스스로 존재할 수 없는 물질

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Friday, 7 December 2012

화학은 물질과 에너지 그리고 이들의 상호작용을 다루는 분야이다. 화학에서 원소(elements)들은 우주에 존재하는 모든 물질의 형태를 결정하는 건축자재들(building blocks)이다. 여기서 하나의 원소는 일반적으로 더 이상 간단한 물질로 나눌 수 없는 물질을 말한다. 현재 약 100여 개의 원소들과 이 원소들의 조합으로 모든 물질들을 설명하고 있다.

물질은 일정 공간을 점유하는 질량(mass)을 가진 모든 것을 말한다. 한편 에너지는 변화를 만들어 낼 수 있는 능력이다. 즉 에너지는 일을 할 수 있는 능력으로 질서를 부여할 수 있는 잠재력이다. 빛, 열, 및 소리 등이 에너지의 한 형태들이다. 물질계에서 어떤 변화가 생길 때 에너지가 작용되었고 에너지의 한 형태가 또 다른 형태로 바뀔 때 마다 어떤 변화가 있었음을 말해준다.

아인쉬타인은 물질이 갖는 에너지는 그 물질의 질량과 빛의 속도(진공에서 속도)의 제곱에 비례하며 등가식으로 표현(E=mc2)될 수 있음을 발견하였다. 즉 물질(m)과 에너지(E)가 상호 교환된다는 것이다. 그러니까 아주 작은 먼지 같은 물질이라도 빛의 속도의 제곱에 비례하므로 엄청난 에너지의 덩어리인 셈이다. 따라서 원자폭탄의 위력을 가히 짐작할 수 있을 것이다.

그런데 이런 엄청난 에너지 덩어리인 물질 세계는 엄격한 법칙이 지배하고 있다. 그 첫번째 법칙이 에너지 보존의 법칙이다. 다시 말하지만 에너지는 열에너지, 빛에너지, 소리 에너지, 화학에너지, 기계(운동)에너지, 전기에너지 등 여러 가지 다른 형태로 나타날 수 있다. 예를 들어서 주방에서 사용하는 전열기(오븐)는 전기에너지를 열에너지로 바꾸고, 자동차는 가솔린 연료를 태워서 화학에너지를 기계(운동)에너지로 바꾼다. 이렇게 에너지는 다른 형태로 바뀔 수는 있지만 저절로 발생하지도 않고 없앨 수 없다. 이것이 소위 에너지 보존의 법칙(열역학 제1법칙)이다.

그렇다면 현존하는 에너지, 즉 물질은 어떻게 또 왜 존재하게 되었는가? 물질세계를 이해하는데 가장 근본적인 질문이다. 그런데 과학은 이 질문에 해답을 주지 못한다. 반면에 성경은 최초에 하나님이 창조하였다고 분명히 가르치고 있다. 성경의 창세기 1장에는 6일 동안의 창조 사역을 기록하고 있다. 또 잠언 8:22에 “하나님이 태초에 조화를 이루셨다”고 하고 느혜미아 9:6에 “하나님이 만물을 창조하시고 보존하고 계시다”고 하여 물질의 세계에는 창조와 엄격한 질서의 법칙이 있음을 시사하고 있다.

물질세계를 지배하는 두번째 법칙은 무질서 증가의 법칙(열역학 제2법칙)이다. 이는 유용한 에너지는 감소하고 쓸모없는 에너지는 증가한다는 법칙이다. 모든 물질이 이 법칙 아래 있기 때문에 예외 없이 모든 물질은 점점 쇠퇴한다. 공장에서 막 출품된 제품이 더 새로와 질 수 없고 먹다가 남긴 사과는 부패해 버린다. 모두가 쇠퇴한다. 자연계에 존재하는 모든 물질은 모두 이 법칙 아래있다. 예외가 없다. 예외가 있다면 진화의 증거로 이용될 수도 있겠지만 단 하나의 과정도 예외가 없다. 진화가 되려면 점차 낳아지는 방향으로 진행되어야 하는데 이 법칙은 진화론을 정면으로 거부한다.

열역학 제1법칙과 제2법칙을 통하여 살펴보았듯이 물질세계는 엄격한 법칙들이 서로 조율되어 있어서 로마서(1:20) 말씀과 같이 창조자의 지혜와 솜씨를 부인할 수 없다. 결론적으로 이 세상에 흔히 있는 가장 간단한 물질이라도 저절로 우연히 스스로 존재할 수 없는 것이다.

깊도다 하나님의 지혜와 지식의 풍성함이여, 그의 판단은 헤아리지 못할 것이며 그의 길은 찾지 못할 것이로다(롬11:33).

이동용 (PhD in Aerospace Engineering)

Author: 이동용