끊임없는 혁신 노력, 인류 발전 동력의 밑거름 역할 

 

 

게으르고, 무언가 새로운 것을 추구하거나 변화를 일으키는 것을 너무 귀찮아 하는 것 같아 걱정이 되곤 하시나요? 사실 우리는 누구나 힘들여 노력하지 않는다면 현실에 안주하게 되고, 변화로부터 멀어지게 되는데, 이러한 것은 원래 자연의 본성이 그러하기 때문입니다.

 

자연은 원래부터 스스로 변화를 싫어하고 현재 가지고 있는 것들을 그대로 유지하고자 하는 본성을 갖고 있습니다. 이러한 자연의 본성은 우리들의 ‘게으름’으로 뿐만 아니라 많은 자연법칙에 그대로 나타나고 있습니다.

 

고전역학의 뉴튼의 제 1법칙 (Newton’s 1^st Law of Dnamics), 전자기학에서의 패러데이의 법칙(Faraday’s law), 그리고 화학에서의 르샤틀리에의 원리(Le Chatelier’s Principle) 등이 모두 현재에 안주하려는 자연의 본성이 들어난 법칙들이라 할 수 있습니다.

 

 

첫번째, 뉴턴의 동역학 제 1법칙은 우리에게 관성의 법칙(Law of Inertia)라는 이름으로 잘 알려져 있습니다.

 

관성(Inertia)란 물체가 현재의 움직을 그대로 유지하려는 성질을 뜻하는 것으로 가만히 멈춰있는 물체는 멈춰있는 상태를 유지하려고 하고, 일정 속도를 갖고 움직이고 있는 물질은 그 속도를 그대로 유지하며 그 움직임을 지속하려는 성질을 갖는다는 것입니다. 이는 이미 잘 알려져 있는 법칙으로 자동차가 출발할 때 몸이 그자리에 멈춰 있으려는 속성때문에 뒤로 쏠린다던지, 자동차가 정지하려는 순간에는 반대로 움직임을 계속하려는 성질로 인해 몸이 앞쪽으로 쏠리는 현상이 관성때문이라는 것은 널리 알려진 사실입니다.

 

하지만, 관성이라는 것은 이보다 훨씬 더 많은 부분들에 의해 우리 주변에서 이용되고 있으며, 우리는 그것을 머리로 이해를 하고 있건 없건 간에, 경험에 의해 관성을 이용하고 있습니다.

 

 

가장 쉽고 재밌는 예를 들어보자면, 화장실에서 화장지를 끊을 때 우리들은 매우 정확하게 관성의 법칙을 이용하고 있습니다.

 

화장지를 천천히 잡아당기면 이미 움직임을 시작한 화장지가 계속 딸려나오지만, 끊고자 할 때 빠르게 확 잡아당기면, 그 자리에 가만히 멈춰 있으려는 화장지 관성에 의해서 화장지가 뜯겨지게 되는 것입니다.

 

화장지를 끊지 못해 당황하지 않고, 원하는 만큼의 화장지를 빠른 스냅으로 잘라낼 수 있다면 생활속에서 이미 관성의 법칙을 잘 활용하고 계신 것입니다.

 

이불이나 옷을 두드려 먼지를 털어낼 때, 자동차의 안전벨트의 원리 등 셀 수 없이 많은 부분에서 우리는 이미 관성의 법칙에 지배를 받고, 또 이를 이용하며 살아가고 있습니다.

관성에 대한 또 한가지 흥미로운 점은 물체의 관성을 나타내주는 물리량이 우리가 잘 알고 있는 ‘질량(Mass)’라는 것입니다.

 

질량이 얼마나 무거운가를 나타낸다고 일반적으로 이해하고 있지만, 이는 무게(weight)라는 힘의 개념이 더 맞는 것이고, 실제로 물체의 관성이 얼마나 강한가를 나타내는 물리량이 바로 질량의 올바른 개념입니다.

 

즉, 질량이 큰 물체(일반적으로 무거운 물체)는 그 만큼 관성이 크다는 것으로, 물체의 움직임을 유지하려는 성질이 강하기 때문에, 정지해 있는 물체를 움직이려할 때도, 움직이고 있는 물체를 멈추게 하려 할 때도, 그만큼 더 큰 힘(Force)이 필요한 것입니다. 이러한 모든 관성에 관한 현상들과 개념들이 자연의 변화를 싫어하는 본성이 역학에 들어난 결과라 볼 수 있습니다.  

