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「질량보존의 법칙」 얼마나 알고 있는가
  • 권우상
  • 승인 2019.05.14 14:05
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권우상 명리학자. 역사소설가

18C 과학자 「앙투안로랑 라부아지에」는 물질의 무게에 대해 연구하였다. 화학 반응이 일어난 후에 생성된 물질의 중량이 원래 성분들의 무게를 합한 것과 같다는 것을 그는 알게 되었다. 예를 들면, 산소로 종이를 태우면, 그로 인해 생긴 재와 가스의 무게가 원래의 종이와 산소의 무게와 같다. 「라부아지에」는 「질량 보존 혹은 물질보존」의 법칙이 있다고 제안하였다. 1910년에 「브리태니카 백과 사전」에서는 이렇게 설명하였다. 「물질은 창조할 수도 없고, 파괴할 수도 없다. 적어도 그 당시에는, 그 말이 합리적인 것 같았다. 하지만 1945년에 일본 히로시마 상공에서 원자 폭탄이 폭발하면서 「라부아지에」의 법칙에 결함이 있음이 공개적으로 드러났다. 우라늄의 임계 초과 질량이 폭발하는 동안 다른 종류의 물질들이 형성되는데, 그것들의 질량을 합해도 원 우라늄의 질량보다는 적다. 질량의 손실이 있는 이유는 무엇일까? 우라늄의 질량 중 일부가 어마어마한 에너지의 폭발로 전환되기 때문이다.

1952년에 열핵 폭탄(수소폭탄)이 폭발하면서, 「라부아지에」의 물질 보존의 법칙에 또 다른 문제가 생겼다. 이번 폭발에서는, 수소 원자가 결합하여 헬륨이 되었다. 하지만 그렇게 생긴 헬륨의 질량은 원래의 수소의 질량보다 적었다. 수소의 질량의 일부가 폭발 에너지로 전환된 것이다. 일본 히로시마 상공에 투하된 원폭보다도 폭발의 규모가 훨씬 더 파괴적이었다. 이러한 폭발로 증명되었듯이, 적은 양의 물질이 막대한 양의 에너지를 발산할 수 있다. 물질과 에너지의 이러한 관계는 인간을 계속 살아 있게 해주고, 인간의 건강을 유지시켜 주는 태양의 힘에 대한 설명이 된다. 그렇다면 물질과 에너지는 어떤 관계일까? 약 40년 앞서 1905년에 「아인슈타인」은 물질과 에너지의 관계를 예언하였다. 많은 사람들이 그가 만든 방정식 E=mc2을 알고 있다. 「아인슈타인」이 그 관계를 공식으로 나타내자, 다른 과학자들도 태양이 어떻게 수십억 년 동안 계속 빛을 발해 왔는지를 설명할 수 있게 되었다. 태양 내에서 열핵 반응이 계속 일어나고 있는 것이다. 태양은 이러한 방법으로 매초, 약 5억 6400만 톤의 수소를 5억 6000만 톤의 헬륨으로 전환시키고 있다. 이것은 약 400만 톤의 물질이 태양 에너지로 전환되고 있음을 의미하며, 그 중의 극히 일부만 지구에 도달해서 생명을 유지시켜 주고 있다.

중요한 사실은, 그러한 반응을 반대로 일으키는 것 역시 가능하다는 것이다. 「원자보다 작은 입자가 고속으로 충돌하여 더 무거운 새로운 입자를 형성할 때 에너지는 물질로 변한다」라고 「월드북 백과사전」은 설명한다. 과학자들은 입자 가속기라는 거대한 기계를 사용하여, 제한된 규모로나마 이러한 일을 해낸다. 입자 가속기 내에서, 원자보다 작은 입자들이 엄청난 속도로 충돌하여 새로운 물질을 만들어 낸다. 「우리는 우주의 기적 중 하나를 재현하고 있는 것이다. 즉 에너지를 물질로 전환시키고 있는 것이다」 노벨상 수상자인 물리학자 「카를로 루비아」 박사의 설명이다.

성서는 과학 교과서가 아니지만 결코 시대에 뒤떨어지지 않으며, 과학적 사실과 일치한 지식이 담겨 있다. 사막에서는 햇볕이 타는 듯이 작열한다. 반면에 지구의 다른 지역에서는 추운 겨울이 가고 나면 햇볕 덕분에 따뜻함을 느끼게 된다. 태양열은 기후와 계절에 영향을 주는 주된 요인 가운데 하나다. 지구 전역에서 계절이 나타나는 양상은 다양하다. 우리는 봄철에 나무들과 꽃들이 깨어나는 것을 보면서, 활기를 갖게 하는 그 계절의 신선함을 즐긴다. 또한 가을철에는 나뭇잎들이 색깔을 바꾸며 눈부시게 아름다운 모습을 연출한다. 겨울에 눈 덮인 숲을 바라볼 때면 마음이 평온해짐을 느낀다. 계절이 생기는 이유는 지구의 기울기 때문이다. 지구의 자전축은 지구의 공전 궤도면에 대해 약 23.5도 기울어져 있다. 만약 지구의 자전축이 기울어져 있지 않다면 계절은 없을 것이다. 계절의 순환의 이면을 살펴보면 창조주의 손길이 작용하고 있음을 알 수 있다. 시편(74 : 17) 필자는 창조주 여호와에 대해 적절하게도 이렇게 언급하였다. 「땅의 모든 경계를 정하신 분도 당신, 여름과 겨울 그것들을 지으신 분도 당신이다」

권우상  ktn9200@naver.com

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