자신들이 사는 장소에서 멀리 떨어진 정글이나 바다 속, 우주 등에 로망을 느끼는 사람은 많지만 발밑에 퍼져있는 미크로의 세계에 눈을 돌린 적이 있는 사람은 적습니다. 과학을 다루는 YouTube 채널 Kurzgesagt가 세포, 분자 및 원자가 보일 정도로 작은 크기의 세계에서 무슨 일이 일어나고 있는지를 애니메이션으로 설명했습니다.
Let’s Travel to The Most Extreme Place in The Universe - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=FfWtIaDtfYk
인간에 비해 너무나 광대한 우주의 신비에 매료되는 사람은 많습니다. 한편 인간도 벌레나 미생물에게는 엄청나게 큰 존재입니다.
우선 인간의 크기를 1000분의 1까지 줄이고 신장 불과 2mm의 상태로 세계를 바라봅시다. 이 상태에서는 모래 알갱이가 키만큼 크고 풀이 8층짜리 빌딩 정도의 높이로 느껴집니다.
한때 부담없이 산책할 수 있었던 1km 거리의 공원은 1000km 정도의 거리로 느껴져 프랑스를 횡단하는 거리에 필적합니다. 인간은 엠파이어 스테이트 빌딩의 4배의 높이로 보입니다. 꿀벌은 헬리콥터 정도의 크기에 날개와 몸의 움직임으로 지면이 흔들릴 정도입니다.
또 몸의 사이즈가 1000분의 1이 된 영향으로 공기의 밀도가 1000배로 느껴져 마치 꿀 속을 움직이고 있는 것 같은 감각이 된다는 것.
꿀벌은 이 체감공기밀도를 이용하여 보트를 젓는 노처럼 날개를 사용하여 하늘을 날고 있습니다. 그러므로 꿀벌이 인간 크기가 되면 몸과 날개가 너무 무거워 하늘을 날 수 없습니다.
이어 체장 2마이크로미터의 세계로 가보면 거의 대장균과 같은 크기가 됩니다. 이 상태가 되면 1km 거리의 공원은 인간에게 약 100만km의 크기로 느껴집니다.
미생물 시선으로 보면 꿀벌은 말 그대로 움직이는 에베레스트 산입니다. 공기는 용암 정도의 점도가 있으며 인간은 그 안에서 움직이기 어렵습니다.
나뭇잎 1장이 파리만큼의 광대해지고 진딧물의 파먹은 흔적이 분화구처럼 남아 있습니다. 식물의 세포는 유리에 싸인 집처럼 느껴집니다. 떨어지는 물방울은 소행성이 떨어지는 것처럼 보입니다. 그러나 이 스케일에서는 물의 충격을 받지 않고 그대로 물에 흡입된다는 것. 물분자에 작용하는 응집력에 의해 물은 접착제처럼 손발에 붙기 때문에 작아진 인간은 흐름에 몸을 맡길 수밖에 없습니다.
작은 물방울에는 많은 양의 미생물과 테니스공 크기의 바이러스가 존재합니다. 대부분의 미생물은 자동차 크기의 해파리와 같은 형태를 하고 있고 편모라는 촉수와 같은 기관으로 물속을 움직이고 있습니다. 이것을 인간에게 비유하면 시속 600km 이상의 속도로 진흙 속을 진행하는 것과 같습니다. 또한 미생물은 매우 작고 물의 점도가 너무 높기 때문에 기본적으로 미생물의 움직임에 관성의 법칙이 작동하지 않습니다. 그 때문에 미생물의 움직임은 예측 불가능한 움직임이 된다는 것.
이어서 몸길이 2나노미터의 분자크기의 세계를 살펴보면 물방울이 달처럼 보입니다.
그리고 공원은 거의 태양계에 필적하는 크기가 됩니다. 그러나 거기는 진공이 아니라 다양한 물질로 가득합니다. 어디를 봐도 무수한 분자나 원자가 있고 풀의 세포의 단단한 벽에서도 진동과 에너지가 느껴집니다.
1개의 물방울에 포함되는 물분자는 약 60억 개에 이르고 물분자가 1초간에 수백조 회나 충돌하는 폭풍과 같은 세계라고 합니다. 인간의 스케일로 환산하면 각각의 물분자는 시속 2300km를 넘는 스피드로 이동하고 있는 것과 같다고 합니다.
이들 분자의 움직임은 열에 의한 것으로 열은 분자의 움직임과 진동입니다. 열을 잃으면 분자의 움직임이 느려지고 충돌빈도도 감소합니다. 열을 얻으면 분자는 속도를 높이고 충돌빈도도 높아진다는 것.
또 물방울로부터 공기 중으로 튀어나오면 공기를 구성하는 분자가 드물게 존재하고 그 이외에는 거의 아무것도 없다는 것을 깨닫습니다.
분자 사이에는 진공이 있을 뿐이며 분자가 다음 분자에 충돌하기까지 평균 60나노미터로 인간의 스케일로 환산하면 하키장 정도의 거리를 이동한다는 것.
만약 방 안에서 날아다니는 모든 분자와 원자를 압축하면 부피는 방의 0.1% 수준입니다. 즉 인간의 주위는 99.9%가 진공이라고도 표현할 수 있습니다.
한층 더 수축해 신장 2피코미터의 사이즈가 되면 통상의 인간은 20억 km 정도의 사이즈가 되어 태양으로부터 토성까지 손이 닿는 스케일이 됩니다.
그래도 원자의 질량의 99.7%를 차지하는 원자핵은 손가락 끝에 올린 모래알 정도의 크기가 됩니다. 원자핵을 도는 전자는 에펠탑 정도의 범위를 돌고 있다는 것. 원자핵은 진동하거나 부풀어 오르는 등 가만히 정지하고 있지 않습니다.
여기에서 1,000분의 1 사이즈로 축소하면 더 이상 작은 세계는 관측할 수 없는 플랑크 길이에 도달합니다. 이것보다 작은 세계에서는 기존의 우주모델은 의미를 갖지 않는다는 것입니다.
이 세계에서는 입자가 거품처럼 보이고 상상을 초월하는 에너지의 양자거품이 생성된다고 추정되고 있습니다.
올려다 보는 밤하늘은 엄청나게 광대하고 이상하게 보입니다. 그러나 작은 세계는 더욱 이상합니다.
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