계속 쪼개면 끝이 있을까 — 아무도 못 본 알갱이를 저울로 찾다

끝이 있다는 사람, 없다는 사람

옛 그리스의 한 사람은 끝이 있다고 했습니다. 더는 쪼갤 수 없는 알갱이가 있고, 세상 모든 것은 그 알갱이들이 이리저리 모인 것이라고요. 그는 그 알갱이를 '쪼갤 수 없는 것'이라는 뜻의 말로 불렀습니다. 원자입니다.

그런데 증거가 없었습니다. 생각만 있었습니다. 같은 시대의 더 유명한 철학자는 반대로 말했습니다. 물질은 끝없이 나눌 수 있다. 사람들은 유명한 쪽을 믿었고, 원자는 2천 년 동안 잊혔습니다.

저울이 띄엄띄엄한 숫자를 내놓았다

1편에서 저울이 화학을 시작했다고 했습니다. 이번에도 저울입니다.

1800년 무렵 영국의 한 교사가 물질이 섞이는 무게를 꼼꼼히 쟀습니다. 물을 만들려면 수소와 산소가 필요한데, 무게로 언제나 1 대 8이었습니다. 1 대 7도, 1 대 9도 없었습니다. 꼭 그 비율만 나왔습니다.

더 이상한 것도 있었습니다. 탄소와 산소가 붙어 기체를 만드는데, 두 가지 다른 기체가 나옵니다. 그런데 그 둘에 든 산소의 무게가 정확히 두 배 차이였습니다. 1.5배도 1.7배도 아니고 딱 두 배.

레고 블록을 생각해 보세요. 블록으로 무언가를 만들면 무게는 블록 한 개 몫씩 띄엄띄엄 늘어납니다. 블록 반 개짜리 무게는 없습니다. 물질의 무게가 그렇게 굴었습니다.

본 적 없는 것을 있다고 하다

그는 원자를 한 번도 못 봤습니다. 볼 방법이 없었습니다. 그런데 원자가 있어야만 설명되는 일이 저울 위에 있었습니다. 2천 년 전의 생각이 그렇게 돌아왔습니다. 이번에는 증거를 달고요.

1편의 촛불도 이제 다르게 보입니다. 초가 산소와 '붙는다'는 것은, 초의 알갱이들과 공기의 알갱이들이 떨어졌다가 새 짝으로 다시 붙는 일입니다. 알갱이는 하나도 안 없어집니다. 그래서 무게가 그대로입니다.

여기부터 조금 더

원자는 정말 안 쪼개지나

이름이 '쪼갤 수 없는 것'인데, 백 년쯤 뒤에 쪼개졌습니다. 원자 안에 더 작은 것들(전자, 그리고 가운데의 핵)이 있다는 것이 밝혀졌습니다. 이름은 남고 뜻이 바뀐 셈입니다.

그래도 원자는 화학의 알갱이로는 여전히 맞습니다. 촛불이 타고 쇠가 녹슬고 밥이 소화되는 동안, 원자는 짝만 바꿀 뿐 부서지지 않습니다. 원자를 부수는 일은 화학이 아니라 원자력 발전소와 별 속에서 일어나는 일입니다.

알갱이가 있다는 건 알았습니다. 그럼 알갱이의 종류는 몇 가지일까요. 수소, 산소, 탄소, 쇠… 아무렇게나 많을까요, 아니면 무슨 규칙이 있을까요. 다음 편은 그 종류들을 한 줄로 늘어놓아 봅니다. 늘어놓으면 무늬가 보입니다.

남은 질문원자를 본 사람이 아무도 없을 때 원자를 믿은 것은 옳았습니다. 볼 수 없는 것을 믿어도 되는 때와 안 되는 때는 어떻게 다를까요?