원래부터 존재한다.

빛 사진 출처 : https://www.ibs.re.kr/scc/lounge/malangScienceView.do?scienceLoungeNo=15897&dtaTy=004&langSe=kor

 

날마다 아침이면 어김없이 스마트폰이 나를 깨운다. 정확하기 이를 바 없고 부지런함이 틀림없이 내 단잠을 깨운다. 그렇다고 원망하기나 미워할 수 없다. 원래 내가 그렇게 하라고 입력한 것을 누구를 탓할 것인가. 만일 스마트폰 배터리가 떨어진 걸 모르고 그냥 잠들었다면 다음 날은 실컷 늦잠을 잘 수 있을 것이다. 물론 그래서 빚어지는 일상의 혼란과 늦잠이 주는 달콤함과 바꿀 수 있다면 한 번은 그래도 좋을 것이다. 그래야 세상 사는 맛이 나지 않을까.

 

사람이 밥이든 빵이든 뭐라도 먹어야 일을 할 수 있듯이 기계도 전기를 먹어야 작동한다. 전기가 없다면 세상은 한순간 멈춰버릴 것이다. 우리는 전기와 함께 살고 있고, 전기가 없다면 인류는 며칠 버티기 어려울 지경이 되었다. 그렇다면 전기란 무엇인가? 이 시점에서 궁금하지 않을 수 없다. 더구나 전기를 내는 파를 전자기파라 하고 빛도 이것의 한 종류라고 하는 도대체 이게 뭔 말인가?

 

원자 내부의 전자가 움직임은 빛을 만든다. 그때 전자기파가 발생하고 그 덕분에 우리는 전기를 편리하게 사용한다. 그런데 전기는 전하에서 나온다. 전하는 전기를 발생시키는 근원, 즉 전기가 존재하는 곳이다. 전하가 밖으로 나오는 것을 전기라 하고, 전기가 흐르기 시작하면 전류가 된다.

 

땅속 깊이 존재하는 지하수가 밖으로 모습을 보이면 우물물이 되기도 하고 샘물이 되는 것과 같이 이치다. 우리가 일상생활에서 편리하게 사용하는 가전제품들은 전하가 밖으로 나온 전기를 이용한다. 모든 물질은 스스로 전하를 띠지만 그것을 외부로 드러내어 흐르도록 하지 않았다면 현대 물질문명은 존재할 수 없다. 이렇게 할 수 있게 만든 수많은 천재 과학자들에게 우리는 고마워하고 그들에게 크게 빚지고 있음을 알아야 한다.

 

그렇다면 전기를 안고 있는 전하는 어디에 존재하는가, 또 원자 내부의 전자는 어떻게 움직이는가? 그 해답을 얻으려면 원자 내부 구조를 알아야 한다. 분자가 물질의 특성을 보여주는 최소 단위이지만, 원자(atom)는 화학 반응을 통해 더 쪼갤 수 없는. 즉 화학원소의 특성을 잃지 않는 범위에서 도달할 수 있는 물질의 최소 단위를 말한다. 그래서 분자를 척 보면 그것이 어떤 물질인지 수 있지만, 분자를 구성하는 원자 낱개를 보면 이게 무엇에 쓰는 물건일까 짐작하기 힘들다.

 

자동차 바퀴라는 물체를 이루는 것은 고무라는 물질이고, 자동차 몸체를 이루는 것은 철이라는 물질이다. 고무와 철은 물질이면서 그 자체만으로 물체를 만들어낸다. 고무와 철을 각기 다른 물질과 섞어 전혀 다른 새로운 물질을 만들기도 한다. 그렇다면 물체가 생기기 위해서는 물질이 있어야 하고, 물질은 곧 물체의 재료라 할 수 있다.

 

이제 물체와 물질 사이의 관계를 알았다. 그렇다면 물체를 만드는 재료인 물질은 무엇으로 구성되었을까? 이 의문을 해소하려면 물질의 본질을 이해하는 것에서부터 시작하자. 물질을 쪼개보고 난 후, 우리는 사람 몸을 포함한 세상의 모든 물질이 분자들로 구성됨을 알아냈다. 처음에는 분자가 다인 줄 알았다. 누군가 그렇게 소리쳤다.

 

“그래 바로 이거야. 세상을 이루는 물질의 근본 요소는 분자야!!”

 

도대체 이게 뭔 말일이지? 물질을 이루는 것이 분자라면 그럼 분자는 어떻게 생겼지? 이 문제를 알아보기 위해 물질을 이루는 데 분자가 어떤 역할을 하는지 알아야 한다.