::: 정창관의 국악 음반 세계 :::

빛과 마음

정 창 관 (홍콩샹하이은행 부장)

삼성출판사에서 출간된 새 우리말 국어 <큰 사전>의 빛의 항목에는 <빛: 명사 1. (물리) 사람의 눈을 자극하여 시각을 일으키게 하는 물질, 공간에 퍼지는 특정한 범위의 전자파임>이라고 기술되어 있다. 태양에서 우리의 일상 생활과 밀접한 관계를 가지고 있는 것도 없지 싶다. 태양에서 오는 빛은 지구상의 인간을 포함한 모든 생명체의 원동력이 되고 있으며, 우리는 빛을 통하여 모든 자연 현상을 관측할 수 있다. 빛의 속도가 유한한가 무한한가 하는 문제는 일찍이 중세에서부터 활발하게 논의되었다.

데카르트(1596-1650: 프랑스의 철학자, 수학자)가 대표하는 일파에서는 빛의 속도는 무한하다고 주장했고, 당시의 위대한 물리학자이고 천문학자인 갈릴레이(1564-1642) 측에서는 광속도가 유한하다고 주장했다. 갈릴레이는 자기가 옳다는 것을 증명하기 위하여 실제로 광속도를 측정하였지만 실패하였다. 갈릴레이는 자기가 초기에 제작한 망원경으로 최초로 목성의 위성 4개를 발견했다. (목성에는 위성이 12개 있다.) 1675년 덴마크의 천문학자 올라드 퇴머(1644-1710)는 갈릴레오가 제작한 망원경으로 목성에 있는 위성의 공전주기를 관측하다가 빛의 속도는 유한하며 또 측정이 가능하다는 사실을 발견했다. 1849년 프랑스 물리학자 피조(1819-1896)는 지상에서의 회전하는 톱니바퀴와 양초를 광원으로한 실험장치에서 빛의 속도가 321,400km라는 답을 구했다. 이것은 오늘날 답보다 5%가 높은 것이지만 그가 사용했던 당시의 기구들의 정밀성을 고려해보면 대단히 정확한 답이었다. 그 후 1926년 미국의 최초의 물리학부문(1907년)의 노벨상 수상자인 마이켈슨(1852-1931)이 피조의 톱니바퀴에 의한 방법과 비슷한 다면경(거울)의 회전을 이용하여 빛의 속도가 299,798km/sec라는 것을 알아내었다. 빛은 공기 속을 통과할 때 진공 속을 통과할 때에 가장 빠르다. 그러나 빛이 공기 속을 통과할 때와 진공 속을 통과할 때와는 아주 작은 차이 밖에 없으므로, 실제로는 공기 속에서 속도와 진공상태에서의 속도가 같은 것으로 간주되고 있다. 빛의 속도는 진공상태의 속도에 비하여 물속에서는 3/4, 유리 속에서는 2/3의 속도로 줄어든다. 빛은 라디오 전파, 자외선, 적외선 등과 더불어 전자파의 group에 속하는 광파이다. 이 group에 속하는 모든 파는 광속도로 달린다. 빛의 속도는 움직이는 물체에서 나온 빛이든 관측자의 유동상태에 관계 없이 항상 일정한 값을 가진다. 빛은 직진하고 간섭한다. 빛은 회절한다. 그리고 빛은 반사하고 굴절도 한다. 그러면 빛은 어떻게 전달되는 것일까? 빛은 광원에서 방출되어 빠른 속도로 공간을 퍼져나가는 입자의 흐름이라고 17세기에 데카르트는 빛의 입자설을 주장했고, 뉴튼 자신은 망설이면서 이것을 취했지만 그 후는 뉴튼의 명성에 힘입어 입자설은 압도적으로 지지를 받게 되었다. 네덜란드의 호이겐스(1629-1695)는 빛은 파동의 형태로 전달된다고 주장하였으나, 거의 주목되지 않았다. 1802년 영국의 의사 영(1773-1829)이 빛의 간섭의 실험을 통해서 빛의 파장을 밝혀 내고 회절 등의 현상을 설명하고, 프랑스의 토목학자 프레넬(1788-1827)이 1817년 영의 시사에 입각하여 빛은 횡파라고 하는 이론을 전개하여 편광과 복굴절에 대한 모든 현상을 파동에 의하여 통일적으로 설명하는데 성공함에 따라 빛의 파동설의 정당함이 인정되었다. 그러나 파동이라는 것은 파동을 전달하는 매질이 있어야만 전달된다. 빛은 아무런 매질도 없는 진공의 우주를 어떻게 전파하여 올 수 있을까? 19c의 과학자들은 이러한 가상의 매질로 에테르를 생각하게 되었고 빛은 우주의 어느 곳이라도 전달 되므로 이 매질인 에테르는 우주 전체의 어느 곳에나 존재한다고 생각했다. 많은 과학자들이 에테르를 발견하기 위하여 실험과 관측을 하여도 발견할 수 없었지만 누구나 납득할 수 있는 해답이 아인슈타인의 특수 상대성 이론에 의해 주어졌다. (에테르와 특수 상대성 이론과의 관계는 다음 호에 다룸.)

이 세상에서 가장 빠른 것은 빛이라고 알고 있다. 하지만 대행 큰스님은 이 세상에서 가장 빠른 빛도 마음보다는 빠르지 못한 것입니다.라고 설법했다. 빛이 저 안드로메다 대은하(M31)에서 지구까지 오는데 220만 광년이 걸리지만 우리는 육안이나 쌍안경, 망원경을 통해서 본 안드로메다 대은하에 마음으로 한 순간에 갈 수가 있다.

- 끝 -