태양의 불꽃(1)
태양의 불꽃 (1) - E = mc2 제2탄의 서막
1945년 히로시마를 덮친 폭발의 섬광은 달의 궤도에까지 미쳤다. 일부는 지구로 되돌아 왔고, 나머지 대부분은 태양에 이를 때까지 계속 여행하면서, 저 너머 무한의 공간으로 사라졌다. 그 반짝이는 빛은 목성에서도 보였을 것이다.
우주적인 관점에서 보면 그것은 대수롭지 않은 깜빡임이었다. 태양만 해도 매초마다 원자폭탄 수백만 개에 버금가는 폭발을 한다. E=mc2은 지구상에서만 적용되는 법칙이 아니다. 모든 특공대와 초조해 하는 과학자들과 냉철한 관료들, 이 모두는 공식이 가지는 어마어마한 힘 앞에서 그저 하나의 물방울 이었고, 아주 미약한 속삭임에 불과했다.
아인슈타인을 포함한 많은 과학자들은 오래 전부터 이 사실을 알고 있었다. 과학 기술의 급격한 발전과 전쟁으로 인한 긴장감 속에서 공식의 첫 번째 적용이 전쟁 무기였다는 건 그저 시대적 상황 탓이었을 뿐이다. 이 장부터는 세속적인 과학 기술에서 눈을 돌려, 최초에 어떻게 별들이 생성되었고 생명은 어떻게 종말을 맞이하는지에 관해 다룸으로써 공식의 지배력이 전 우주로 확장되는 모습을 보여줄 것이다. 그리하여 우리의 시각은 좀더 넓어질 것이다.
1890년대에 방사능이 발견된 이래, 과학자들은 우라늄이나 또는 그와 비슷한 연료가 넓은 우주 공간에서 어떤 작용을 하고 있을지도 모른다고 생각해 왔다. 특히 태양을 끝없이 타오르게 하는 것이 바로 그런 연료가 아닐까 하는 의구심을 품었는데, 태양에는 그만큼 강력한 것이 필요하리라 여겨졌기 때문이다. 지질학계의 많은 발견들과 다윈의 통찰은 지구가 -태양에 의해 데워지면서- 수십억 년 동안 존재해왔음이 분명하다는 것을 보여주었다. 석탄이나 다른 전통적인 연료로는 불가능한 일이었을 것이다.
그렇지만 불행하게도 천문학자들은 태양 속에 우라늄이 있을 만한 어떤 징후도 발견하지 못했다. 모든 원소는 각자 특징적인 가시 광선을 방출하는데, 분광기 (빛을 분리한다는 뜻:옮긴이)라고 불리는 광학 기구를 이용하면 어떤 원소인가를 알아낼 수 있다. 태양 광선이 분광기를 통과했을 때 스펙트럼에 나타난 결과를 살펴보면, 태양을 구성하는 원소에서 우라늄이나 토륨 또는 다른 방사성 물질은 발견할 수 없었다.
태양과 멀리 떨어져 있는 별들의 스펙트럼 결과에 나타나는 특징은 그 안에 항상 철(iron), 그것도 엄청나게 부피가 큰 금속덩어리가 있다는 사실이었다. 아인슈타인이 특허국을 떠난 1909년까지 가장 정확한 측정 결과는 태양이 약 66퍼센트의 순수한 철로 이루어져 있다는 것이었다. 이것은 사실 실망스러운 결과였다. 우라늄은 E=mc2에 상응하는 에너지를 뿜어낼 수 있다. 우라늄 핵은 워낙 크고 과밀해서 간신히 뭉쳐져 있기 때문이다. 하지만 철은 달랐다. 철의 핵은 과학자들이 판단하기에 가장 완벽하고 가장 안정적인 원소 중 하나였다. 그러나 철로 만들어진 구형체는 철이 녹아 내리든 가스가 되든 이온화하든 간에 수천 수백만 년이 지나도 열을 방출할 수 없었다.
돌연히 철을 중심으로 우주 전반을 설명하기 위해 E=mc2 과 관련 공식들을 적용하려 했던 웅장한 계획이 장애물을 만났다. 천문학자들은 그저 하늘 저 너머의 거대한 우주 공간과 우리의 발견을 기다리고 있는 항성들을 바라보면서 의아해 할 수밖에 없었다. (보더니스 ‘E=mc2’에서 발췌)
안녕하셨습니까 ?
재촉하는 10% 창조적 소수자를 위해 또 지겨운 물리학 시리즈를 올립니다. 나머지 90% 제위께서는 정겨운 스팸으로 보시고…
근데요 혹시 왜 태양이 이글거리는 지, 태양을 태우는 연료가 우엇인지, 왜 타는지 생각해 보신적 있나요 ?
그저 모든 생명력의 원천인 태양은 신성한 존재로서 더 이상 그 존재의 메커니즘을 의심하지 말라, 오직 숭배만 하라, 이건가요 ?
하긴 의타심 강한부하들은 이렇게 충성을 맹세하지요.. ‘저 하늘에 태양이 하나이듯이 제게 주군도 영원히 한 분입니다.’라고.. 아마도 그들은 일종의 태양신 숭배교 신도들 아닌지 모르겠습니다. 허허…
그러나 길지 않은 4편의 과학 article을 읽는 순간, 당신의 과학 상식과 사고 수준은 주위보다 확 높아지며 어느 술자리 가더라도 유식한 척 할 수 있게 됩니다. 보더니스의 조크섞인 미려한 문장을 즐김과 동시에…
SMLee