내 몸은 빈 공간? 원자와 뇌가 만든 진짜 현실 이야기

요즘 세상 보면, 현실이 뭔지 허상인지 헷갈릴 때 많잖아?

근데 과학적으로 들여다보면 더 재밌어. 우리가 보고 만지는 모든 물체, 사실 대부분이 빈 공간이라니 진짜 신기하지ㅋㅋ

 

원자의 크기와 구조: 진짜 놀라운 세계

원자를 100원짜리 동전(지름 24mm)만큼 키운다고 치자. 실제 원자의 반지름은 약 0.1나노미터(1Å) 수준이고,

원자핵 지름은 약 1펨토미터(10⁻¹⁵m)이야. 그러니까 핵과 전자의 거리 비율은 대략 1만분의 1에서 10만분의 1 정도 된다고 보면 돼.

이걸 비유하면 핵이 동전 안의 1mm짜리 점이라면, 전자는 동전 바깥 50m 지점쯤에 둥둥 떠 있는 셈이지.

• 보어 반지름(Bohr radius): 수소 원자의 전자가 핵 주변에 머무르는 평균 거리(약 0.53Å).
• 전자 구름 모델: 전자는 고전적 궤도를 돌지 않고, 핵 주변에 확률적으로 분포된 구름처럼 행동해. 어느 위치에 있을지 확률로만 설명되는 거지.

결론적으로 원자 내부의 99.9999% 이상은 빈 공간이어서,

우리 몸, 물컵, 의자까지 다 전자 구름 위에 떠 있는 느낌이랄까?

 

러더퍼드 실험: 화장지에 포탄을 쏘다니ㅋㅋ

1911년 러더퍼드 형님이 금박에 알파입자를 쏘는 실험을 했어.

알파입자 8,000개 중 극소수만(약 1개)이 큰 각도로 튕겨 나왔다는 거야.

이 장면을 보고 러더퍼드는 “15인치 포탄을 화장지에 쐈는데 튕겨 나온 격”이라고 표현했대ㅋㅋ

이 실험 덕분에 원자 대부분이 빈 공간이고, 질량과 양전하가 핵에 집중돼 있다는 사실이 밝혀진 거야.

 

왜 우리는 물질을 볼까? 시각 인지의 매커니즘

그러면 내 몸이 텅 비어있어야 하지 않겠어? 그러면 내가 보는 것은 뭔가?

1. 빛과 전자의 상호작용: 빛이 물체에 닿으면, 물체의 전자들에 의해 산란되거나 흡수돼. 그 정보가 눈에 들어가면, 뇌가 이걸 해석해 이미지로 만들어 주는 거야.
2. 뇌의 재구성: 눈으로 들어오는 건 사실 단순한 빛의 패턴인데, 뇌는 이걸 입체적이고 생생하게 재구성해. 마치 VR 헤드셋 쓰고 현실 보는 것처럼.
3. 전자기력: 물체가 단단하게 느껴지는 건 전자 구름끼리 서로 밀어내는 전기적 반발력 덕분이야. 의자에 앉으면 사실 전자 구름이 반발해 자리를 지켜주는 거지.

 

X선과 가시광선: 투과력의 차이

• X선: 에너지가 높은 전자기파라서 연조직(근육, 피부 등)은 통과하지만, 원자번호가 큰 칼슘 성분이 많은 뼈는 잘 막아. 그래서 뼈가 하얗게, 연조직은 어둡게 보이는 거야.
• 가시광선: 에너지가 낮아서 피부나 근육 표면에서 대부분 반사·흡수돼. 내부로 깊숙이 못 들어가서, 우리가 볼 때는 표면만 보이게 되는 거지.

 

현실은 뇌가 만든 가상현실?

양자역학 중 ‘관측자가 봐야 파동함수가 붕괴된다’는 해석도 있어.

이 말은 관측 행위가 현실을 결정한다는 거랄까? 더 나아가서, 우리가 보는 것 자체가 뇌가 구성한 가상현실이라는 주장도 있지.

철학적으로 보면, 과학 법칙은 복잡한 현실에서 추출한 ‘패턴’이야. 본질을 뽑아서 설명하기 쉽게 만든 거지.

법칙이 현실을 완전히 담고 있진 않지만, 우리가 세상을 이해하고 조작하는 데 꼭 필요한 도구가 되는 거야.

 

이러면 난 도대체... 뭐지??? 

좀 허무하게 들릴 수도 있지만,

이게 완전 멋진 사실 같아. 눈에 보이는 게 전부가 아니라, 훨씬 더 복잡하고 신비로운 구조 위에 우리가 서 있다는 거니까.

물리적 층위(원자와 전자기력)랑 인지적 층위(뇌의 재구성)가 합쳐져야 비로소 ‘내가 보는 현실’이 완성된다는 게 진짜 쩐다 싶어.

가끔 의자에 앉을 때마다, 내 몸이 전자 구름 위에 둥둥 떠 있다고 상상해봐.

평범한 하루가 갑자기 신비로운 우주 체험이 될 걸?ㅋㅋ