[물리학] 물 속에 거대한 공간이
참나가 무엇인지 알기 위해서 가장 먼저 말해야 할 것이 우선 나를 둘러싸고 있는 몸뚱어리와 내가 먹는 음식, 그리고 내가 소유하는 물질들이다.
그렇다면 이 물질들의 본체는 과연 무엇인가?
이 물질은 애초부터 어떤 실상(實相)이 있을까?
인도의 고대 경전 바라바가기타나 이것을 정리한 부처님의 말씀부터 알아보자.
우선 반야심경의 핵심이 되는 다음 말부터 알아보자.
舍利子 色不異空 空不異色 色卽是空 空卽是色
사리자 색불이공 공불이색 색즉시공 공즉시색
부처의 화신(化身)이 사아리풋트라, 즉 한자로 표현되는 사리자(舍利子)에게 반야심경을 설할 때 가장 주축을 이루는 단어가 바로 色不異空 空不異色 色卽是空 空卽是色이다.
이를 글자 그대로 번역하면,
' 물은 허공과 다름이 없으며 허공은 물질과 다름이 없으니, 물질이 바로 허공이고 허공이 바로 물질이다 '
이게 도대체 말이 되는가?
물질은 엄연히 물질이고, 이 물질이 없는 빈 공간이 바로 허공인데, 어떻게 허공과 물질이 같다는 말인가?
그러나 이걸 이해하지 못해가지고서는 결코 부처를 믿어 성불할 수도 없고, 예수를 믿어 천국에 살 수도 없으며, 천부경을 공부해 신선도 될 수가 없으니, 가장 중요한 열쇠가 여기에 있다.
이를 큰 스님들은 말한다.
" 여기 빈 땅 위에는 아무 것도 없다. 그러나 어떤 인연으로 나무 씨가 떨어져 나무가 생기고 이 나무는 엄청나게 커진다.
즉 그 빈 공간은 물질이 된 것이다. 그러나 세월이 흘러 이 나무가 죽어 없어지면 다시 공간으로 돌아가니 공간과 물질은 다름이 없다. 이는 사람도 같고 모든 우주 삼라만상이 모두 그렇다. "
매우 그럴 듯한 말이다.
그러나 필자는 물론 모든 독자들은 이 말에 만족할 것 같지가 않아 논리적인 과학적 이론으로 말한다.
항상 말하듯이 과학이란 신의 섭리를 찾아가는 논리적이고 실증적인 학문이니, 이 부분의 설명은 물리학으로 설명한다.
한 컵의 물속에도 거대한 공간이
퀴즈 하나를 낸다.
서울서 부산까지 기차가 달린다.
그런데 이 기차는 철도도 없는 허공을 200m인가 300m를 뛰어 넘어가는 도깨비 구간이 있다 한다. 이 철도가 없는 구간이 어디 인가? 이는 철도의 도막과 도막을 이은 틈새가 바로 철도가 없는 구간이다.ㅎㅎ
여기에 나무 토막 하나가 있다.
이 나무토막은 엄연한 물질이고 허공이 아니다.
그러나 누구든 이 나무토막에 못을 박아보라. 틀림없이 못이 박힐 것이다.
그리고 못을 빼보라. 그러면 못 자국이 남을 것이다. 즉, 허공이 생긴 것이다.
그렇다면 애초 나무토막 속은 물질로 가득 찬 것 같았어도 실은 공간과 섞여 있었다는 말이고, 이 공간은 못을 박음으로써 옆으로 밀려났던 것이다.
이번에는 시멘트나 돌에 강한 못을 박아본다.
마찬가지로 시멘트나 돌 속에도 공간이 있다.
그럼 이번에는 물이 가득 찬 물컵에다 못을 박아본다.
물론 물이 넘칠 것이다.
그러나 소금이나 설탕을 한 숫갈 퍼서 조금씩, 조금씩 넣어보라.
물은 조금도 넘치지 않는다.
그렇다면 그 소금과 설탕은 어디로 갔단 말인가?
