18세기와 19세기에 들어서면서 물리학에 대한 새로운 이론들이 제기되기 시작했다.
일부 이론은 래디칼한 급진적인 아이디어였지만 마침내 테스트를 거쳐 확인되었고 받아들여졌다. 그리고 나서 그들은 이것을 ‘법칙’이라고 불렀다. 따라서 과학의 법칙은 사실에 해당한다.
뉴턴의 만유인력의 법칙과 운동 법칙이 있고 광학 법칙 및 열역학의 법칙 등이 있다. 이제 이러한 법칙은 이론이라는 한계를 넘어 ‘사실’로 인정받는다. 이십세기에 들어서면서 우리는 아인슈타인의 상대성 이론을 듣게 된다. 아인슈타인에게 1905년은 기적의 해였으며 1920년대에는 양자 이론이 등장했다.
이러한 이론들은 검증과 실험을 거쳐 사실로 인정되고 있다. 우리는 우주가 어떻게 움직이는지 지구만한 망원경을 통하여 관찰하고 테스트하며 이 새로운 영역을 설명하기 위해 새로운 이론을 내 세운다. 아인슈타인의 상대성 이론이 바로 그것이다. 그것은 새로운 운동 이론과 중력 이론이다.
우주의 생성에 대하여 분석하기 전에 생각해 보아야 할 새로운 국면이 있다. 즉, 우리는 시각, 청각, 촉각, 미각 및 후각 등의 오감(五感)을 가지고 자라났다는 것이다. 우리는 자라면서 이러한 감각을 통해 일어나는 일들을 보고 느끼며 그 규칙과 규정을 따르게 된다. 들고 있던 컵을 놓으면 떨어져 깨어진다. 무언가가 빨리 진동하면 소리가 난다. 이러한 것들은 사실이고 이해가 된다.
‘이해가 된다’는 말의 뜻은 우리가 오감으로 느끼는 감각을 통하여 사실로 안다는 것이다. 이 모든 과정에서 우리는 우리의 이론이 무엇이든 이 이론이 항상 수학적으로 옳아야 했다.
수학은 아이디어의 논리적 이미지이므로 아이디어를 조작할 수 있게 하고 실수를 하지 않게 한다. 육감은 잘못될 수 있기 때문에 느낌에 꼭 맞아야 할 필요는 없다. 새로운 이론을 생각해 내면 증거에 맞아야 하고 이전에 알지 못했던 것을 예측할 수 있게 하여야 한다. 그렇지 않으면 사실은 세상이 어떻게 움직이는지에 대한 새로운 이해를 제공하지 못하고 한낮 한 사건에 대한 설명일 뿐이다.
이십세기의 과학, 특히 현대 물리학은 탁상에서 행하여지는 이론을 초과한다. ‘지구만한’ 큰 망원경을 통하여 우주를 관찰하고 연구하며 지금까지 보지 못하던, 어떤 것과도 다른 우주의 규모를 경험하면서, 우리의 감각으로는 전혀 보지 못했던 물질의 영역을 탐구하고 있다.
우리는 우주의 본질을 추론하기 시작하였고, 우주가 어떻게 움직이는지를 배우기 시작했다. 그리고 그것은 우리의 육감을 벗어난 일이다. 거리에 관한 관렴을 거론할 때 우리는 광년(光年)이라는 단위를 사용한다.
태양계에서 제일 가까운 별은 4.3 광년의 거리에 있다. 그러나 우리는 1광년이라는 거리가 얼마나 큰지 상상을 못한다. 그저 그런 단위를 사용할 뿐이다. 뉴톤의 시대에는 말보다 더 빠른 것을 보지 못했을 것이다. 그러나 20세기에 들어서면서 우리는 초음속 여객기를 탄다. 빛의 속도에 접근하는 우주여행을 논한다.
우리는 아직 빛의 속도에 익숙하지 못하다. 그러나 이제는 빛의 속도를 체험하여야 할 때가 되었다.
이제 우리는 우주에서 일어나는 이론이나 현상에 대하여 육감을 초월한 익숙치않은 현상을 논하여야 할 때가 되었다. 그러나 아직은 이러한 새로운 영역이 무엇인지 분명하지가 않다. 어떻게 표현하여야 할지도 육감의 한계를 벗어나는 일이다.
무언가 의미가 있는 표현이 가능할 지는 아직은 미지수이다. 우리는 검은 물질 (Dark Matter)이나 검은 에너지 (Dark Energy) 에 대하여 별로 알지를 못한다.
그렇기 때문에 ‘검은(Dark)’ 이라고 부른다. 그러나 그것이 존재한다는 것만은 확실하다고 믿는다. 모든것의 이론 (Theory of Everything)은 아직 걸음마 단계에 있다.
현대 과학의 이해는 빛의 이해에서 시작되는데 빛은 7가지 무지개 색깔의 스펙트럼으로 분리된다. 빛은 파장과 주파로 되어 있다. 초속 30만 Km 인 빛의 속도를 제곱하면 발생하는 에너지의 크기를 느끼게 한다. 이것이 원자탄의 기본 원리이다. 그리고 빛의 속도는 일정하며 한계가 있다.
이러한 자연 현상을 섭리하는 절대자가 있을 법하다는 것은 과학적이다.
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황동수/화학공학·신학박사·수필가>
