포된 코드가 널리 쓰이고 있으면 얼마나 수정하기 어려운지 안다. 하물며 전지구적으로 인류의 역사내내 퍼트린 말인데, 1897년 영국의 과학자 조지프 존 톰슨이 원자보다 작은 무언가를 발견했다고 해서 이미 쓰고 있는 말을 바꿀 수는 없었으리라.

그렇다면 다른 말을 써야지. 위키백과 원자 페이지에서 '입자'를 키워드로 단어 브라우저 찾기 명령을 실행해보면 55개의 단어가 등장한다. (영문 위키피디아에서 비슷하게 particle을 찾으면 atom 페이지에서 79건 등장)

그렇게 발견한 입자를 따라가면 입자물리학 페이지를 찾을 수 있고, (소립자 물리학의) 표준모형이라는 페이지로 흘러(?)갈 수 있었다.