물론 물에 녹아 없어졌겠지. 그러나 소금이나 설탕도 어떤 양을 가지고 있었으니 녹아 없어진대도 그 양들은 물의 부피를 늘게 하여 물이 넘쳐야 할 것 아닌가?
애초 물은 촘촘히 모여 있어 그 물 입자들 사이에 어떤 공간도 없을 듯하다.
그러나 흐르는 물이 아닌 어항에 물을 자주 갈아주지 않거나 기포기를 달아주지 않으면 물고기는 질식해 죽고 만다.
이는 물의 입자 사이에 포함되어 있던 공기가 물이 침전됨으로써 없어진다는 말이고, 그래서 물고기는 입을 벌려 헐떡이다가 결국 죽는다.
물의 입자와 입자 사이에는 엄청난 공간이 있다. 이 공간 속에 공기나 위에서 말한 소금이나 설탕의 입자가 숨어들 틈이 있었다는 것이다. 이는 마치 자갈 한 바케츠는 자갈로만 꽉 차 있는 것이 아니라, 엄청난 공간이 있는 것과 같다. 따라서 한 컵의 물 속에도 엄청난 공간이 있고, 바닷물 속에도 엄청난 공간이 있는 것이다.
그러나 이것으로 물질이 허공이라는 말은 성립되지 않는다
물의 입자는 분명한 물질이고, 이는 허공이 아니기 때문이다.
원자는 엄청난 허공덩이다
우리가 보고 만지는 물질들은 모두 원자로 이루어졌다.
물질 중에 그 원자가 가장 조밀하게 이루어진 물질은 납인데, 이는 금이 몇 백만 년인지 몇 억년이 지나면 납으로 변한다고 한다. 그러니까 방사선 촬영을 할 때 이 방사선을 쪼이지 않으려면 납의 장벽을 만든다.
그러나 이 납도 완전하게 그 원자가 붙어 있는 것은 아니다.
원자는 가운데 핵이 있고, 그 주위를 전자가 돌고 있다는데, 엄밀히 말하면 전자가 도는 게 아니라 원자의 범위 안에 전자란 놈들이 불규칙적으로 몇 백억만 분의 일 초 동안에 나타났다 없어졌다 하는 것뿐이다.
원자의 크기를 축구공만하다고 비유한다면 이 핵의 크기는 파리똥만하고, 전자은 그 질량이나 부피는 무시해도 될 정도이다.
그리고 그 사이는 모두 허공으로 채워져 있다.
이 거리를 천문학으로 비교해본다.
천문학에서 별과 별 사이는 엄청 멀고도 멀다.
이 태양들이 모여서 소용돌이 치는 것이 은하계이고, 우리 은하게에서 가장 가까운 안드로메다 성운에 가려면 1초 동안에 지구를 7.5 바퀴 돈다는 광속으로도 5 만년을 가야 한다니, 그 거리가 얼마인지 상상이 될 거다.
천문학자들은 말한다.
한 번 쏘면 영원히 갈 수 있는 대포로 우주 아무데나 방향을 잡고 쏜다면 그 대포알이 어느 별에 가서 맞을 확률은 거의 제로에 가깝다고 한다. 왜냐하면 그렇게 촘촘히 박힌 것처럼 보이는 별이라 해도 실은 엄청나게 성글게 위치하고 있기 때문이다.
현대 물리학자들은 말한다.
원자 내를 천체에 비교하고, 거기에 그와 같은 대포를 쏜다면 그것 역시 어느 입자에 가서 맞을 확률은 천체와 마찬가지라고...
이와 같이 원자는 허공으로 채워져 있고, 그 입자들만 모아놓는다면 이 역시 축구공과 파리똥 차이가 된다.
그러나 파리똥인 핵도 일단 물질이 아닌가?
그러나 이 파리똥을 분해해보면 이 역시 원자와 같이 허공뿐이다.
그리고 이 핵 속에 어쩌다 포함된 소립자들을 또 분해해보면, 이젠 쿼크 6개가 되는데 이는 일종의 에너지에 불과하다.
