[비센의 재미있는 과학 이야기] 앤트맨처럼 작아지는 것이 실제로 가능할까? > 교육칼럼

본문 바로가기
사이트 내 전체검색
교육칼럼

[비센의 재미있는 과학 이야기] 앤트맨처럼 작아지는 것이 실제로 가능할까?

페이지 정보

작성자 석준영 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 작성일18-07-12 09:54 조회4,330회 댓글0건

본문

 

 

새로 개봉한 영화 ‘앤트맨과 와스프(Ant-man and Wasp)’가 인기를 끌고 있습니다. 전편에서의 내용과 비슷하게 주인공이 개미나 벌과 같이 작아져서 악당들을 물리치는 내용입니다. 전형적인 히어로 영화이지만, 영화속 주인공들이 양자얽임(quantum entanglement), 양자영역(quantum realm) 등의 전문적인 용어들을 줄줄이 이야기하며 관객들의 과학적 호기심을 자극하는 영화이기도 합니다. 사람이 개미처럼 작아지는 것이 현실화될 수 있을까? 건물을 통째로 캐리어만한 크기로 줄여서 들고 다니는 것이 비슷하게라도 가능할 수 있을까? 

 

 

결론부터 이야기하자면, 안타깝게도 현재의 과학이론에 따른 정답은 ‘가능성은 없다’입니다. 일단, 영화에서 어떻게 물체나 사람을 작게 만드는 것이 가능하다고 설명하는지 살펴보겠습니다. 주인공 행크 핌박사(마이클 더글라스)가 자신의 이름을 딴 ‘핌 입자(pym particle)’을 발견했고, 이 입자의 역할 덕분에 원자보다 작은 단위의 입자들의 간격을 줄여 전체의 크기를 줄일 수 있다고 설명합니다. 모든 물질을 이루고 있는 원자(atom)은 사실 99%의 공간이 텅텅 비어있는 상태로 존재합니다. 원자는 중심부에 작은 원자핵과 주변에 100여개 정도의 전자(electron)들이 있는 상태로 존재합니다. 중심에 있는 원자핵은 원자에 비해 엄청나게 작은 크기로 원자핵이 축구공크기(약 22센티미터)라면 원자의 크기는 밴쿠버시(약 22킬로미터) 정도의 크기에 해당합니다. 상대적으로 전자는 원자핵보다도 엄청나게 작으니 비유하자면, 밴쿠버시 중심에 축구공 하나가 있고, 나머지 부분에는 탁구공보다도 작은 알갱이 백여개가 놓여 있을 뿐, 아무것도 없는 비어있는 상태. 이것이 바로 원자의 형태입니다. 이렇게 텅텅 비어있는 형태를 갖고 있는 것이 원자이니 이 빈공간을 조금 더 줄이면 원자의 사이즈를 줄일 수 있고, 덕분에 전체 물체의 크기를 줄일 수 있다는 논리입니다. 이를 도와주는 것이 바로 ‘핌입자’라고 설명하고 있는 것이구요. 하지만, 원자 내부가 이렇게 빈 공간으로 유지되는 것은 입자들 간의 반발력때문이고, 이들을 더 가깝게 만들려고 하면 기하급수적으로 커지는 반발력으로 인해 원자가 불안정해지기 때문에 원자의 사이즈를 줄이는 것이 가능하지 않습니다. 자석의 같은 극을 서로 가깝게 하면 서로 밀어내는 척력에 의해 더이상 가깝게 만들 수 없는 것과 비슷한 이치입니다. 물론 영화에서 이야기하는 현재의 과학이론을 뒤집을 수 있는 ‘핌입자’를 정말로 발견한다면 가능할 수도 있지만, 아직 그런 입자와 비슷한 기본입자는 발견된 바 없습니다.

