태극기가 뜻하는 바를 올바로 알자.(4)
지금의 3대 종교는 약1500년 전, 약2000년 전, 약2500년 전에
태어나신 성인들의 가르침이다.
그 당시의 문화와 문명을 기준으로 말씀하신 것이므로
문화와 문명이 발전한 지금을 기준으로 보면 진부한 면도 있고
제자들이 잘못 해석한 것도 있다.
물질문명이 빠른 속도로 발전하고 있어 우주창조의 과정까지도
과학적으로 규명해가고 있다.
자연과학을 모르면 종교를 잘 못 해석하여 큰 오류를 범할 수 있다.
자연과학이 가장 발달한 일부 기독교문명권과 가장 뒤떨어진
일부 회교문명권과 무력충돌이 일어나 세계를
불안과 공포로 몰아 넣고 있다.
지도자가 종교보다 자연과학을 깊이 공부했다면 이런 불행한 일이
일어나지 않았을 것이다.
오래전부터 자연과학공부를 하려고 마음먹었는데
인터넷의 발달과 포털사이트 naver.com의
지식검색창 덕분으로 어렵지 않게 공부를 할 수 있어
정말 다행으로 생각하며 naver.com에 항상 고마운 마음을 갖고 있다.
마침 2003년 11월 22일 중앙일보 문화면에
나와 같은 생각을 하는 미국의 미리암 데레사 맥길리스 수녀의
“과학의 눈으로 종교를 보세요”기사를 읽고
지원군을 만난 외로운 병사의 심정으로 보다 충실한 내용의 글을
써보겠다는 욕심이 생긴다.
진괘는 주역에서는 천둥·번개로 해석한다.
그러나 우주창조의 순서로는 전기 또는 전자기력으로 본다.
헬륨의 핵융합으로 태양이 만들어진 과정을 복습해보자.
핵융합은 중수소(D)와 삼중수소(T) 또는 헬륨이 결합되면서
중성자 또는 양성자가 나오는 반응이다.
핵반응 후 입자들의 질량이
처음에 존재했던 입자들의 질량 합보다 가벼워진다.
그 차이가 에너지로 분출되는 것이다.
그런데 핵융합 때의 질량차이가 핵분열 때보다 훨씬 커
핵융합에너지는 핵분열에너지의 300배나 된다.
핵을 결합시키는 핵력이 존재함과 동시에
핵이 가까워질수록 밀어내는 전자기력의 척력도 존재한다.
전자기력은 원자(수소원자, 헬륨원자)가 만들어지면서
발생하였다. 원자가 만들어지는 과정을 고찰해보자.
빅뱅의 순간에 6 가지의 쿼크(quark)와 6 가지의 렙톤(lepton)
이라고 하는 기본 입자들이 만들어졌고, 약 0.00001초 이내에
쿼크로부터 양성자와 중성자가 만들어졌다고 한다.
전자는 렙톤의 일종이다. 따라서 우주의 나이가 0.00001초 정도
되었을 때 후일 물질 세계와 생명을 만들어 나갈 원자의 재료는
갖추어진 셈이다. 왜냐하면, 모든 원자(原子-atom)는 양성자,
중성자 , 그리고 전자로 이루어졌기 때문이다.
더구나 양성자는 전자 하나만 얻으면 수소원자가 된다.
그런데도 최초의 원자가 생기려면 30만년 정도를 더 기다려야
한다. 팽창하는 우주는 급격히 식고 있지만
아직 우주는 원자를 만들기에는 너무나 뜨겁기 때문이다.
전자가 원자의 일부로 가만히 붙어있지를 못한다는 말이다.
우주의 나이가 30만년 정도 되어서 온도가
3천도 정도로 내려갔을 때 비로소 수소 원자가 생겨났다.
처음 3분간 양성자 두 개와 중성자 두 개가 모여 만들어진
헬륨 원자핵도 전자를 붙잡아서 헬륨 원자가 된다.
이렇게 해서 물질세계의 기본 단위인 원자가 생겨난 것이다.
나머지 90 가지 정도의 자연에 존재하는 원소(元素-element)
들이 생겨나는 데에는 다시 수십 억 년이 걸렸다.
팽창하는 우주의 여기저기에서 중력(重力, gravity)에 의하여
수소와 헬륨이 모여 별들이 생기고,
이 별들의 진화(進化, evolution) 과정에서 내부의 높은 온도
하에서 무거운 원소들이 생기는 핵융합(核融合, nuclear fusion)
반응이 일어나기 때문이다.
원자의 구조를 보면
(1)원자핵: 원자의 중심에 위치하면서 (+)전기를 띠며 이동할
수 없다.
(2)전자: 원자핵을 중심으로 돌고 있는 물질로(-)전기를 띤다.
