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운동과 에너지 그리고 인간과 도덕률
자연의 순행원리가 성립되고 그것을 가능하게 한 배경은 에너지의 흐름인 ‘운동’을 근간으로 한다. 인류 역사상 오랜 기간 움직임이 없는 ‘정지’가 만물의 자연스러운 기본 상태로 간주돼 왔다. 마치 뛰면 걷고 싶고 걸으면 서고 싶고 서면 앉고 싶은 자연스러운 끌림의 끝에 쉼(정지)이 있는 것과 비유된다. 하지만 근대과학의 아버지가 된 갈릴레이가 상대성원리로 ‘등속운동(=정지)의 가치’를 발견한 이후 운동의 개념은 우주의 얼개를 새롭게 보는 눈이 됐다. 무중력 우주공간에서 등속운동과 정지상태가 같다는 이론은 이후 관찰자의 위치와는 무관하게 속도가 일정한 빛의 절대속도 값이라는 특수한 상황이 추가되면서 특수상대성이론으로 체계화 됐다. 운동하는 물질은 신기하게도 ‘시간지연’과 ‘길이수축’ 효과가 일어났다. 이런 현상들이 우주공간이나 빛의 속도라는 특수상황 조건하에서만 일어나는 일이 아니었다. 지구상의 중력계 또는 가속계의 일반적인 상황에서도 이 같은 현상이 적용돼 뉴턴의 고전역학인 만유인력이 사실은 ‘가짜 힘’이라는 사실이 아인슈타인의 일반상대성이론에 의해 확인된다.
진공 속 등속운동 하는 좌표계(관성계)에서 모든 물리법칙은 동일하게 적용돼 등속과 정지를 구분할 수 없지만 중력의 지배를 받는 지구상(가속계)에서의 정지는 특별한 상태다. 지구상의 정지는 중력의 특수형태로 제약을 받는 것이기에 사실 당연한 상태가 아니다. 운동하려는 속성이 본래 자연스러운 상태이기에 지구상의 정지는 고정이 아니라 중력질량을 갖고 있는 일단 멈춤의 성질이다. 지구상의 중력질량(정지)과 우주공간 속 관성질량(가속)은 같다는 것이 또 확인된다. 중력가속계가 있는 지구상의 정지 관성은 일종의 고집이 센 힘이다. 그 힘의 정체는 그리고 질량이다.
질량이 있는 곳에 힘(중력)이 발생하고 운동이 일어난다. 중력계에서는 운동하는 것보다 정지의 개념이 자연스러운 현상인 것처럼 보였지만 가속운동이 본래 당연한 자연의 힘으로 떠오르면서 에너지(힘)의 근원이 드러나기 시작했다. 지구상에서 인간과 자연의 대부분 운동이 힘을 더하는 또는 일을 한다는 개념인 가속운동이다. 지구의 공전과 같은 천체의 원운동 또한 직선운동을 잡아두는 힘이 있기에 가속운동이다. 빛과 같은 파동도 방향전환을 하는 가속운동이다. 가속운동은 힘을 더하는 과정에서 에너지를 필요로 한다. 그리고 에너지의 원천인 전하를 가진 전자가 가속운동을 하면 전자기파(빛)가 발생한다. 이처럼 운동의 대표적인 것이 가속도이고 그것이 바로 중력의 실체였다. 가속 좌표계에서 일어나는 물리량은 중력장 내 그것과 같았다. 가속도는 에너지 흐름의 한 표현 형태다.