그렇다면 위에서 말한 色卽是空, 즉 물질은 허공이라는 말이 물리학적으로 증명이 된다.
그렇다면 空卽是色, 즉 허공이 물질이란 말은 어떻게 성립되는가?
이는 물질이 허공이니 허공이 물질이란 말로 해석할 수도 있지만, 또 물리학자의 말을 들어보자.
영국의 저명한 물리학자 디랙은 말한다.
모든 소립자들은 허공으로부터 어떤 감마선이 조사되면 태어난다.
그러므로 진공은 물질의 어머니이다.
다른 이론을 또 보자
지금 우주의 존재는 하블의 적색편이(赤色偏移)에 의하여 하나의 점에서 폭발하여 점점 커지고 있다는 것이 증명되었다.
'적색편이'란 마치 기차가 양쪽에서 달려올 때 서로가 경적을 울리면 다가올 때는 그 소리가 압축이 되어 짧아지지만 서로 멀어질 때는 그 소리가 늘어나 길어지는 것처럼, 빛 역시 이와 같아서 먼 다른 은하계로부터 오는 빛을 분석해보면 그 별과의 거리가 멀어지는지 가까워지고 있는지는 물론, 그 은하계 와의 거리도 알 수 있다는 이론이다.
여기서는 주로 붉은 색을 쓰기 때문에 붉은 색의 변이로 보아 우주가 팽창되는지 축소되는지 알 수 있다는 것이다.
그렇다면 현재 우주는 확장되고 있긴 하나 언젠가는 다시 찌부러들 것이고, 그렇다면 언젠가는 다시 파리똥보다 더 적은 점으로 환원할 것이다. 그렇다면 지금 그 태양과 은하계 등 그 거대한 우주는 어데로 간단 말인가? 그 파리똥 속으로 들어간단 말인가? 그렇다면 지금 우리가 말하는 소위 물질은 과연 어디에 있는 것인가?
이것을 불교에서는 성주괴공(成住壞空)이라 한다.
즉, 이 우주는 만들어지고 머물다가 무너지고 결국 공(空)으로 돌아가며, 다시 그 공에서 다시 우주가 태어나니, 과연 지금 우리가 보고 만지고 또 다이아몬드나 금 같이 탐내는 물질이라는 것의 실체가 있는가?
실체가 없는 것은 도깨비와 같은 것이다.
그러니까 이 세상은 모두 도깨비와 같이 헛되고 헛된 것으로 이루어졌다는 것이다.
참으로 과학이란 있지도 않았던 상고시대 바라바가기타나 대략 3천 년 전 부처님 말씀이 무섭다.
그러나 여기는 물리학 교실도 아니고 천문학 교실도 아니니, 이들 이론을 비유를 들어가며 가급적 재미있게 쓰려 한다.
현미경으로 남의 피부의 일부라도 좋고 먼지 하나라도 좋으니 아무 물질이나 들여다보기로 한다 .
먼지 한 알에도 저 광대무변한 우주와 마찬가지로 거대한 은하계가 있고 태양계도 있으며,
지구와 같은 혹성도 있고 사람과 같은 생물도 살고 있다고 해도 과언이 아닌 세계가 펼쳐져 있는 것이다 .
누구나 물질이란 한 종류의 원자로 만들어지니 원소(元素 element)이거나 몇 종류의 원자로 만들어진 화합물(化合物)이라는 것을 잘 알고 있을 것이다 .
그러나 이렇게 뻔한 상식도 정확한 표현은 아니다 . 예를 들면 빛은 원소도 화합물도 아닌데 분명한 일종의 물질이다. 그러니까 희미한 별빛까지도 물질로 보았을 때, '허공은 물질이다(空卽是色)'라는 말이 성립될 수도 있을 것 같다 .
고대 인도의 바라문교, 자이나교, 불교 등에서는 물질의 원소를 4가지로 나누어 지수화풍(地水火風)
소위 사대(四大)라는 것으로 분류했다 . 이 사대가 십이연기에 의하여 생성되었다가 소멸되는 것으로 설명했다 .
