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  1. 2017.02.09 사람과 원자 - 수소를 통해 보이는 세상

모든 것은 원자로 되어있다

 

 

 

지적(知的) 고전주의, 세상에 대한 고정관념과 선입관에 대한 반성과 반발이 인류 문명의 전반에 이노베이션(innovation) 열풍을 일으킨 100 , 물리학에도 혁명적인 변화가 일어났다.

 

상대성이론 양자역학으로 대표되는 현대물리학 출발은 문화와 역사, 과학과 경제 분야를 망라하는 인류생활 전반에 혁신을 가져왔다.

 

현대물리학은 존재론에 대한 실체적, 과학적 접근을 가능하게 했고, 기존의 모호했던 개념들, 관념과 실체 사이에 어떤 상관성이 존재하는가에 대한 해석의 가능성도 열어 주었다.

 

다른 물질과 마찬가지로 사람의 몸도 원자로 이루어져 있다.

 

원자→분자→세포→조직→기관→인체

 

분자(分子 molecule) 물질의 특성을 갖는 가장 작은 단위고, 세포는 생명활동의 기초 단위다.

원자의 결합에 의해서 나타나는 특성이 바로 물질의 기본적인 특성이며, 결합된 것을 분자라고 한다. 원자가 결합하는 것을 화학결합이라고 한다.

 

▷ 화학결합(化學結合 chemical bond) :

• 공유결합 : 공통의 전자를 공유해서 결합

이온결합 : 전자의 이동으로 결합

 

여기서 재미있는 사실은 동질의 원자는 모두 구조가 똑같다는 점이다.

예를 들어, 사람이라고 똑같지는 않다. 남성 또는 여성이라고 해도 모두 다른 생김새를 가지고 있으며, 개나 중의 푸들이라고 해도 예외는 아니다. 심지어는 쌍동이 조차도 완전히 똑같지는 않다.

하지만 원자는 완벽하게 같다. 예를 들어, 수소 원자 H¹ 모두 똑같다. 따라서 사람이 마시는 분자(HO) 구성하는 수소(H¹X2)와 인체 내의 수소 원자는 모두 똑같다.

쌀 기타 음식물을 이루고 있는 원자들과 인체를 이루고 있는 원자들은 종류별로 모두 완벽하게 같다. 수소, 산소, 칼슘 등 원자는 음식물이거나 인체거나 모두 같다는 것이다.

그러므로 사람이 음식을 먹으면 그 음식이 다시 인체의 일부분이 될 수 있는 것이며, 만일 원자가 같지 않다면 음식을 섭취해도 인체를 이루거나 건강에 도움이 되지 않을 것이다.

 

 

원자(原子 atom)의 구조

 

원자란 물질을 구성하는 기본 입자를 말하며, 원소(原素 element) 원자를 성질에 따라 구분할 쓰는 말이다.

 

▷ 입자(Particle , 粒子) : 일상적 용어로써의 입자란 아주 작고 거의 눈에 보이지 않을 정도의 작은 물체를 의미하는데, 물리학에서 말하는 입자는 공간상 한 점에 위치하도록 이상적으로 모형화된 실체.

 

현재까지 밝혀진 바로는 우주에 있는 거의 모든 물질은 약 100종류의 원자로 이루어져 있다.

 

 

 

1. 원자핵

 

(+)(電荷)를 띤다.

(▷ 전하 電荷 electric charge, 물체가 띠고 있는 전기의 성질 또는 양)

원자의 중심에 있다.

양성자와 중성자로 이루어진다. (양성자는 (+)전하, 중성자는 전하)

원자핵은 원자 질량의 대부분을 차지한다.

 

2. 전자

 

(-)전하를 띤다.

② 원자핵 주위를 돌고 있다.(公轉 revolution)

 

3. 원자의 특징

 

원자핵의 (+)전하량(=양성자 ) 전자의 (-)전하량이 같기 때문에 원자는 전기적으로 중성이다. , 양성자 수와 전자의 수는 같다.

원자의 종류에 따라 원자핵의 전하량과 전자의 수가 다르다.

   (원자핵의 양자 (양전하량) 따라 전자의 수량이 정해진다.)