중력은 가속도 외에도 질량 주변에 휘어진 시공간의 굴곡이 또 하나의 실체다. 지구의 공전은 힘이 아니라 태양이 만든 거대 질량의 굴곡길(지름길)을 따라가는 것뿐이다. 그런데 질량이란 실체도 곧 에너지다. 뉴턴은 질량을 부피로, 부피는 밀도 등으로 인식했을 뿐 ‘질량=에너지’의 개념을 몰랐다. 뉴턴이 생각한 만유인력 개념의 중력은 결국 없다. 두 물질이 잡아당기는 뉴턴식 중력은 뉴턴만의 상상이다. 그럼에도 중력이라는 용어를 쓰는 배경에는 에너지가 자리하고 있기 때문이란 관점이 매우 중요하다. 광의로 보면 힘을 더하고(가속도) 질량이 시공간을 왜곡시키는(중력) 현상들은 에너지의 범주 속에 있다. 에너지는 운동, 곧 일을 하게하는 원천이기 때문이다.
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| ▲크게 보기=이미지 클릭 ⓒ스카이데일리 |
운동과 힘의 원리가 규명되면서 시작이 있을 때 시간이 발생하고 질량의 이동을 통해 위치가 생길 때 공간이 탄생했다. 이들 운동 상태에서의 물질이 있는 시공간 또한 신의 입자라는 힉스로 이뤄진 힉스장이 물질과 에너지를 주고받으며 질량을 만들어 낸다. 만물의 존재는 질량을 필요조건으로 하면서 이렇게 형성됐다. 곧 에너지는 인간을 비롯한 모든 만물의 창조주와 같은 신성을 가졌다. 따라서 물질은 에너지로, 에너지는 물질로 상호 바뀌거나 치환된다. 현대 이론물리학의 선두에 있는 초끈이론을 보면 물질 소립자들의 통칭인 페르미온과 힘을 매개하는 소립자들의 통칭인 보손은 같은 물리량으로 모습을 바꿀 수 있다. 빛 알갱이이자 전자기력의 매개입자인 광자도 입자와 반입자의 쌍생성·쌍소멸로 명멸한다. 전자와 양전자(반물질)가 만나 쌍소멸하면 두개의 광자(빛, 감마선)가 탄생하고 이들 광자가 다시 만나 전자와 양전자를 만드는 쌍생성을 반복한다. 현상계에서 우리의 눈으로 보면 무에서 유가 탄생하고 유에서 다시 무로 되돌아 가는 것처럼 보인다. 신이 간섭하는 창조의 섭리와 순행의 이치로 보인다. 실제로 이들 유령같은 행동을 하는 에너지가 만물의 물질과 힘 그리고 인간과 생명의 주인공이다.
운동과 에너지를 기반으로 탄생한 자연의 근본 구성과 관련, 인류는 자연과학 또는 자연철학을 시작하면서 지(地)·수(水)·화(火)·풍(風)을 신의 창조 원리로 삼았다. 이들 물질 각각 만물의 근원인 것이 맞지만 이들 모두가 하나로 수렴되고 그 실체적 근원에서는 통일된 에너지로 정립된다. 지수화풍 존재의 근원은 원자 또는 그 이하 아원자단의 소립자들이기 때문이다. 나아가 더 이상 쪼갤 수 없는 에너지 단위 양자가 모든 것을 결정한다. 양자운동의 에너지 역학이 자연의 부가가치를 결정하는 근원이라고 하겠다. 전자의 이동에 따라 생명 에너지 원천인 빛이 발생하고, 아울러 그 원소간 전자의 결합방식에 따른 물질과 생명의 원천인 화학작용이 이루어진다. 이들 소립자 보다 더 작은 초미세 영역으로 더 들어가면 초끈이론의 끈 에너지가 만물을 만들어 내는 주관자다.
