▲ 성수 교수(대전지부 학술부장)▲충남대학교 의학전문대학원     ©편집국

물질이 왜 존재하게 되었는지, 어떻게 존재하게 되었는지는 기원에 관한 또 다른 중요 질문이다. 이는 최근 물리학이 밝히고자 하는 영역의 하나이기도 하다. 물질의 기원에 대해 현재까지 우리가 알고 있는 사실(fact)은 무엇이고 어떻게 해석(interpretation, inference)하고 있는가를 살펴보는 것은 기원에 관한 이해를 깊게 할 수 있다고 생각한다. 결론부터 이야기하자면 물질의 기원에 대해 아직은 잘 모른다는 것이다. 다만 여기에는 빅뱅과 함께 우연히 물질도 발생했을 것이란 가설과 설계자에 의해 발생했을 것이란 가설이 있다. 어느 가설이든 과학으로는 증명이 안 되고 사람마다 철학과 세계관 그리고 믿음에 따라 받아드리는 것이 다를 뿐이다.

여기서는 원자의 기원에 대한 가설을 살펴보고 우연한 발생이 가능한지 다시 한번 생각해 보고자 한다. 

물질의 구성 

과거에도 물질의 구성에 관한 것은 공통된 궁금증이었다. 예를 들어 아리스토텔레스는 불, 공기, 물, 흙으로 물질이 이루어졌다고 주장하였다. 지금 기준으로 보면 틀린 이야기이지만 과학적 실험방법이 없었던 그 당시에 이런 가설은 과학혁명과 같은 주장이었다. 무엇보다도 물질을 구성하는 무엇인가가 있을 것이라는 생각은 창의적인 발상이다, 여러 학자들의 노력이 겹쳐 19세기 돌턴에 이르러 모든 물질은 더 이상 쪼갤 수 없는 원자로 이루어져 있다는 주장이 등장한다. 오늘날 우리가 배우는 화학, 물리는 대부분 돌턴의 원자론의 범주에 있다. 또 멘델레예프는 그 당시 알려진 63종의 원자를 원자량 순서로 배열했을 때 일정한 간격을 두고 주기적으로 비슷한 성질의 원소가 나타나는 것을 발견하였다. 현재까지 110여 개의 원자가 발견된 상태이다. 그리고 원자는 중성자, 양성자, 전자로 이루어졌다는 것도 밝혀내었다. 아직까지 원자(atom)는 물질을 구성하는 원소(element)의 가장 작은 단위로 칭한다.

▲ 그림 1. 물질의 구성. 분자에서부터 쿼크까지     © 창조과학회

그러나 현대과학에 이르러 원자를 더 쪼갤 수는 없을까? 즉, 원자가 과연 물질의 최종 구성 입자인가에 대한 의문이 있었다. 여기에 원자 자체에 대한 실험, 즉 원자를 쪼개는 실험(예, 입자가속기)을 할 수 있게 됨에 따라 무엇이 최종입자인지 더욱 궁금해진 상황이다. 원자핵을 쪼개었을 때 쿼크(quark) 입자가 양성자와 중성자를 구성하는 성분임을 알게 되었다. 

<다음호에 계속>

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