원자는 지름이 10-10m(10나노) 정도로 매우 작아서 눈에 보이지 않는다.

   (그러나 원자핵은 작다. 원자의 크기가 축구경기장이라고 한다면 원자핵의 크기는 쌀알 크기 정도라고 있다. 이처럼 원자핵과 전자의 크기가 매우 작기 때문에 원자의 내부는 대부분이 공간이다.)

원자핵은 전자에 비해 질량이 매우 크며 원자 질량의 대부분을 차지한다.

 

 

원자의 기원

 

그림출처: LBNL '원자의순환'

 

 

우주는 138 대폭발(Big Bang) 의해 생겨났다.

처음에는 밀도가 무한대로 높은 점에 모든 물질이 뭉쳐 있었는데, 그때는 시간도 없고 공간도 없었다.

그러다가 대폭발에 의해 비로소 시간도 생기고 공간도 생기게 된다. 대폭발 직후의 우주는 너무 뜨거워서 원자가 존재할 수도 없었다.

 

폭발에 의해 우주가 팽창하면서 온도는 계속 내려가게 되고 38 년이 지나면서 온도가 충분히 내려갔을 즈음에 처음으로 양성자와 전자가 만나 결합해서 수소나 헬륨 같은 가벼운 원자들부터 최초로 생겨났다.

 

이렇게 생겨난 원자들이 만유인력(중력) 의해서 서로 뭉쳐서 별이 된다.

점점 많은 원자가 뭉쳐지면서 별은 한가운데로 갈수록 압력이 커지고 온도도 올라가면서 별의 한가운데에서 탄소나 산소 같은 원자의 원자핵들이 생겨나게 된다.

 

수백만 혹은 수십억 후에 수명을 다한 별은 마지막 순간에 폭발하거나 크게 부풀어 오른다. 과정에서 별의 내부에서 만들어진 탄소나 산소 같은 무거운 원자핵들이 우주로 방출되는데, 그렇게 방출된 원자핵이 주변을 떠돌던 전자들과 만나서 원자가 된다.

 

이렇게 원자는 모이고 흩어지기를 반복하면서 별이 되기도 하고 우주의 다름 물질이 되기도 하고 생명체가 되기도 한다. 그리고 다시 흩어지고 모이는 것이다.

( 원자)

( 빅뱅 이론 Big bang theory : )

 

 

사람과 원자

 

우주의 물질은 100종의 원자로 되어 있는데, 중에서 사람의 몸은 60 종의 원자로 이루어져 있다.

인체는 60 개의 세포가 서로 유기적으로 생명활동을 하는 세포 결합체이며, 세포들은 10 28 (10X10X1 ), 60여종의 원자가 결합된 분자의 집합체인 것이다.

중에서 수소 원자는 인체의 63% 이루고 있다.

그러나 인체를 구성하고 있는 원자들은 계속 바뀐다. 원자가 나가고 원자로 채워지는 것이다.

 

인체 세포 교체주기

 

 

사람이 죽으면 육신은 다시 원소 상태로 돌아 가고, 원소들은 흩어졌다가 다시 어떤 분자를 이루어서 세포-사람이 되기도 하고 다른 물질이 되기도 한다.

말하자면, 원자는 소멸되지 않고 돌고 도는 것이다.

세상의 모든 것들, 사람들과 사물들과 나하고의 관계는 같은 원자를 공유하는 관계라고 있다는 것이다.

실제로 어떤 계산에 의하면 과거의 어떤 인물(예를 들자면 만유인력을 발견한 뉴턴) 속에 있던 원자가 속에 20~30억개 들어 있다고 한다.

 

거울 속에 보이는 내가 사실은 하늘의 별과 수천년 전의 플라톤과 생쥐와 바퀴벌레의 원자로 이루어진 것이라는 , 놀랍고도 재미있는 사실이다.

 

안에 우주가 있다.” (인내천 人乃天)

모든 것은 시간대 위에서만 존재할 뿐이다.” (제행무상 諸行無常)

모든 것은 평등하다.”

흙으로 사람을 빚다.”

 

원자를 생각하면 모두가 당연한 말들이다.

Posted by 망중한담

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