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15강 물질이 갖는 비물질성----과학
쟁점읽기
1) 물질과 비물질의 개념을 이해한다.
2) 물질이 궁극적으로 에너지로 이루어져 있음을 인식한다.
1. 오래전부터, 보이는 물질과 보이지 않는 에너지는 별개의 것으로 여겨져 왔다. 돌이나 물같은 물질은 빛에너지나 열에너지와는 전혀 무관하게 이해되었던 것이다. 100년 전만 해도 보이는 것들이 물질이 아니라 에너지로 되어 있다고 주장하면 당장 강단(講壇)에서 쫓겨났을 것이다. 그러나 모든 물질이 에너지로 되어 있음은 더 이상 미신적 공상이 아니라 과학적 사실이다. 이것은 그동안 보이는 물질세계에 관해 답습되어 온 유물론적 개념이 수정되어야 함을 의미한다. 왜냐하면 오랫동안 인간은 눈에 보이거나 손으로 만질 수 없는 것은 당연히 존재하지 않는다고 생각해 왔기 때문이다.
2. 1905년 아인슈타인은 물질과 에너지는 동전의 양면과 같이 동일하다는 이론을 발표했다. E= (c는 광속)이라는 유명한 ‘질량(m)과 에너지(E)등가 원리’가 바로 그것이다. 이 법칙에 의하면 모든 물질은 특정한 양의 에너지를 내포하고 있다. 그리고 이 에너지는 물질의 종류에 관계없이 그 질량에 의해서만 결정된다. 예컨대 1g의 소금이나 1g의 우라늄은 각각 동일한 양의 에너지를 갖고 있는 것이다. 그런데 모든 물질은 온도가 충분히 높아질 때 그 물질을 구성하는 원자와 분자의 결합이 깨지게 되면서 모두 에너지로 바뀌고 결국 에너지만 남게 된다. 온도에 따라 물이 수증기나 얼음이 되듯 에너지에 따라 물질의 형체는 달라지지만 궁극적으로는 에너지만 존재하게 되는 것이다.
3. 이러한 물질의 비물질성은 원자의 내부 구조를 이해하면 좀 더 자명해진다. 원래 철학적 개념에 불과했던 원자는 20세기에 들면서 매우 작은 핵과 전자들로 구성되어 있음을 알게 되었다. 그런데 한 가지 놀라운 사실은 원자의 내부가 물질로 꽉 채워져 있는 것이 아니라 99.99%이상이 빈 공간이라는 것이다. 돌과 같은 고체도 사실은 그 내부가 대부분 비어 있는 것이다. 그렇다면 왜 돌은 쉽게 부스러지지 않고 그 모양이 유지되는 것일까. 이는 핵과 전자 사이의 빈 공간에는 보이지 않는 전자기적 인력에 의한 에너지로 채워져 있기 때문이다. 즉, 모든 보이는 것은 어떤 물질로 차 있어서가 아니라 에너지로 강하게 서로 붙들려 있어 그 형체가 유지되고 딱딱하게 느껴지는 것이다. 한마디로 무형의 에너지는 시간과 공간 안에서 보이는 물질로 표현되는 것이다.
4. 그렇다면 단순히 적당한 에너지만 있으면 원자와 같은 물질이 저절로 만들어질 수 있을까? 핵과 전자의 경우만 보더라도 여기에는 단순한 에너지 그 이상의, 수식으로 표현하기 어려운 복잡한 함수 관계가 숨겨져 있음을 현재의 과학자들은 짐작할 뿐이다. 더구나 자연계의 현상이나 힘들이 왜, 그리고 어떻게 존재하게 되느냐에 대해서는 아직까지 체계적인 과학적 설명이 없는 상태다. 100년 전만 해도 물질 뒤에 에너지가 있다는 사실을 ⓐ받아들이기 어려웠던 것처럼, 에너지 뒤에 그 무엇인가 - 이것을 과학자들은 ‘정보’라 부르고 신학자들은 ‘지혜’라고도 한다. - 가 있다는 것이 생소할 수도 있다. 그러나 20세기를 지나면서 물리나 생명현상 뒤에 엄청나게 얽혀 있는 정보 또는 창조의 지혜가 과학적으로 조금씩 밝혀지고 있는 것은 자연스러운 일일 것이다.
