언젠가 시간이 멈춘다면..

 

물질의 최소단위는 무엇일까요?
1억개의 수소 원자를 한줄로 배열하면 1cm가 됩니다. 즉 수소 원자 한개의 크기는 1억분의 1cm밖에 되지 않습니다. 이 수소 원자를 다시 100억배 확대해서 1m 크기의 공이 되었다고 치면, 그 공의 중앙에는 좁쌀만한 원자핵이 있고, 그 핵으로부터 까마득한 거리에서 눈에 보이지 않게 뛰어다니는 전자가 있을 것입니다. 이와 같이 우리가 한때 물질의 최소단위라고 믿었던 원자는 없다고 해도 무방할 정도로 텅비어 있습니다.  단단한 다이아몬드라고 해도 그 단위를 원자수준으로 확대시켜보면 99.9999999%는 비어있기에 물질은 없다(無)라는 말이 더 어울릴지도 모릅니다. 물질이 있다(有)는 것은 이미 그 존재의 대부분인 99.99999%를 부정하는 것과 마찬가지 입니다. 어쩌면 이미 오래전에 이러한 사실을 알았기에 그러한 철학과 종교가 탄생된 것일수도 있습니다.

우리가 아무것도 없다고 하는 것은 현재까지 아무것도 발견하지 못했다는 말과 같습니다. 아무것도 없는 완전한 진공이라고 생각했던 별과 별사이도 우주의 모체가 되고 우주 질량의 대부분을 차지하는 성간물질이 꽉차 있습니다. 그 밀도가 너무나 희박하지만, 우주에서 0.000001%에만 존재하는 별보다 무한대로 많은 공간을 메우고 있다보니 전체질량에서는 당연히 압도적일 수 밖에 없습니다.

우리 태양계에는 지구를 포함한 8개의 행성이 있습니다. 우리 태양계의 중심인 태양에서 태양계의 제일 바깥까지는 대략 60억 km 정도이며, 빛으로 약 5시간이 걸립니다. 우리  태양계는 우리 은하에 속해있는데, 은하의반지름은 5만광년 정도됩니다. 우리 은하에는 3000억개 이상의 별이 모여 있지만,  별들 사이의 평균거리는 5광년정도로 어마어마해서, 우리 은하의 대부분이 텅 비어 있습니다. 우리 은하에서 가장 가까운 은하는 안드로메다 은하인데 약 200만 광년 거리에 있습니다. 200만광년... 우리 은하와 안드로메다 은하처럼 멀리 떨어져 있지만, 이런 은하들 20여개가 모여서 다시 우리 지역군(은하군)을 형성하고 있습니다. 우리은하가 꽉 찬 구슬이라고 가정해도 은하군의 차원에서 보면 텅빈 공간이 대부분일 뿐입니다.

우리 은하군은 다시 6000만 광년 떨어져있는  2500여개의 은하 집합체인 버고 은하단에 소속되어있고, 버고 은하단은 버고 초은하단에 포함되어 있으며, 버고 초은하단은 다시 더 큰 코마 초은하단에 소속되어 끌려다니고 있습니다.

과학이 덜 발전되었던 과거에 아무것도 없는듯 검게 보이거나, 한 개의 별로 보였던 하늘의 일부는 위의 그림과 같이 한개의 별이 아닌 수많은 은하들로 이루어져 있습니다. 우리의 지구도 우리가 느끼지 못하지만 코마 초은하단을 중심으로 일초에 수백Km의 속도로 움직이고 있습니다.

원자(原子:atom)는 양성자와 중성자, 그리고 전자로 이루어져 있고, 이 양성자와 중성자도 물질의 최소단위가 아니며, 다시 수없이 많은 미립자로 이루어져 있습니다. 원자의 1회전 시간은 2.22x10의 -15승초이며, 우리 은하는 은하핵을 중심으로 약 2억년의 회전주기를 지니고 있습니다. 원자가 은하보다 2.84x10의 30승배 빨리 회전하고 있고, 은하는 원자보다 3.12x10의 30승배 큽니다. 만약 수소원자 한개를 우리 은하의 크기만큼 확대를 한다면 어떨까요? 크기가 커짐에 따라 회전속도는 은하와 비슷하게 맞춰질 것입니다.

