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보이지 않는 세계
요한복음 1장에 “한 처음에 말씀이 계셨다. 말씀이 하느님과 함께 계셨는데 말씀은 하느님이셨다. … 모든 것이 그 분을 통하여 생겨났고 그 분 없이 생겨난 것은 하나도 없다. 그 분 안에 생명이 있었으니 그 생명은 사람들의 빛 이었다”라고 기록되어 있다. 여기서 ‘한 처음’이란 시작을 말하는 것이요, ‘말씀’이란 하느님의 창조의지이자 의사표현이다. 예수님이 누구인지 정확하게 표현한 구절이며 예수님이 생명이요 빛의 원천이심을 밝힌 것이다.
실제로 과학적으로 봐도 ‘빛과 생명’은 이 세상 모든 것의 원천이다. 따라서 인간이 신앙을 가지는 것은 당연한 것이다. 신앙은 ‘이것 혹은 저것’을 고르다가 선택할 수 있는 그런 성질의 것이 아니다. 인간이라면 당연히 세상 모든 것의 원천인 주님을 따라야 하기 때문이다.
과학상식을 가진 사람이라면 누구나 모든 물질이 원자의 결합으로 이루어졌다는 것을 안다. ‘우물 안 개구리’인 인간은 아무리 정교한 전자현미경을 사용한다고 해도, 원자보다 작은 소립자 세계는 볼 수 없다. 소립자는 입자 가속기로 궤적을 추적하고 계산해낸, 상상하고 추론할 수 있는 존재일 뿐이다.
오늘은 이 작은 미시세계로의 여행을 떠나보자. 원자핵이 양성자와 중성자로 이루어졌고 양성자와 중성자는 쿼크로 이루어졌다는 사실이 확인된 것이 20세기 후반이다. 중성자는 전기적으로 +⅔인 위 쿼크 한 개와 -⅓인 아래 쿼크 두 개가 합하여 생겨났고 전기적으로 0이다. 양성자는 +⅔인 위 쿼크 두 개와 -⅓인 아래 쿼크 한 개가 합하여 만들어졌고 전기적으로 +1이다. 또 이들은 빨강, 초록, 파랑이라는 양자색역학 방법을 거쳐 글루온과 상호작용을 하며 결합한다는 것도 알아냈다. 우주만물은 모두 이렇게 위, 아래에 걸쳐 이상한 쿼크로 이루어져 있다. 쿼크는 많은 소립자들과 서로 작용하고 배합하여 원자를 이루고 물질의 근본이 되고 있다.
이 세상 물질의 근본인 소립자는 질량을 에너지의 단위로 환산하여 표기한다. m=E/C²로 표현하면 너무 작아서 E=mC²(에너지는 빛의 속도에 제곱한 값에 질량을 곱한 값)라는 거대한 에너지로 환산하여 사용한다.
다시 말해서 우주 근본 물질이 탄생하고 소멸하는 데는 ‘빛의 속도’(빛은 1초에 약 30만km를 간다)에 제곱을 곱한 엄청난 에너지가 필요하고, 그 엄청난 에너지를 방출하면서 별과 태양에서는 원소들이 탄생한다. 이러한 창조 에너지는 태초부터 지금까지 이어져 밤에는 별빛으로 전해오고, 낮에는 햇빛으로 전해오고 있다.
미국의 물리학자 파인만은 빛의 움직임, 간섭, 회절, 굴절 등 거시현상을 양자역학적으로 표현하였고, 거시적 확률이 고전적 파동역학과 훌륭하게 일치함을 보여주었다. 미세한 광자가 전자에 흡수되고 방출되는 확률 진폭의 합과 곱으로 표현하면서 소립자의 세계와 거시세계를 연계시킨 것이다.
다시 말해서 우리 눈으로 보는 현상은 미시 광자와 소립자의 상태 확률 진폭의 종합일 뿐이라는 것이다. 그리고 미시세계에서는 상상을 초월하는 일이 일어나고 눈에는 보이지 않을 뿐이라는 것이다. 파인만은 “눈에 보이는 것만이 실재라면 세상은 당장 와해될 것이다”고 말하면서 “확률 진폭이 왜 이렇게 표현되는지 설명할 길이 없다.
우리는 알면 알수록 간단한 사실조차 설명이 불가능해지며, 우주는 신비로워진다”고 하였다. 파인만이 그랬던 것처럼 물리학자는 사실 이 세상의 물리적 작용에 대해 있는 그대로를 표현할 뿐, 그렇게 되는 이유를 설명하지는 못한다.
과학자들은 빛이 광자라는 극히 작은 입자로 이루어졌고 전자에 흡수되기도 하고 방출되면서 적외선, 빨강, 노랑, 파랑, 보라, 자외선 등 각종 주파수를 갖는 파동의 성질을 나타내며 만물의 특성을 변화시키는 것도 밝혀냈다. 오늘도 빛이 산란하여 수없는 광자가 튀어나오며, 비가 오고 갠 하늘 건너편에 무지개가 하늘을 가르고 있다.
하느님은 태초부터 보이는 물질 세계 너머 보이지 않는 세계를 채색하셨다. “나는 세상의 빛이다. 나를 따라오는 사람은 어둠 속을 걷지 않고 생명의 빛을 얻을 것이다.”(요한 8, 12)
예수님은 세상의 빛이다. 그 분은 창조이시고, 인간이 따라 살아야하는 정의의 길이다.
국일현(그레고리오, 대전 공주 중동본당, 원자력연구원 연구위원, 한국방사선산업학회장)
[가톨릭 신문, 기사입력일 : 2007-12-09]