이처럼 에너지로 가득한 세상인 자연의 가치는 인간의 인식(또는 의식) 범주에서 결정되기도 한다는데서 놀라움을 준다. 인간의 인식 파동은 양자 또는 물질의 존재를 결정짓는다. 의식이 강력한 고에너지이기 때문이다. 가령 한 개의 드럼통에 담겨 있는 섭씨 100℃의 물에 1℃의 물 한 방울을 넣으면 약 100℃가 된다. 반대로 드럼통 1℃의 물에 100℃ 물 한 방울을 넣으면 약 1℃가 된다. 한 방울의 물은 인간의 의식에너지의 힘에 따라 좌우되는 소립자들의 ‘불확정성 원리’로 비유된다. 한 방울의 물은 주변의 물리량 또는 에너지 크기에 의해 ‘근사치의 불확정성’ 현상을 일으킨다. 아울러 드럼통을 관측자라고 할 경우 관측대상인 한 방울의 물은 정반대의 모습까지 변형될 수 있는 ‘상반된 불확정성’도 있다. 소립자의 세계에서 관측자에 따라 입자와 파동의 정반대 이중성 현상이 실제로 일어난다.
입자의 위치와 운동량 또는 시간과 에너지 값을 동시에 알지 못하는 불확정성의 원리가 거시의 원리로도 이 같이 비유된다. 입자의 위치를 알기 위해 빛의 에너지값이 크면(짧은 파장) 운동량의 불확정성이 커지고 빛 에너지값이 작아(긴 파장) 불확정성이 커지면 운동량은 보다 정확히 알 수 있다. 또 입자의 파동을 관측할 때 시간이 짧으면(정확해지면) 에너지의 불확정성이 커지고 시간이 길어 불확정성이 커지면 에너지 불확정성이 작아진다. 오늘날의 원자모형을 최초로 정립한 닐스 보어 이후 전자의 운동형태가 확정되지 않고 확률로 존재한다는 것은 하이젠베르크와 슈뢰딩거 등을 거쳐 수학적으로 그리고 실험적으로 증거됐다. 동시에 인간의 의식 에너지 파장도 수많은 사례들로 증거가 돼 왔고, 종교의 영성 체험과 동양의 기(氣)치료는 이미 보편화 됐다. 지금은 의식 뇌파를 이용해 움직이는 첨단 IT 기계들도 속속 등장하고 있다.
앞서 근대철학의 출발인 방법서설에서 ‘나는 생각한다. 고로 존재한다’는 것이나 독일 관념론의 큰 깃발을 올린 순수이성비판의 인간 중심 인식론 등은 인간 이성이 만물의 중심으로 자리 잡게 하는 논거를 제공했다. 이는 과학적 범주인 자연철학을 근간으로 한 형이상학적 고찰을 비롯해 수학 방정식, 양자운동역학 실험 등에서 거듭 확인됐다. 그런데 인간 중심의 의식 에너지 가치에서 간과해서는 안 될 진실이 있다. 인간 중심의 존재론적 인식을 결정하는 ‘가치’는 선험적으로 존재하는 본유(本有) 개념의 ‘도덕률’에서 출발하고 있다는 점이다. 인간 인식의 가장 강력한 에너지 틀인 양심 또는 도덕률이 인간의 존엄성을 결정짓는다. 그리고 그 신념이 에너지 장을 만든다. 그 인식의 가치 내에 세속의 대표적 가치인 ‘돈 에너지’가 전 생애에 걸쳐 자리하고 있다.
가속운동이자 일의 현상으로 나온 가치인 돈 에너지는 생명 에너지의 한 형태이기도 하다. 생명 에너지는 원자단위에서 이뤄진다. 생명유지 에너지의 원천이 열(칼로리) 에너지이고, 그것은 빛을 받아들여 동화작용을 하는 광합성으로 탄생한다. 원자 단위 원소 간 화학결합 과정에서 에너지로 축적된다는 것이다. 열에너지는 거꾸로 이화작용을 통해 수없이 다양한 인간의 생명활동에 사용된다. 물질대사, 운동, 혈액순환, 면역, 유전, 세포생성 등에 이들 에너지가 작동한다.
