‘빈 공간’…원자는 99.999%가 텅 빈 공간이다!

모든 보이는 공간은 텅 빈 공간이다. 공간을 이루는 모든 물질의 원자는 원자핵과 전자를 제외하면 99.999%가 텅 빈 공간, 따라서 22~25개의 원자로 이루어진 우리 인간들도 빈 공간인 것이다. 텅 빈 공간을 그동안 가득 채운 과거의 기록을 비워야 신진대사를 달성한다. 그래서 붓다(Buddha)께서 “마음을 비우라” 한것이 아닐까? 색즉시공 공즉시색(色卽是空 空卽是色).

물리학자들에 의하면 우리 인간 몸의 99.999%는 텅 빈 공간으로 이루어져 있다고 한다. 그리고 물질로 보이는 나머지 0.0001%도 텅 빈 공간이라고 한다(Stanley, 1898; Nesbitt & Shanor, 2001). 그 것은 단지 외견상 견고해 보일 뿐이다. 모든 것이 원자로 이루어져 있다는 말이고 원자는 텅 빈 공간이라는 뜻인데, 따라서 우주를 이루는 공간은 바로 나노공간이며 텅 빈 공간이다.

원자의 크기는 0.1나노(10의 마이너스 10승)이고 수소분자나 산소분자의 크기는 10,000나노이므로, 공간은 바로 나노공간이라는 뜻이다. 0.1나노의 원자는 음전하(-)의 전자(Electron)와 원자(Atom)로 이루어져 있고, 원자는 10의 마이너스 15승인 펨토(femto) 크기의 핵(Nucleon)을 갖고 있으며, 이 핵 안에는 6개의 쿼크들(Quarks) 중 3개의 쿼크들의 조합으로 만들어진, 가장 밖에 있는 음전하(-)를 띤 전자 수와 똑같은 양전하(+)의 양성자(Proton)와 중성자(Neutron)들이 있다. 

그런데 놀랍게도 하나의 원자 안에 있는 이들 전자/중성자/양성자/쿼크 등을 모두 제거 해 내면 99.999%가 텅 빈 공간이라는 점이다. 말콤 롱에어(Malcom Longair)는 “0.1나노 크기의 원자가 만약 축구 경기장 크기라 한다면 그 안의 원자핵은 바로 축구공 크기에 불과하다”라고 했다. 엄청나게 큰 원자와 엄청나게 작은 원자핵, 그리고 그 사이 99.999%. 원자를 이루는 99.999%는 텅 빈 공간이다.

그래서 미국의 철학자 하이럼 스탠리(Hiram M. Stanley)는 “공간이 사물로 가득 찬 것이 아니다. 오히려 사물이 공간으로 가득 차 있다”라고 했다(Stanley, 1898). 이 세상은 118개의 원자로 이루어져 있다. 원자가 이룬 세포 하나에는 666조개의 원자가 있으며, 지구의 66억 사람들, 지구가 속한 태양계, 태양계가 속한 우리 은하계에는 2,000억 개의 별들이, 그 다음 다시 각각 2,000억 개의 별들로 구성된 우리 은하계 주위의 12개 난장이 은하계, 그 너머로 다시 수천억 개의 은하계들, 이 모든 우주 삼라만상은 텅 빈 공간이다. 우리가 보는 것의 99.999%, 우리가 욕망하는 것의 99.999%, 그 모든 것의 99.999%는 텅 빈 공간이다. 물질로 보이는 나머지 0.001%도 텅 빈 공간이다. 결국 22개의 원자로 666조개의 세포로 이루어진 우리 인간도 텅 빈 공간이다.

나노기술의 뿌리는 1965년에 노벨 물리학상을 수상한 나노기술의 아버지인 파인먼(Richard Feynman)이 1959년 12월 29일 미국 캘리포니아 공대(CIT)에서 개최된 미국 물리학회에서의 강연에서 ‘바닥에는 충분한 공간이 있다. 물리학의 새로운 영역으로의 초대(There is Plenty of Room at the Bottom. An Invitation to Enter a New Field of Physics)’라는 강연에서 출발했다. 

바로 원자의 빈 공간에 뭐든지 담을 수 있다. 학교를 짓고, 병원을 세우자. 즉, 지식을 넣어 전송하고, 약을 넣어 전송하자는 이야기다. 이것이 오늘날의 영화 ‘매트릭스(The Matrix, 1999)’인 증강(AR)/가상현실(VR)이 아닐까?

꿈을 크게 꾸고, 요즘 인기리에 판매되고 있는 앤절라 더크워스(Angela Duckworth) 펜실베이니아대 심리학과 교수가 펴낸 책 ‘그릿(GRIT, 열정과 끈기)’을 실천 한다면, 개인의 성장은 물론이고, 미래의 대한민국을 먹여 살릴 수 있을 것이다.

[차원용 박사, 아스펙미래기술경영연구소 대표 소장 겸 국가과학기술심의회 ICT융합전문위원]