원자는 왜 보이지 않는가
원자는 왜 보이지 않는가 — 나는 가끔 이런 생각을 한다. 가장 중요한 것들은 대개 눈에 보이지 않더라는 것. 한 사람을 평생 지탱한 성실함도, 부모가 자식에게 쏟은 마음도, 눈으로 본 적은 없다. 다만 그 결과로 흔들리는 것들을 보고 짐작할 뿐이다. 원자가 그러하듯, 세상을 떠받치는 것은 보이지 않는 곳에 있었다. 보이지 않는다는 것은 없다는 뜻이 아니다. 다만 우리가 보는 방식이 아직 그것에 닿지 못했을 뿐이다.
손에 쥔 돌도, 마시는 물도, 숨 쉬는 공기도 모두 원자로 되어 있다고 배웠다. 그런데 우리는 평생 단 하나의 원자도 눈으로 본 적이 없다. 세상 모든 것을 이루는 그 작은 알갱이는, 왜 우리 눈에는 끝내 보이지 않는 것일까. 작아서일까, 아니면 다른 이유가 있는 것일까.
2,400년 전 그리스의 데모크리토스는 빵을 자르고 또 자르는 상상을 했다. 끝없이 자를 수는 없을 것이다. 더는 쪼갤 수 없는 마지막 알갱이가 있을 것이다. 그는 그것을 "아토모스(쪼갤 수 없는 것)"라 불렀다. 증거는 없었다. 오직 생각의 끝까지 밀어붙인 추론뿐이었다. 그 뒤로 2천 년 동안, 원자는 증명도 부정도 되지 못한 채 철학자의 머릿속에만 머물렀다.
1905년, 한 특허국 직원이 답을 내놓았다. 아인슈타인은 물 위에 뜬 꽃가루가 끊임없이 떨리는 현상(브라운 운동)을 설명했다. 보이지 않는 물 분자들이 사방에서 꽃가루를 두드리고 있기에 그것이 떨린다는 것이다. 눈에 보이지 않는 것의 존재를, 눈에 보이는 떨림으로 증명한 것이다. 원자가 보이지 않는 이유는 단순했다. 가시광선의 파장보다 수천 배 작아, 빛이 원자에 닿지 못하고 그냥 지나쳐 버린다. 본다는 것은 빛이 부딪혀 돌아오는 것인데, 원자에는 빛이 부딪히지 않는다.
- 반도체 칩 하나에는 원자 수십 개 폭의 회로가 새겨진다. 우리가 쓰는 모든 전자기기는 보이지 않는 원자의 배열을 다루는 기술 위에 서 있다.
- 주사터널현미경은 빛 대신 전자의 흐름으로 원자 하나하나의 자리를 더듬어, 마침내 원자의 "모습"을 그림으로 그려냈다. 본 것이 아니라, 더듬어 그린 것이다.
- 의학의 MRI도, 원자핵이 자기장 속에서 미세하게 흔들리는 신호를 읽어 몸속을 들여다본다. 보이지 않는 원자가, 보이지 않는 우리 몸속을 보여준다.
나는 가끔 이런 생각을 한다. 가장 중요한 것들은 대개 눈에 보이지 않더라는 것. 한 사람을 평생 지탱한 성실함도, 부모가 자식에게 쏟은 마음도, 눈으로 본 적은 없다. 다만 그 결과로 흔들리는 것들을 보고 짐작할 뿐이다. 원자가 그러하듯, 세상을 떠받치는 것은 보이지 않는 곳에 있었다. 보이지 않는다는 것은 없다는 뜻이 아니다. 다만 우리가 보는 방식이 아직 그것에 닿지 못했을 뿐이다.