 

 

정말로 핌입자가 발견되어 크기를 줄이는 것이 가능해졌다고 상상해도 과학은 또 다른 문제점을 제기하는데, 바로 ‘질량보존의 법칙(conservation of mass)’입니다. 크기를 크게, 또는 작게 만든다고 해도 내부의 성분자체를 없애는 것이 아니기 때문에 총 질량에는 변화가 있을 수 없습니다. 넓게 펼쳐진 종이를 구겨서 부피를 작게 만든다고 해도 종이의 무게가 변하지는 않습니다. 성냥개비가 불타없어지는 경우도, 성냥이 불타면서 발생한 기체들을 모두 모아서 측정해보면 성냥개비의 원래 질량과 전혀 다르지 않음을 확인할 수 있습니다. 즉, 커다란 빌딩을 캐리어크기로 줄여준다고 해도 그걸 끌고 다니려면 원래 빌딩을 끌어당길 수 있을 만큼의 힘이 필요합니다. 손쉽게 캐리어처럼 끌고 다니거나 두손으로 들고 악당으로부터 도망가는 건 불가능합니다. 말 그대로 너무 무거워서 말입니다. 

 

 

같은 형태로 커지거나 작아지는 것은 물리법칙상 불가능하다는 것을 처음으로 논리적으로 밝힌 것은 사실 매우 오래 전 매우 유명한 과학자에 의해서 이루어졌습니다. 큰 거인이나 작은 소인을 상상한 것은 인류 역사상 매우 오래된 일이며, 이에 대한 답을 처음 과학적으로 설명한 사람은 ‘그래도 지구는 돈다’라는 말로 유명한 갈릴레이 갈릴레오입니다. 물체의 무게가 달라도 떨어지는 낙하현상은 동일하다는 낙하법칙을 설명한 책 ‘새로운 두 과학에 대한 논의(Discorsi e Dimostrazioni Matematiche Intorno a Due Nuove Scienze, Galileo Galilei, 1638)에서 그는 고체의 강도에 대한 설명을 하면서 크기가 변화하면 형태가 함께 변화해야만 한다고 주장합니다. 물체의 크기가 커지면 부피가 커지고, 그만큼 바닥을 짓누르는 정도가 늘어나기 때문에 동일한 형태로 그 무게를 지탱하는 것이 불가능하다는 논리입니다. 크기가 큰 동물일 수록 뼈도 굵어져야 하는 건 당연하지만, 굵어지는 정도가 선형적일 수 없다는 것입니다. 앤트맨이 작아질 땐 더 가벼워져야하고, 커질 땐 훨씬 더 무거워져야만 몸을 지탱할 수 있다는 것이며, 이런 변화가 일어나기 위해서는 전체적인 형태가 함께 변할 수 밖에 없다는 것입니다. 커졌을 때, 그리고 작아졌을 때의 앤트맨은 정상 크기의 모습과 달라져야 한다는 결론입니다.

 

 

생물학적인 또다른 이유는 세포의 크기에서 찾을 수 있습니다. 단세포 생물이던 인간과 같이 고등화된 생물이건 기초 생리현상만 보자면 크게 다르지 않습니다. 단세포로 이루어진 생물도 에너지를 생성하고, 세포내에서 생긴 노폐물을 세포밖으로 배출하기 위한 기능을 갖고 있으며, 세포핵에서 우리의 두뇌와 같이 세포의 전 기능을 제어합니다. 그렇다면 진화과정에서 단세포만으로 대부분의 생리현상을 잘 처리하던 시절, 단지 세포하나의 크기를 크게 만들면 되는 것이지, 괜히 여러개의 다세포로 분열할 필요가 없습니다. 즉, 인간크기만한 세포하나에 수박만한 세포핵이 들어있고, 그 세포핵의 두뇌의 역할을 담당하는 쪽으로 진화하면 되지, 괜히 엄청나게 많은 세포들로 분열해서 세포들간의 연락 체계를 구축하느라 골머리를 앓을 필요가 없다는 것입니다. 하지만, 세포는 어느 적정크기가 되면 더이상 커지는 대신 두개의 세포로 분열합니다. 이는 단지 물컹거리는 젤리처럼 생긴 인간이 못생겨서가 아니라 세포활동의 효율때문입니다. 세포의 반경이 두배로 길어지면, 표면적은 그의 제곱인 네배로 늘어나게 되고, 동시에 부피는 세제곱, 즉 여덟배로 넓어집니다. 이렇게 부피는 세제곱으로 늘어나는데, 밖으로부터 에너지를 주고 받을 수 있는 통로에 해당하는 표면은 제곱비율로 늘어나면서 부피의 증가율을 따라가지 못합니다. 그로 인해, 일정 크기 이상이 되면 세포는 내부의 모든 기능을 적절하게 운용할 만큼의 에너지원을 외부로부터 충분히 받아들이지 못하게 됩니다. 갑자기 덩치가 커진 앤트맨의 내부에 있는 세포들은 에너지원의 부족현상으로 인해 괴사하게되는 문제점이 있습니다.

