원자 (ATOM) [3부작]

 

다큐소개 :  Science Documentary published by BBC and presented by Jim Al-Khalili in 2007

이론 물리학자인 Jim Al-Khalili이 직접 나와서 설명하는 다큐로 총 3부로 이루어져 있습니다. 일반인들이 보는 다큐이므로, 되도록이면 쉽게 설명했을꺼라 생각하는데, 아무래도 관련 지식이 없으면 조금은 어렵지 않나 생각합니다. ..

1부는 양자역학의 탄생 과정을 다루고 있습니다. 원자가 발견된지 100여년밖에 되지 않았다는게 참 신기하네요.

2부는 원자안에 있는 새로운 힘을 보여줌으로써, 우주가 어떻게 빅뱅으로 시작할 수 있는지를 보여줍니다.

3부는 다중우주(multiverse), 평행우주(parallel universe), 반물질(antimatter), 끈의 이론(string theory)등 여러가지를 보여줍니다.

In this three-part documentary series, Professor Jim Al-Khalili tells the story of one of the greatest scientific discoveries ever: that the material world is made up of atoms. The book that accompanies the Atom series is published by Icon Books.

 

1부. 거인들의 충돌 (The Clash of the Titans) : 1906년 10월 5일, 트리에스트 근처 호텔 방에서 루드비히 볼츠만이라는 독일 과학자가 스스로 목을 맸습니다. 볼츠만은 오랫동안 정신적 문제를 가지고 있었고 그의 우울증의 중요한 원인 중 하나는 그가 오늘날 우리가 당연히 여기는 사실을 믿는다는 이유로 배척 당했기 때문입니다. 그는 물질이 무한히 작은 조각으로 나뉠 수 없다고 믿었습니다. 대신, 모든 것은 궁극적으로 기본 입자로 이뤄졌다고 주장했습니다. 바로 원자입니다.  어떻게 볼츠만의 발견이 그렇게 논란이 되었는지 지금 보면 믿기 힘듭니다. 하지만 100년 전, 원자가 존재한다고 주장하는 것은 시간 낭비로 여겨졌습니다. 하지만 그리스 이후의 철학자들은 세상은 어떤 기본 입자로 이뤄졌다고 추측했습니다. 너무 작기 때문에 가장 강력한 현미경으로도 볼 수 없다고 생각했습니다. 따라서 생각해봤자 시간낭비라는 것입니다. 하지만 19세기 중반, 원자가 실제로 존재하는지가 갑자기 중요한 문제로 떠올랐습니다. 원인은 이것입니다. 바로 증기입니다. 1850년대, 이것은 세상을 바꾸고 있었습니다 엔진의 동력이 되었고, 산업혁명의 기차와, 배, 공장을 움직였습니다. 증기를 효과적으로 쓰는 방법이 상업적, 정치적, 군사적으로 중요한 문제가 되었습니다. 그리고 당연히 19세기의 과학의 중요한 문제가 되었습니다.   2부. 우주의 열쇠(The Key to The Cosmos) : 세상 모든 것은 원자라는 작은 단위로 이뤄져 있습니다. 그러나 그 존재는 20세기 초에야 알게 됐습니다. 첫 번째 충격은 그 크기였는데, 지름이 10의 9승 분의 1미터보다 작았고, 모래 한 알보다 수 조 배 작았습니다. 놀랍게도, 우리는 우주 전체의 원자 수에 대해 꽤 정확하게 알고 있습니다. 우주의 광활함과 원자의 미소함을 생각할 때, 그것이 멍할 정도로 큰 수라는 데 놀랄 사람은 없을 겁니다. 1에 0이 70개 달린 숫자인데 우주에 1조조조조조조 개의 원자가 있는 꼴입니다. 우리는 우주의 원자 수를 알 뿐만 아니라 그들이 92가지 종류라는 것도 알고 있습니다. 우리가 원소라고 부르는 것인데, 여러분도 주위에서 흔히 본 것들입니다. 산소, 철, 탄소, 주석, 금 등등 우주의 모든 것, 별, 행성, 산, 바다, 동물, 여러분과 저, 우리 모두 원자의 조합으로 만들어졌습니다. 우리가 우주의 원자 수와 그 종류를 알 뿐만 아니라, 왜 원자가 존재하는지 아는 것은 인류의 위대한 성과입니다. 우리는 이제 수많은 원자 하나 하나가 어떻게 생겨났는지 알고 있습니다. 바로 원자의 중심에 창조의 신비가 자리잡고 있었습니다. 우리가 창조를 이해하게 된 이야기는 100년 전으로 거슬러 올라가서, 파리 남동부의 작은 실험실에서 시작합니다. 이 종이조각은 중요한 유물로, 방사능을 처음으로 연구한 화학자 마리 퀴리의 노트의 일부분입니다. 놀랍게도 100년이 지난 지금까지,  종이에서는 방사능 입자가 나오고 있습니다.   3부. 현실의 환영(The Illusion of Reality) : 1920년대 중반까지, 원자의 이상한 비밀이 우리에게 놀라운 속도로 알려지면서, 연달아 과학 혁명이 일어났습니다. 1897년 마리 퀴리는 희귀 금속에서 나오는 이상한 선을 연구했고 그것을 방사능이라고 불렀습니다. 그리고 1905년 알버트 아인슈타인은 꽃가루가 물에서 움직이는 것을 연구하여 원자의 존재와 그 크기를 알아냈습니다. 몇 년 후, 뉴질랜드 사람 어니스트 러더포드는 맨체스터에서의 실험으로 원자 내부의 모습을 밝혀냈습니다. 과학자들은 원자 내부가 거의 비어있다는 사실에 경악했습니다. 그리고, "빈 원자에서 어떻게 단단한 물체가 만들어질까?" 하는 의문이 생겼습니다. 그 해답은 덴마크의 혁명적인 물리학자들에게서 나왔습니다. 그들은 원자 세계는 인류가 전혀 보지 못한 완전히 다른 법칙을 따른다고 제안했습니다. 그 말은, 우주의 기본 입자인 원자가 독특하다는 뜻입니다 어쩌면 인간의 이해 수준을 넘어설 정도로요. 그리고 과학자들은 원자의 작은 중심, 원자핵을 연구했습니다. 그리고 그 안에서 강력한 에너지를 발견했는데 그것은 지구를 멸망시킬 수 있을 정도였습니다. 하지만 놀랍게도 그로 인하여 우주 탄생에 대해 근본적으로 이해하게 되었습니다. 그럼에도 불구하고, 기묘하고 제멋대로인 원자를 이해하기 위한 여정은 시작에 불과했습니다.

 

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