이번 시간은 열역학 뒷부분, 고전역학(뉴턴)뿐만 아니라 열역학조차도 설명하지 못했던 이야기들을 다루고 있다. 

열역학의 역사는 작은 입자운동부터 암흑물질이라 불리는 우주 관측까지 어떻게 진화하고 연구되었는지를 보여준다. 

내가 철학학교에서 데모크리토스의 고대원자설을 배울 때만해도 원자개념이 아인슈타인을 거쳐

오늘에 이른 양자역학에까지 이토록 의미있는 상상이자 발견이며 발명일 줄은 몰랐다. 

1900년에 막스 플랑크는 한 물체에서 복사에너지가 무한정 방출되지 않는다는 것을 설명하기 위해 "양자"라는 개념을 도입했다.

그는 복사에너지가 연속적인 흐름이 아니라 양자라는 불연속적인 단위라고 주장했다. 

1905년 아인슈타인은 플랑크의 양자가설을 빛이 물질에 부딪칠 때 방출되는 광전효과에 적용했다. 

그가 20년 뒤 노벨물리학상을 받은 것은 상대성이론이 아니라 광전효과로 받았다는 것을 나는 이번 기회에 알게되었다. 

그만큼 광전효과는 빛이 파장이냐 입자냐는 논란에 종지부를 찍고, 그 이중성을 종합하는 이론이었다. 

닐스 보어의 원자모형은 원자에서 관찰되는 스펙트럼을 해석하려는 과정에서 탄생했다. 

원자에서는 연속적인 파장의 빛이 아닌 특정한 파장의 빛만 나오는데, 이를 전자의 움직임과 연관시켜 설명하고 있다.

원자모형은 마치 태양을 둘러싼 행성의 궤도처럼 가운데 원자핵이 있고, 전자는 여러 궤도 가운데 한 곳에 있다. 

전자는 궤도가 아닌 공간에는 존재할 수 없으며, 각 궤도는 특정 에너지 상태를 뜻하므로 전자의 에너지는 양자화(불연속적)돼 있다. 

전자는 궤도 사이를 폴짝폴짝 뛰어다니는데 이때 에너지 차이만큼 흡수하거나 내놓는 광자가 스펙트럼으로 모습을 드러낸다는 것이다. 따라서 수소원자의 스펙트럼은 연속적인 것이 아니라 선 스펙트럼으로 드러난다.  

양자역학은 원자 수준에서 일어나는 거의 모든 현상을 설명할 수 있다. 

여전히 거시적 수준에서는 뉴턴의 역학이 유효하지만, 원자수준에서는 적용되지 않는다. 

또 열역학은 아주 많은 기본 요소로 구성된 시스템에는 적합하지만,

매우 적은 구성요소의 시스템을 다룰 때는 유효성이 떨어진다. 

이제 과학은 더이상 법칙으로 설명할 수 없다.  과학적 지식은 결코 확고 부동하지 않다. 그저 계속 진화할 뿐이다.  

6회에 걸친 여름방학 과학세미나는 모두 끝났다.

첫 책이었던 <공감각>은 무슨 말인지도 모른체 시작했고, 

<신경가소성>은 30년전 내가 배울 때와는 확연히 달라진 뇌과학 이론에 놀람을 더했고, 

<열역학>은 정말 처음.. 아니 고등학교 물리시간에 배운 내용이라고 하는데, 전혀 기억이 안났다. 

여름방학 7주간 정말 이런 모지리 상태에서 나는 어떻게 바뀌었을까? 

다른 친구들은 어떻게 공부했을까?

나의 경우는 며칠 뒤 하이데거를 시작하기 때문에 이번에 공부한 내용을 다시 복기할 기회가 요원하다. 

내일 시험 시간에라도 책을 뒤적거리며 다시 정리할 시간이 되길 바랄 뿐. 

재하, 은가비, 우연님~ 마지막까지 우리 화이팅해요~