원자핵의 (+)전기와 전기적인 인력에 의하여 원자에
붙어 있다.
원자핵과 분리되기 쉽다
 전기의 종류
(1) (+)전기 : 위의 그림에서 보는 바와 같이 전자를 잃고
생성된 전기. 양전하(電荷)를 띤 전기
(2) (-)전기 : 전자를 얻고 생성된 전기.음전하를 띤 전기이다.
전기력
(1)인력 : 서로 다른 전기 사이에 끌어당기는 힘
(+)전기와 (-)전기 사이에 작용한다.
(2)척력 : 서로 같은 전기 사이에 밀어 내는 힘이 있다.
모든 원자는 (+)전기, (-)전기,인력, 척력을 갖고있다.
우주에는 수소(水素-hydrogen)원자가 가장 많으며,
대기권을 포함한 지구에도 수소원자가 가장 많다.
수소원자는 위와 같은 전자기력을 갖고 있으므로
미래의 에너지원은 수소라고 볼 수 있다.
전기력과 자기력은 따로 존재하는 것이 아니라
위와같이 동시에 존재하는 전자기력이다.
전자기력은 태양이 만들어진후에 만들어 졌음을
알 수 있다.
우리가 지금 유용하게 쓰고있는 전기는 누가 발명하였을까?
1800년에 이탈리아의 물리학자 알레싼드로 볼타(Alessandro
Giuseppe Antonio Anastasio Volta 1745-1827)가
아연판과 구리판을 묽은 황산에 넣어 계속적으로 전기를 만들어
낼 수 있는 장치인 "볼타 전지"를 세계 최초로 만들어 내었다.
전류를 유도하는 기전력의 단위인 V(볼트)는 그를 기념하여
붙여진 이름이다.
그후 영국의 물리학자이자 화학자인 마이클 패러데이(Michael
Faraday 1791-1867)에 의해 최초의 전동기가 발명되었다.
전기와 자기는 같은 현상이면서 겉으로 나타나는 모습이 다를
뿐이라는 사실이 그 당시에 밝혀지고 있었다.
전기의 힘으로 자석을 만들었으며, 패러데이는 이 전자석을
이용하여 거꾸로 전기를 만들어 낼 수 있음을 처음발견한 것이다.
전자석을 연속회전시키는 실험도 성공하여 발전기를 고안하고
전기모터도 발명한 셈이다.
그후 1837년에 미국의 화가 새무얼 모스는 전신기와
전신부호를 만들어 전기 통신시대를 열었고,
1876년에는 미국의 알렉산더 그라함벨(1874-1922)에
의해 전화기가 개발 되었다.
그후 여러 발명가들이 수많은 전기장치를 세상에 선보이기
시작했다.그 대표적인 인물이 미국의 토마스 에디슨(1847-1931)
이다. 그는 전화기를 개량하고 축음기를 발명하였으며 전등을
처음으로 만들고 활동 사진을 만드는 등, 전기를 이용하는 길을
활짝 열어 놓았다.
전기에너지의 실용화가 먼저 전지의 발명으로 이루어지고
다음에 전동기가 만들어진것을 보면
수소전지가 먼저 실용화되고 다음에 수소를 원료한 전동기나
발전설비가 만들어질 것으로 예상된다.
빠르면 20~30년안에 에너지혁명이 실현될 가능성이 높다.
수소에너지는 미래의 청정에너지원 가운데 하나이다.
수소는 연소시 극소량의 질소가 생성되는 것을 제외하고는
공해물질이 배출되지 않으며, 직접 연소를 위한 연료
또는 연료전지 등의 연료로 사용이 간편하다.
또한 수소는 이 세상에서 가장 풍부한 화학원소로서
지구 표면을 덮은 바다에는 13억7천만㎦의 물이 있고
바닷물 1kg에는 0.108g의 수소가 있다.
수소에너지란 수소를 연소시켜서 얻는 에너지이다.
수소를 태우면 같은 무게의 가솔린 보다 3배나 많은 에너지를
방출한다. 수소는 전기에너지와 함께 현재의 에너지 시스템을
유지할 수 있는 에너지 매개체이다
수소는 가스나 액체로 쉽게 저장 수송할 수 있다.
게다가 산업용 기초소재에서부터 일반연료, 자동차, 비행기,
연료전지 등 현재의 에너지시스템에서 사용되는 거의 모든
분야에 응용돼 미래의 에너지시스템에 가장 적합한 에너지원으로
평가되고 있다.
수소의 에너지 시스템을 실용화하기까지는 제조, 수송, 저장,
변환, 이용 등 모든 분야에 있어서 해결해야 할 많은
화학적인 개발 문제가 있다.
