자연을 구성하는 요소

과연 자연은 무엇으로 이루어져 있을까요? 우리 주변을 둘러보면 정말 많은 것들이 눈에 보이죠. 사람, 동물, 나무, 책 등등 우리 주변에는 굉장히 많은 종류의 '무언가'가 있습니다. 하지만 그럼에도 불구하고 이 많은 것들은 본질적으로 같은 요소들로 이루어져 있죠. 뿐만 아니라 이 세계, 자연은 보이지 않는 어떠한 거대한 무대 위에 있다는 사실!! 그럼 물리에서 다루는 자연의 기본 요소는 어떤 것이 있을까요??

 

저는 자연을 구성하는 요소를 3가지로 나누겠습니다. 이 3가지 요소는 바로바로.....

 

시간, 공간, 질량입니다!!!

이제부터 이 세 가지 요소들을 차근차근 살펴보죠.

 

1. 시간

 

시간은 우리의 세상이 존재하도록 하는 무대의 일부입니다. 우리는 보통 시간의 경과를 '변화'로 인지하게 되죠. 물체의 이동, 씨앗의 발아, 사람의 노화 등 변화를 느끼게 하는 것들은 매우 다양합니다. 그렇다면 이러한 '변화'가 완전히 배제된 세상에서 단지 '나' 혼자만이 존재할 때 시간은 의미가 있는 것일까요? 음... 저도 잘 모르겠습니다. 그래서 가끔 시간은 우리 세계를 설명하기 위해서 인간이 만든 허상인가라는 생각을 합니다. 물리학자들 사이에서도 이 시간의 존재에 관해서는 의견이 분분하죠. 과연 시간이란 무엇일까요??

 

하지만 그럼에도 불구하고 우리가 '시간'을 통해서 거의 대부분의 '사건'을 서술하는 것은 사실입니다. 어떤 사건의 인과관계를 시간의 전후관계로 보는 경우도 많고요. 그래서 시간이라는 것은 자연의 상호작용이 이루어지는 무대라고 봐도 될 것 같습니다. 

 

2. 공간

 

시간과 더불어 공간도 자연의 무대 일부입니다. 시간과 공간이 합쳐져서 '시공간' 이라는 거대한 무대가 마련이 되고 '자연의 수많은 사건'들이 펼쳐지게 되는 것이죠. '공간'의 범위는 너무나 광활합니다. 매우 좁은 공간을 볼 수도 있고 우주적 스케일의 무지막지한 공간을 볼 수도 있죠. 직관적으로는 우리가 보는 세계, 우리가 아는 세계로 공간을 한정 지을 수도 있겠지만 느낄 수 없는 우주 너머에도 공간이 있을지 모릅니다. 과연 우리가 존재하는 우주가 공간의 전부일까요??

 

여기서 또다른 개인적인 의문이 듭니다. 과연 블랙홀은 어떤 '공간'이 존재하긴 할까요...?

 

3. 질량

지구의 질량은?

 

질량은 우리가 사는 세계에 "무언가가 실제로 있다" 라는 의미를 나타내 줍니다. 시공간이 무대였다면 질량은 무대 위의 배우와 같은 역할을 한다고 생각합니다. '질량이 있는 것들'끼리의 무수한 상호작용을 통해서 '자연'이라는 작품을 만들죠. 그래서 시공간과는 달리 직관적으로 느끼기에 가장 쉽다고 생각합니다. 인간, 식물, 지구, 심지어 전자까지 질량을 가지죠. 일상생활에서 어떤 물체가 '존재하지 않는다'는 것은 질량이 없다는 뜻이기도 합니다. 

 

결국 제가 하고 싶었던 말은...세상 모든 물질, 물체는 '질량'이라는 개념으로 환원할 수 있다고 생각합니다. 아인슈타인의 특수 상대성 이론에 의하면 질량은 곧 '에너지'이기도 하죠. 이 이야기에 대해서는 나중에 얘기해보겠습니다.

 

그리고 또 중요한 것은 이 질량을 가진 것들이 '장' 과 '퍼텐셜'을 형성합니다. '장'과 '퍼텐셜'은 다음에 자세히 다루도록 하겠습니다. 

 

자 그럼 여기까지 자연을 구성하는 요소들에 대해 알아봤습니다. 상상력이 충분히 자극되셨나요? 그럼 다음 글로 찾아뵙겠습니다. 오늘도 좋은 하루 되세요!