 

 

이러저러한 이유로 앤트맨 영화에 나오는 많은 멋진 현상들이 불가능하다고 초를 쳐서 죄송합니다. 비록 현재의 과학으로는 불가능하다고 하지만, 그렇다고 상상력을 외면할 필요는 없습니다. 어릴 때 본 영화 중에 이너스페이스(Innerspace, 1987)라는 영화가 있었습니다. 주인공들이 탐사선을 타고 앤트맨처럼 작아져서 인체내부를 여행하는 내용의 영화였습니다. 중학생이었던 저에게 맥 라이언이라는 배우가 세상에서 제일 예쁜 배우로 각인시킨 영화이면서 동시에 과학자가 되어 언젠가는 저런 탐험을 해보고 싶다는 생각을 갖게 해준 처음의 영화였습니다. 당시에도 그것이 가능할 것이라고 생각하지는 않았지만, 잠들 때마다 작은 캡슐을 타고 우주 곳곳을 탐험하던 상상의 날개가 저를 과학자의 삶으로 이끌었다고 생각합니다. 앤트맨 영화를 보고 서로 앤트맨이 된 것처럼 신나게 상상속의 이야기를 나누고 떠드는 아이들 모습에 어쩔 수 없는 아빠미소를 지으며, 어린날 비슷한 상상속에서 즐거워하고 흥분하던 제 모습을 떠올려 봅니다. 

댓글목록

등록된 댓글이 없습니다.