수소 에너지 시스템을 개발하기 위하여 수소를
싼값으로 대량 생산할 수 있는 제조법, 경제적인 저장과 수송법,
공해 없는 연소, 연료 전지 등의 이용법이 연구 과제이며
또한 해결하지 않으면 안 되는 문제점이다.
안전성을 고려한 수소가 대량으로 값싸게 제조되어서 보급된다면
현재의 에너지 시스템에 큰 변화를 가져올 것이 확실하며
머지 않아 현재의 전력 경제에 맞먹는
수소 경제가 이루어질 것이 기대된다.
갈색글 출처 : 에너지연대
[풀이 글]
쿼크(quark)
물질의 기본입자인 쿼크의 존재는 이미 잘 알려져 있다.
1995년 미국 페르미가속기연구소에서 톱쿼크가 발견됨으로써
6개의 쿼크가 자연에 존재하며 그들은 상당히 다른 질량을
가지고 있다는 것이 밝혀졌다.
1962년 머레이 겔만이 제안했던 쿼크모델이 드디어 완성된
것이다(겔만이 쿼크모델을 제안할 때 3개의 쿼크만 사용했다).
실험적으로 양성자가 쿼크로 이뤄졌다는 것은
1967년 미국 스탠포드선형가속기센터가
2백억eV(전자볼트)의 전자를 양성자에
충돌시키는 실험에서 처음 확인했다.
현재 물리학자들이 이해하고 있는 바로는
1세대의 업(up)쿼크와 다운(down)쿼크,
2세대의 스트렌지(strange)쿼크와 참(charm)쿼크,
3세대의 바틈(buttom)쿼크와 톱(top)쿼크 등 6개의 쿼크가
우주의 모든 물질을 만들어낼 수 있는 것이다.
3개의 쿼크가 합쳐지면 중입자(baryon)라는 입자가 된다.
양성자는 이 중입자들 중 가장 가벼운 것이다.
쿼크와 반쿼크가 합쳐지면 중간자(meson)라는 입자가 된다.
이들 중 대표적인 것이 일본의 유가와 히데키가
1935년 예측해 1949년 노벨상을 탔던 파이(π) 중간자이다.
3가지색을 지닌 쿼크
여기서 쿼크의 성질을 잠시 알아보기로 하자.
이 그림은 쿼크와 물질을 이루는 경입자(lepton,
전자와 같은 입자들)의 성질을 나타낸 것이다.
쿼크의 특이한 성질은 이들이 분수전하를 가진다는 것이다.
즉 전자 전하량의 3분의 1 또는 3분의 2의 크기를 갖고 있다.
분수전하를 가진다는 것 외에도, 쿼크가 경입자와 다른 점은
색이 있다는 것이다.
쿼크는 3가지 다른 색, 즉 빨강, 파랑, 녹색을 띨 수 있다.
이에 따라 양성자와 중간자와 같은 입자들은 무색투명한
색이 된다. 양성자를 이루는 3개의 쿼크들은 각각 빨강, 파랑,
녹색을 띠고 있다. 빛의 삼원색을 합치면 무색투명해지는
것과 같이 이들을 합치면 무색 투명해진다.
더 신비로운 것은 쿼크들이 각자의 색을 가지고
홀로 존재할 수 없다는 것이다.
이들은 중입자 또는 중간자 내부에서
색이 없는 조합으로만 존재하게 된다.
이를 "쿼크의 유폐"라고 부른다.
결국 자유롭게 혼자 돌아다니는 쿼크를 볼 수 없다는 것이
현재 물리학의 결론이다.
또한 쿼크의 질량은 매우 다양하다.
가장 가벼운 업쿼크는 전자의 10배 정도이고, 가장 무거운
톱쿼크는 금(Au) 원자 하나의 질량에 맞먹는다.
다시 말해 톱쿼크의 질량은 업쿼크의 질량보다 3만6천배나
크다. 기본입자인 쿼크들의 질량이 왜 이렇게 다양할까 하는
것은 질량의 근원 문제와 관련된 매우 중요한 의문점이다.
한편 6개의 쿼크들 중에서 양성자와 중성자의 주 구성성분이며,
현재 우주물질 중 대부분을 차지하고 있는 것은 업쿼크와
다운쿼크다. 나머지 4개의 쿼크들은 입자가속기나 우주선 입자를
통해서 생성되고, 매우 짧은 시간 동안 살다가 업쿼크나
다운쿼크로 붕괴해 버린다.
6개의 쿼크는 주역의 대성괘가 6효로 이루어진 것과 상관관계가
있는 것 같다. 소성괘 3효는 하늘 등 8가지의 의미만 있고
대성괘 6효는 예를 들면 하늘과 땅과의 상호작용의 결과 등
64가지의 의미를 내포하고 있다.
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