| [목차]부(富)와 에너지 본질에 대해 |
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0. 들어가며
…생명과 돈의 가치(價値)
1. 에너지 얼개
1-1. 시간 속 에너지
1-2. 공간 속 에너지
1-3. 시간의 탈출
1-4. 공간의 탈출
1-5. 시공간의 무한성
1-6. 시공간의 절대성
1-7. 에너지 가치
2. 자본주의와 돈
2-1. 무형의 가치
2-2. 순환의 가치
2-3. 가치의 탄생과 소멸
2-4. 자본의 응집력
2-5. 무한 창조력
2-6. 악마의 타락
2-7. 천사의 옷
3. 부자로 가는 길
3-1. 양자장의 진실
3-2. 초에너지 법칙
3-3. 허구의 선과 악
3-4. 힘의 쌍방향성
3-5. 부자 되는 길
3-6. 가난에 빠지는 길
3-7. 큰 부자의 조건
4. 부자로 남는 길
4-1. 신성의 능력
4-2. 신성의 무능
4-3. 원초적 탐닉성
4-4. 인간의 전지전능
4-5. 타락하지 않는 힘
4-6. 과정의 가치
4-7. 영원한 부자
5. 돈의 미학
5-1. 이성의 가치
5-2. 경험의 가치
5-3. 존경받는 사람들
5-4. 인간의 조건
5-5. 신의 돈
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원자주변을 도는 전자는 입자이기도 하면서 파장(물질파)의 형태로 정상파 궤도만을 따라서 돌면 되기 때문에 일반적인 가속운동에 따른 에너지를 필요로 하지 않는다. 전자가 에너지를 필요로 하는 원운동을 한다면 전자는 에너지를 쓰다가 소진돼 원자핵 속의 양성자에 빨려 들어간다. 만물은 사라지고 생명도 존재할 수 없다. 거꾸로 일정 궤도를 도는 전자가 가능해 모든 생명체와 만물이 존재할 수 있는데, 전자의 입자성과 파동성이라는 모순이 드넓은 우주와 자연을 유지시켜주고 있는 셈이다.
입자로써 전자의 원운동은 정해진 궤도(정수배)를 달리할 때만 전자기파(빛) 형태의 에너지를 쏟기도 하고 흡수하기도 한다. 전자가 양성자에 가까워질수록 에너지를 쏟아내 안정화 되고 양성자에서 멀어진 궤도로 이동할수록 에너지를 머금어 그 힘으로 원운동을 유지한다. 전자는 또 원자 밖으로의 이동도 비교적 자유롭다. 이 같은 전자의 운동이 바로 오늘의 현대문명 총아가 된 전기(또는 전자기)와 IT문명의 주축이 됐다. 열에너지, 빛 에너지, 운동에너지 형태로 생명과 문명에 관여하지 않는 곳이 없다.
자유전자의 원자 밖 여행이 음전하와 양전하를 탄생시켰다. 이를 통해 인력과 척력을 이용한 첨단 문명의 기반이 만들어졌다. 발전기, 모터, 반도체, 배터리 등은 모두 전자의 운동성 때문에 가능했다. 전자의 운동 에너지는 마치 신의 창조물처럼 인류에게 하늘의 빛을 땅으로 내리게 했을 뿐만 아니라 인간의 작은 힘을 대신할 수 있는 무한히 응용할 무한대의 힘을 주었다. 시공을 초월한 인간의 의식 에너지가 투입된 돈(부자) 에너지가 이 같은 무한의 힘을 가져 흡사한 물리상태를 유지하고 있다. 인간이 사용하는 돈 에너지는 실제로 원자 단위의 에너지로부터 얻어지는 일 또는 노동력(가속운동)이 원천이다. 생명유지 현상 모두가 돈 에너지와 같은 일 에너지다. 아울러 전자기력을 제공하는 전자의 파장은 물질 뿐만 아니라 의식에서도 파장형식이 같다. 에너지는 영성과 물성을 오간다. [계속]
[스카이데일리 알앤알(R&R, Rich-Research) 학술팀]
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