 

 

두번째로 변화를 싫어하는 자연의 본성이 들어나는 법칙은 전자기학(electromagnetism)에서 등장하는 패러데이의 법칙(Faraday’s law)입니다.

 

이는 발전기의 원리를 설명해 주는 법칙으로 영국의 과학자 패러데이(Michael Faraday, 1791-1867)에 의해 1831년에 발표되었습니다.

 

전기 회로가 위치한 지역의 자기장에 변화가 일어나면 그로 인하여 회로에 전류가 만들어진다라는 원리로, 현재 모든 발전기는 이 원리를 바탕으로 만들어지고 있습니다.

 

이 때, 전류가 생성되는 이유가 바로, 회로가 위치한 공간의 자기장에 변화가 일어나면, 자연은 그 변화를 싫어하기 때문에, 회로에 전류를 생성시켜 그 변화를 상쇄시키려 하기 때문입니다. 아이들 장난감이나 등산 응급용품 등에서 찾아볼 수 있는 건전지가 필요없는 손전등 역시 이러한 원리를 이용하고 있습니다.

 

막대 모양으로 생긴 손전등을 위아래로 흔들면, 안에서 달그락거리는 소리가 나며 전구에 불이 들어오게 되는데, 막대 모양으로 생긴 내부에 코일이 감겨있고, 그 안쪽에 놓인 막대자석이 위 아래로 움직이면서 자기장에 변화가 생기면 , 그를 상쇄시키기 위해 코일에 전류가 생기고, 이로써 전구에 불이 들어오게 되는 것입니다. 역시, 그저 변화를 싫어하는 자연의 본성이 나타나는 하나의 예에 해당하는 것입니다.

 

 

세번째 예로 말씀드린 르샤틀리에의 원리(Le Chatelier’s Principle)은 화학반응이 평형점에 도달하여 더이상의 거시적 변화, 즉 온도변화, 농도변화 등을 일으키지 않을때, 어떤 화학적 조건의 변화를 주면, 그 변화에 반대하는 방향으로 반응의 평형점이 이동한다는 것입니다.

 

일정 화합물의 농도를 높여주면, 그 농도를 낮추는 방향으로 평형점이 이동을 하고, 또 전체 온도를 상승시키면, 다시 온도를 낮추기 위해서 화학반응이 진행되기도 합니다.

 

어떤 변화를 일으키던 간에, 자연은 그 변화를 없애려는 방향으로 화학반응을 스스로 이동시키게 되는 것입니다. 프랑스의 화학자 앙리 루이 르 샤틀리에(Henry Louis Le Chatelier, 1850-1936)에 의해 발견된 이 법칙은 화학반응에 가장 알맞는 조건을 찾는데 있어서 가장 중요한 원리로 여겨지고 있는 화학의 가장 중요한 기본원리 중에 하나입니다.

 

 

이렇듯, 변화를 싫어하고, 현재에 안주하려는 것은 게으른 자의 특성이 아니라, 자연이 원래 그러한 것이기 때문이며, 그에 대한 효과는 여러가지 자연 법칙에 기본 원리로 반영되고 있습니다. 하지만, 자연이 원래 그렇다고 해서, 현실에 안주하며 변화를 싫어하는 것이 옳다는 것은 아닙니다.

 

또한 자연의 본성은 그러하지만, 실제 자연속에서 살아 남아있는 생명체들은 현실에 항거하며, 도전적으로 노력한 생명체들 만이 살아남아 있는 것이 또한 자연이기도 합니다.

 

유명한 ‘자연선택설’은 동일한 자연환경속에서 선택된 형질들 만이 살아남는다고 설명되지만, 사실상 지속적으로 변화하는 자연환경에 적응하기 위해 스스로를 변화시키며 끊임없이 노력한 개체들만이 살아남아 ‘선택’을 받은 것이라 볼 수 있습니다.

 

원래부터 모두가 게으르고, 현실에 안주하려고 하는 본성을 갖고 있는 것이 자연적인 것이지만, 이러한 자연의 본성을 극복하고, 스스로 변화를 주도하기 위해 노력하는 자들에 의해서 그 자연이 지배되고 존속되고 있는 것입니다.

 

무언가를 얻기 위해서는 이 자연법칙에 반항하여 변화를 주도해야 하는 것이지요. 화장지 한장을 끊기 위해서도 관성을 극복해야 하듯이 말입니다. 

 

석준영 비센학원장