교육칼럼 목록

게시물 검색
Total 954건 1 페이지
교육칼럼 목록
번호 제목 글쓴이 날짜 조회
954 3월 29일 [민동필 박사와의 일문일답] - 낚시? 그냥 가! 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 03-21 34
953 3월 22일 [민동필 박사와의 일문일답] - 인공지능으로 인해 사라지는 직장, 왜? 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 03-14 47
952 3월 15일 [민동필 박사와의 일문일답] - 인스턴트 지식, 인스턴트 교육 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 03-07 74
951 3월 8일 [민동필 박사와의 일문일답] - 지식의 정확도를 측정하는 시험의 의미 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 02-29 89
950 3월 1일 [민동필 박사와의 일문일답] - 역사적으로 탄압받은 질문 능력 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 02-23 111
949 2월 23일 [민동필 박사와의 일문일답] - 질문은 언어와 두뇌 발달의 핵심 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 02-16 132
948 2월 16일 [민동필 박사와의 일문일답] - 언어 사용을 보면 두뇌가 보인다! 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 02-08 171
947 2월 9일 [민동필 박사와의 일문일답] - 언어 발달에서 지식의 역할 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 02-01 163
946 2월 2일 [민동필 박사와의 일문일답] - 언어와 신호의 차이 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 01-25 185
945 1월 26일 [민동필 박사와의 일문일답] - 두뇌의 진화 과정을 그대로 따라가며 발달하는 두뇌 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 01-17 221
944 아이엘츠 제대로 공부하기/에세이를 쓰실때 유용한 표현들과 함께 라이팅 점수도 챙겨보세요~!! [헤럴드 코퀴틀람] 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 01-16 198
943 1월 19일 [민동필 박사와의 일문일답] - 지식 전달에 중점을 둔 교육으로는 보물을 찾을 수 없다! 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 01-11 214
942 기초 영어 회화 <날씨와 관련된 필수 패턴> "지난 밤에 진눈깨비가 내렸어요." 를 영어로~~???? 헤럴드코퀴틀람 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 01-10 204
941 1월 12일 [민동필 박사와의 일문일답] - 사고력을 자극하는 호기심과 사고력을 막는 호기심 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 01-04 192
940 1월 5일 [민동필 박사와의 일문일답] - 꿈을 이루기 위한 삶의 의미 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 12-28 171
939 12월 29일 [민동필 박사와의 일문일답] - 높은 시험성적은 두뇌가 지식의 노예화가 되었다는 증거 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 12-21 241
938 <왕초보 영어회화>공손한 표현 "Would you like to~" 쉽게 쓰고 계신가요?? 헤럴드코퀴틀람 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 12-21 191
937 12월 22일 [민동필 박사와의 일문일답] – 동물의 두뇌 vs. 인간의 두뇌 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 12-14 238
936 [헤럴드코퀴틀람] 아이엘츠 Writing 관련 빈출문제를 통한 문장 작성 방법~!! 라이팅 공부 중이시라면 … 헤럴드코퀴틀람 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 12-13 211
935 12월 15일 [민동필 박사와의 일문일답] – 질문은 눈에 보이지 않는 목표를 만들 수 있는 힘 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 12-08 200
934 [아이엘츠IDP공식시험센터] 아이엘츠 기초반 수업에서 배우는 어휘! 사람의 외모 및 성격 관련 어휘,표현에 … 헤럴드코퀴틀람 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 12-06 182
933 12월 8일 [민동필 박사와의 일문일답] - 질문으로 목표를 만들어야 하는 이유 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 12-02 233
932 [헤럴드아카데미] 셀핍 Writing문제 답안작성 꿀팁!! 함께 풀어보세요??? 헤럴드코퀴틀람 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 11-29 273
931 12월 1일 [민동필 박사와의 일문일답] - 목표의 종류 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 11-23 227
930 [아이엘츠공식시험센터]아이엘츠, 셀핍 시험을 준비중이시라면 꼭 필요한 어휘 시리즈 헤럴드코퀴틀람 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 11-22 241
929 11월 24일 [민동필 박사와의 일문일답] - 고기를 잡아주기 보다는 고기를 잡는 방법을 가르쳐야 한다? 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 11-16 280
928 [아이엘츠공식시험센터]아이엘츠를 준비중이라면 반드시 알아두어야 할 필수 어휘 시리즈 헤럴드코퀴틀람 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 11-15 211
927 11월 17일 [민동필 박사와의 일문일답] - 기억력의 종류와 기억법 (4부) 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 11-09 250
926 [헤럴드코퀴틀람]아이엘츠 제대로 알기 No.59 헤럴드코퀴틀람 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 11-08 233
925 11월 10일 [민동필 박사와의 일문일답] - 기억력의 종류와 기억법 (3부) 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 11-02 235