01 위 글에 대한 이해로 적절하지 않은 것은?
① 아인슈타인은 물질이 지닌 에너지의 양은 질량에 따라 결정된다고 보았다.
② 원자의 내부는 강한 인력이 작용하여 여러 입자들을 단단히 결속하고 있다.
③ 물질의 비물질성이란 물질이 근원적으로는 에너지로 이루어져 있음을 의미한다.
④ 19세기의 과학자들은 물질의 최종적인 형체에 따라 에너지의 형태가 결정된다고 보았다.
⑤ 미래의 과학자들은 자연현상의 배후에 있는 에너지의 동인(動因)을 밝히는 데 주력할 것이다.
02. <보기>는 위 글의 내용을 중심으로 발표 수업할 준비 자료들이다. 적절한 자료로만 묶은 것은?
-보 기-
ㄱ. 고체의 내부가 비어 있음을 보여 주는 사진 자료
ㄴ. 에너지의 차이에 따라 물질의 형체가 달라지는 실험 자료
ㄷ. 물질이 에너지로 변화는 과정을 단계적으로 정리한 그림 자료
ㄹ. 자연계의 여러 현상을 체계적으로 설명하는 과학자의 연설 동영상
ㅁ. 원자 구조에 대한 과학자들의 인식 변화를 시대순으로 정리한 도표
① ㄱ.ㄴ.ㄹ ② ㄱ.ㄷ.ㄹ ③ ㄴ.ㄷ.ㅁ ④ ㄴ.ㄹ.ㅁ ⑤ ㄷ. ㄹ. ㅁ
03(고난도)
위 글의 글쓴이가 <보기>의 기사를 읽고 보일 반응으로 적절한 것은?
-보 기-
영화 ‘색즉시공 공즉시색’의 호평 슬로바키아에서 개최된 제 69회 유니카(UNICA)세계영화제에 실험 영화 부문 한국 대표작품으로 선정된 영화 ‘색즉시공 공즉시색’이 많은 사람들의 호평을 받았다. ‘색(色)이 공(空)이요, 공이 색’이라는 뜻의 영화 제목은 반야심경에 나오는 구절로서 불법(佛法)의 심오한 이치를 담고 있는 요체라 할 수 있는데, 영화 제작 책임자인 대해사 국제선원장 혜여스님은 영화 제작의 목적을 다음과 같이 말했다.
“색이란 우리가 인식하는 현상계를 의미하고 공이란 현상계의 본질을 의미합니다. 공은 볼 수도 만질 수도 없지만 일체 현상을 만들어 내는 진정한 본질입니다. 전통적으로 서양에서는 그것을 신, 하나님 혹은 신성(神性)등으로 불러왔고 동양에서는 본성(本性), 도(道), 불성(佛性), 공(空) 등으로 불러왔습니다. 하지만 그 이름이 어떻든 중요한 것은 그것이 진정한 우리의 본질이라는 사실이며, 우리는 본질적으로 모두 하나라는 사실입니다. 그러나 많은 사람들은 그것이 진정한 자신의 참모습임을 모르고 현상에 집착하거나 신에게 구원을 바라며 살아가고 있습니다. 따라서 사람들에게 자신의 진정한 참모습을 알리기 위해 이 영화를 만들게 된 것입니다.” |
① 과학적 진리가 영원하지 않은 것처럼 종교적 진리 역시 영원하지 않음을 영화를 통해 알리고 있군.
② 물질의 본질을 규명하려고 노력하는 과학자들처럼 종교인들 역시 인간의 본성을 일깨우기 위해 노력하고 있군.
③ 과학자들이 현상 세계의 배후에 있을 진리를 밝히는 데 회의적인 반면에 종교인들은 이를 낙관적으로 예견하고 있군.
④ 현상계를 의미하는 색(色)은 물질에, 현상계의 본질을 의미하는 공(空)
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