상대성 이론과 불생불멸의 원리&원자폭탄

아인슈타인의 상대성 이론

과거에 사람들은 태양이 지구를 돌고 있다는 천동설을 믿었다. 코페루니쿠스가 태양이 지구를 돌고 있는 것이 아니라 지구가 태양을 돌고 있다는 지동설을 발견했지만 다수의 사람들에게는 믿기 어려운 사실이었다. 그래서 오랜 시간 받아들여지지 않다가 그의 사후에 갈릴레오 갈릴레이에 의해 지동설이 옳다고 증명되면서 근대 과학의 획기적인 전환을 불러오게 된다.

 

태양이 지구를 돌고 있다는 천동설은 지금 사람들에게는 말도 안 되는 이야기로 들릴 것이다. 그러나 우리가 현재 다수가 옳다고 생각하는 지식 중에서도 천동설처럼 나중에 과학적으로 부정되어 미래 사람들이 봤을 때 말도 안 되는 지식이나 생각들이 있을 것이다. 과학은 더 빠른 속도로 발전하고 있고 예전에는 관념적인 내용이나 미신으로 치부되는 허무맹랑한 생각조차도 점점 사실로 하나하나씩 증명되는 것들이 많다.

 

그중 한 가지 예가 불교철학에서 볼 수 있는 불생불멸의 원리이다. 나지도 않고 멸하지도 즉 없어지지도 않는다는 불생불멸(不生不滅)의 원리는 철학적이거나 관념적인 내용처럼 보인다. 그러나 과학 중에서도 가장 첨단 과학인 원자 물리학에서 자연계는 불생불멸의 원칙 위에 구성되어 있음을 아인슈타인이 상대성 이론으로 증명하면서 패러다임의 전환을 불러왔다.

 

이렇게 상대성 이론의 등장은 패러다임의 전환을 불러올 만큼 획기적인 사건으로 이 공식은 누구나 본 적이 있는 유명한 공식이다.

E=mc²

여기서 E는 에너지, m은 질량, c는 빛의 속도를 말한다. 빛의 속도는 약 30만 km로 항상 일정한 값을 가지므로 상수로 작용하여 에너지가 바로 질량이라는 사실을 보여준다. 이렇게 상대성 이론은 질량과 에너지가 같다는 질량-에너지 등가 원리를 증명했다. 아인슈타인 이전에는 에너지와 질량이 서로 다른 것으로 간주되었다. 질량은 형태가 있는 존재의 영역에 속하지만 에너지는 형태가 없는 인식의 영역에 속하기 때문이다.

 

아인슈타인의 질량-에너지 등가 원리는 형태가 없는 에너지가 곧 질량이고 형태가 없는 질량이 곧 에너지이다. 질량과 에너지가 서로 같다는 것이다. 곧 질량이라는 것은 유형의 물질로서 깊이 들어가면 물질의 소립자이고 에너지는 무형인 운동하는 힘이다. 유형인 질량과 무형인 에너지가 서로 전환할 수 있다는 것이다. 이러한 내용은 상대성 이론이 나오기 전에는 상상도 못 하던 일이었다.

 

성철스님 법문집에 따르면 50여 년 전 아인슈타인이 등가 원리에서 에너지와 질량 두 가지가 별개의 것이 아니고 같은 것이라는 E=mc²이라는 이론을 제시했을 때, 세계의 학자들은 모두 다 그를 몽상가니 하면서 비판했다고 한다. 에너지와 질량이 어떻게 같을 수 있느냐는 것이다. 그러나 과학자들이 수십 년 동안 연구하고 실험을 거듭한 결과 마침내 질량을 에너지로 전환하는 데 성공했다.

 

그러한 성공의 대표적인 예가 원자탄과 수소탄이다. 질량을 전환시키는 것을 핵분열이라고 하는데 핵을 분열시켜 보면 거기에는 막대한 에너지가 발생한다고 한다. 그때 발생되는 에너지가 원자탄이다. 원자폭탄은 원자가 핵분열하면서 손실된 질량이 폭발 에너지로 변환되는 것이다. 반대로 핵이 융합하는 경우에도 마찬가지다. 수소를 융합시키면 헬륨이 되면서 거기에서 막대한 에너지가 나오는데 이것이 수소탄이 된다고 한다. 이렇게 그 전에는 에너지와 질량을 완전히 분리하여 별개의 것으로 보았지만 과학적으로 실험한 결과 질량이 에너지로 완전히 전환한다는 것이 입증된 것이다.

 

불교의 근본 원리인 불생불멸은 2500년 전에 나온 이론이다. 자연계 곧 우주는 근본적으로 에너지와 질량 두 가지로 구성되어 있는 만큼 에너지가 곧 질량이고 질량이 곧 에너지여서 아무리 전환을 하여도 증감이 없이 불생불멸 그대로라는 것이다. 이 원리는 철학적이고 관념적인 내용으로 다수가 생각할지도 모른다. 그러나 이 내용이 2500년이 지난 후에 상대성 이론으로 현대 물리학이 과학적으로 증명한 것이다.

 

이렇게 아인슈타인의 상대성 이론은 우주를 보는 관점 자체를 바꾸게 하면서 세상을 크게 변화시켰다. 앞으로 과학이 발달하면 할수록 더 많은 관념적인 것들이 증명될 것으로 예상된다. 내가 믿고 보는 것들에 대해서 항상 탐구하면서 열려있는 생각을 하고 깨어있어야 할 것이다.