우리는 물질의 최소단위를 아직도 알지 못합니다. 다만 현재까지 발견한 최소의 단위를 알고 있을 뿐입니다. 언젠가 무한의 발전을 이룬 과학이 미립자의 구성을 밝혀낸다면 그속에도 수없이 많은 새로운 물질 존재하고, 그 미립자 역시 대부분의 속이 텅 비어있음을 알고 놀라게 될지도 모릅니다. 그리고 우주의 텅빈 공간도 알고보면 미지의 물질이 가득차 있듯, 원자와 원자핵과 전자도 그 속이 미지의 물질들로 채워져 있음을 밝혀낼지도 모릅니다. 그리고 훗날, 더욱 더 발전한 극미립자 현미경을 이용해서 하나의 미립자속에 중심핵(태양)이 있고, 그 핵을 중심으로 거대한 공전을 하고있는 초전자(행성)들이 있음을 발견할지도 모릅니다. 그리고 그 순간 거대한 우주망원경을 보던 과학자가, 우리의 은하계가 알고보니 한개의 수소원자에서 전자속을 공전하는 미립자를 다시 공전하는 초미립자일 뿐이었음을 발견하고는 자신의 눈을 의심하고 있을지도 모릅니다.

 
무한동력장치의 꿈에서 잠시 소개했던 티끌속의 무한우주의 무한 중첩 연속우주론처럼 거시우주(별-은하핵-은하-은하군-국부은하단-초은하단-우주-신)와 미시우주(소립자-원자핵-원자-분자-고분자-세포내소기관-세포-사람)는 본질적으로 동일할지도 모릅니다. 이렇게 끝없이 미시화 하고 거시화한다면 그 끝은 있을 수가 없기에 궁극적인 물질의 최소단위가 없음(無)일 수도 있습니다.

제 개인적인 상상을 떠벌려보자면, 한개의 수소원자는 우주속에 존재하는 수많은 수소원자 중에 하나가 아니라, 모든 수소원자 하나 하나가 동일한 우주일 수도 있습니다. 수소원자속 우주가 지금 우리의 우주로 투영되고 있기에, 우리는 허상속 우주에 살고있는 가상의 존재일 수도 있습니다. 우리의 실체는 수소원자 하나속에 있고, 그 실체의 그림자, 실체의 홀로그램이 우리의 현 우주일 수도 있습니다.

오래전 폴 데이비스가 지은 시간의 패러독스라는 책에서 이런 글귀를 읽은 기억이 납니다.
우리 우주는 단 한개의 수소로 이루어진 것일지도 모른다.
그 수소 한개가 빠르게 움직여 우주의 모든 장소와 모든시간에 나타나는 것이다.
그럴수도 있지 않을까요? 어쩌면 정말 한개의 수소원자가 전우주를 구성하고 있는지도 모릅니다. 그렇게 가정한다면 우리는 우주의 법칙과 질서와 중력, 핵력의 비밀을 모두 이해할 수도 있습니다. 끝없이 의문만 제시하던 우주의 수수께기들의 명쾌한 해답을 얻을수 있을지도 모릅니다.

수소원자 한개 아니 미립자 한개로 우주가 구성되었다고 해도 우리는 다른 시간대의 다른 상태, 다른 진동의 미립자를 만나게 되므로 동일성을 느낄 수 없을 것입니다. 그 한개의 미립자속에는 전 우주의 설계도가 들어 있을 것이고, 그 미립자는 과거와 미래와 현재에 동시에 존재하는 본질적 물질의 초소 단위이자, 곧 전 우주의 질량일 것입니다. 우주의 질량 = 최소단위의 질량이라고 믿지도 않지만, 절대 아니라고 영원히 부정할 수도 없을 것입니다. 물질의 최소 단위는 다름 아닌 사랑이며, 사랑이 없으면 모든 물질은 결합력을 잃어 버린다는 어느 철학자의 말은 우리가 추구하려는 과학에서 빠져있는 핵심을 말해주고 있는듯 합니다.

언젠가 시간이 멈춘다면, 마침내 우주가 텅비어 있고, 그속 어딘가에 외롭게 떠있는 단 한개의 수소원자가 슬픔과 사랑을 안은채 텅빈 공간을 채우고 있음을 알게 될 것입니다. 우리는 그 수소원자가 슬픔속에서 꾸는 꿈의 투영일지도 모르는 것입니다. 그 꿈이 깰때까지 말입니다.