924 [헤럴드코퀴틀람]아이엘츠 제대로 알기 No.58 헤럴드코퀴틀람 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 11-01 257
923 11월 3일 [민동필 박사와의 일문일답] - 기억력의 종류와 기억법 (2부) 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 10-26 263
922 [헤럴드코퀴틀람]아이엘츠 제대로 알기 No.57 헤럴드코퀴틀람 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 10-25 287
921 10월 27일 [민동필 박사와의 일문일답] - 기억력의 종류와 기억법 (1부) 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 10-19 298
920 [헤럴드코퀴틀람]아이엘츠 제대로 알기 No.56 헤럴드코퀴틀람 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 10-18 291
919 10월 20일 [민동필 박사와의 일문일답] - 치매 (2부) 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 10-13 305
918 [헤럴드코퀴틀람]아이엘츠 제대로 알기 No.55 헤럴드코퀴틀람 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 10-11 278
917 [민동필 박사와의 일문일답] - 치매 (1부) 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 10-06 287
916 [헤럴드코퀴틀람]아이엘츠 제대로 알기 No 54. 헤럴드코퀴틀람 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 10-04 320
915 10월 6일 [민동필 박사와의 일문일답] - 모든 인간은 천재성을 가지고 태어난다. 다만 사회가 천재성을 억… 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 09-29 309
914 [헤럴드코퀴틀람] 아이엘츠 제대로 알기 No. 53 헤럴드 코퀴틀람 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 09-27 292
913 9월 29일 [민동필 박사와의 일문일답] - 삶의 고통과 괴로움은 목표를 향해 달려가기 때문 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 09-21 284
912 [헤럴드 코퀴틀람] 아이엘츠 제대로 알기 No. 52 헤럴드 코퀴틀람 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 09-20 290
911 9월 29일 [민동필 박사와의 일문일답] - 천재들의 아이디어를 판단할 수 없는 사회 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 09-15 330
910 [헤럴드 코퀴틀람] 아이엘츠 제대로 알기 No. 51 헤럴드 코퀴틀람 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 09-13 314
909 9월 15일 [민동필 박사와의 일문일답] - 두 가지 형태의 천재적 두뇌능력 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 09-07 348
908 [헤럴드 코퀴틀람] 아이엘츠 제대로 알기 No.50 헤럴드코퀴틀람 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 09-06 390
907 [헤럴드 코퀴틀람] 아이엘츠 제대로 알기 No. 49 헤럴드코퀴틀람 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 08-30 384
906 9월 8일 [민동필 박사와의 일문일답] - 중독에도 종류가 있다 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 08-29 301
905 9월 1일 [민동필 박사와의 일문일답] - 교육을 통해 접하는 도박의 맛 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 08-26 343
904 8월 25일 [민동필 박사와의 일문일답] - 두 가지 다른 형태의 욕망 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 08-18 334
903 [헤럴드 코튀틀람] 아이엘츠 제대로 알기 No. 48 헤럴드 코퀴틀람 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 08-17 339
902 8월 18일 [민동필 박사와의 일문일답] - 양극화라는 불씨에 기름을 붓는 교육 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 08-11 346
901 8월 11일 [민동필 박사와의 일문일답] - 창의적 사고력을 막는 교육 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 08-03 412
900 [헤럴드 코퀴틀람] 아이엘츠 제대로 알기 No. 47 헤럴드 코퀴틀람 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-31 380
899 8월 4일 [민동필 박사와의 일문일답] - 새로운 아이디어로 창의적 목표를 세우기 어려운 이유는? 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-29 408
898 [헤럴드 코퀴틀람] 아이엘츠 제대로 알기 No. 46 헤럴드 코퀴틀람 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-26 398
897 7월 28일 [민동필 박사와의 일문일답] - 목표와 계획을 세우는 사고력은 가장 기본적인 두뇌능력 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-21 405
896 [헤럴드 코퀴틀람] 아이엘츠 제대로 알기 No. 45 헤럴드코퀴틀람 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-19 403
895 7월 21일 [민동필 박사와의 일문일답] - 목표를 이루기 위한 계획을 세우는 두뇌능력 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-13 465
회사소개 신문광고 & 온라인 광고: 604.544.5155 미디어킷 안내 개인정보처리방침 서비스이용약관 상단으로
주소 (Address) #338-4501 North Rd.Burnaby B.C V3N 4R7
Tel: 604 544 5155, E-mail: info@joongang.ca
Copyright © 밴쿠버 중앙일보 All rights reserved.
Developed by Vanple Netwroks Inc.
모바일 버전으로 보기