그 당시 사람들로서는 참으로 논리적이며 위대한 발견이었으며, 이것이 소원물질(素原物質)을 찾는 현대물리학의 기초가 되었다 해도 과언이 아니다 .
그 후 B.C 5세기쯤
'물질은 어디까지 분해해도 물질이라는 연속체인가?
그 이상은 세분할 수 없는 물질의 최소단위가 있단 말인가? 있다면 그것이 과연 무엇인가?'
를 생각하기 시작했다. 이 문제를 그리스 사람 류기포스(leukippos)와 데모크리토스(demokritos)는 더 이상 분해할 수 없는 물질의 최소 단위가 있다고 생각하고, 그것을 아토마(atoma)라고 불렀다.
이것이 지금 우리가 알아보는 '원자'라는 것이다.
당시 그들은 어떤 실험을 거쳐서 발표한 것이 아니고, 순전히 논리적인 추상으로 설명했지만 신비하게도 현재의 원자론과 일치하고 있으며, 다만 '몇 종류의 원자가 결합하여 분자(分子molecule)를 만들고, 그 분자가 모여 물질을 만들고 있으므로 어떤 성질을 가진 물질의 물질 구성의 최소 단위는 분자이다'하는 분자론이 빠져 있는 것 뿐이다.
이것을 18세기 영국의 돌튼(Tohn.Dalton)과 이탈리아의 아보가드로(Amedea.Avogadro)가 실험하고 수정 발표한 것이다. 이렇게 물질은 대개는 분자로 구성되며, 분자는 몇 종류의 원자가 화합한 것이라고 밝혀졌으며, 물질 가운데는 철, 알미늄, 탄소 등의 고체상태의 원소처럼 분자를 만들지 않고 한 종류의 원자로 구성된 것도 있으며, 산소, 질소, 수소 등 기체상태의 원소는 같은 종류의 원자가 두 개 화합하여 분자를 만들고 있는 것도 있다 .
이렇게 볼 때 원자는 분명 모든 물질의 소원물질(素原物質)처럼 더 나눌 수 없는 것으로 되어 있으며, 화학반응에서도 더 이상 나눌 수 없는 것으로 밝혀졌다.
그러나 물리학자들은 참으로 끈질기게 물고 늘어져, 이 원자를 물리학적 실험에 의하여 더 나눌 수 없는 것이 어떤 구조를 가진 조합물의 복합체라는 것을 기어이 밝혀냈다.
그리고 이것을 기체 속의 전기반전현상의 연구에 의하여 증명했다.
' 분자와 원자는 전기적으로 중성이다. 따라서 분자의 모임인 기체에는 전기가 흐르지 않을 것이다. 그러나 기체 속에 전기가 흐르고 있는 것은 무슨 이유인가? '
이것을 영국의 J. J, 톰슨(J.J Tomsom)이 풀었으며, 더 이상 분해할 수 없다는 원자도 분해하게 된 것이다.
즉, '분자나 원자는 전기를 가진 두 부분으로 나누어져 있으며, 그 나뉘어져 있는 한 쪽은 그 질량이 한 쪽보다 훨씬 작고 음전기를 가졌으며 이것을 '전자 (electron)'라 한다.'는 것이다. 이 전자란 '전기량의 최소값을 갖는 가장 질량이 작은 입자'란 뜻으로, 그 질량을 그람 단위로 나타내면 소수점 이하에 0 이 27개나 붙는 아주 미세한 것 중의 미세한 것이다.
이것이 현재 우리가 현대 생활에서 빼놓고 살 수 없는 과학의 꽃인 전자산업의 주인인 것이다.
그러면 그 '전자를 뺀 나머지 한 쪽'은 무엇인가? 그 상대 쪽은 당연히 양전기를 가지고 있는 전자에 비해 그 질량이 매우 크며 전 원자의 질량을 거의 다 가지고 있는 그 공포의 '원자핵'이라는 것이다.
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