[앵커]
과학에 대한 모든 궁금증을 풀어주는 (궁금한 S) 시간입니다. 세상은 무엇으로 만들어졌을까요? 이것은 최초의 철학적인 질문이었다고 하는데요. 그래서 만물의 기원을 찾기 위한 인류의 탐구는 기원전부터 계속되었다고 합니다. 수천 년 동안 이어져 온 질문의 역사와 그 해답은 무엇일까요? 지금 바로 화면으로 만나보시죠.

[이효종 / 과학 유튜버]
안녕하세요! 과학의 모든 궁금증을 해결하는 궁금한 S의 이효종입니다. 궁금한 S와 함께할 오늘의 이야기 만나볼게요.

눈으로 보기에는 책은 종이로 되어있고, 종이는 나무로 만들어져 있다는 사실을, 우리는 금방 알 수 있지만, 이 나무를 계속해서 잘게 자르면, 과연 무엇이 남게 될까요? 오늘은 우리의 세상을 이루고 있는 물질이란 무엇이고, 이 물질에 관한 의문에서 탄생한 과학적 발견에 대해 (궁금한 s)와 함께 들여다보도록 하겠습니다.

물질의 근원에 관하여 가장 먼저 언급했다고 기록된 과학자는 기원전 600년 전의 과학자, 탈레스입니다. 그는 만물이 물로 이뤄져 있으며 물의 상태변화에 따라 모든 물질의 변화가 생성된다고 주장했습니다. 하지만 기원전 360년경의 학자 아리스토텔레스는 자연에는 원소라고 불리는, 물질을 구성하는 기본요소가 있다고 이야기했습니다. 그 요소는 '물', '불', '공기', '흙'의 4가지로 이뤄져 있다고 주장했죠.

한편 동시대에 활동했던 데모크리토스는 물질을 이루고 있는 작은 단위인 원자가 있으며, 이러한 원자가 결합했다가 떨어졌다가 하면서 모든 만물의 형태가 만들어진다고 주장했습니다.

이후 과학은 여러 영역으로부터 눈부신 발전을 이룩하게 되었고, 이러한 흐름은 연금술로부터 이어진 화학이라는 학문도 예외는 아니었습니다. 물질의 반응 특성, 반응비, 그리고 생성물 등을 연구하던 당시의 수많은 이론을 들여다보던 영국의 물리학자 돌턴은 물질은 생성되거나 소멸하지 않고 단지 형태가 바뀔 뿐이라는 '질량 보존의 법칙'과 어떠한 화합물을 구성하는 원소들의 질량의 비는 항상 일정하다는 법칙인 '일정 성분비의 법칙'을 설명하기 위해, 하나의 가설을 만들어내게 됩니다. 가설의 내용은 간단했지만, 명쾌했죠. 모든 원소는 그 양이 변하지도, 파괴되지도 않는 어떤 특정한 작은 단위로 이뤄져 있으며, 그 작은 단위들이 복잡하게 결합해 물질들의 구조를 이룬다는 주장인, '원자설'이 바로 그 내용이었습니다. 이는 데모크리토스의 원자론과 그 아이디어가 상당히 흡사한 주장으로서, 근대 원자론의 시작이라는 의미가 있다고 할 수 있습니다.

이어 여러 물리학의 분야에서 물질에 관한 연구가 더욱 지속했고, 1897년 영국의 물리학자 j.j 톰슨은 크룩스 관이라고 부르는 실험기구에서 볼 수 있는 음극선을 통해 여러 실험을 수행하게 됩니다. 크룩스 관이란 동그란 유리 실린더 양쪽에 극판을 두어 강한 전압을 걸면 음극판에서 발생하는 알 수 없는 선을 관측할 수 있도록 만든 실험장치인데요, 이때 발생한 선을 음극선이라고 불러서 음극선관이라고 부르기도 합니다.

바로 이러한 음극선의 전자기적 특성을 통해 음극선의 '질량 측정'에 성공하게 된 톰슨은 음극선은 전자기파와 다른, 전하를 띠고 질량을 가진 입자들로 구성된 그 무언가로 생각하게 됩니다. 여기서 음극선을 구성하고 있는 전하가 바로 'electron, 전자' 라고 부르는 입자이죠. 톰슨은 이러한 '전자'가 만물의 기원인 원자로부터 비롯되어있다고 생각했습니다. '눈에 보이지 않는 작은 원자 안에 음전하를 띤 입자와 양전하를 띤 입자가 어떻게 존재할까?' 이에 대한 답을 위해 톰슨은 건포도가...

[YTN 사이언스 기사원문] [ Ссылка ]

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