[Ⅳ]⑤에네지 입자의 본성|****＠불교와자연과학＠

5. 에너지 입자의 본성
	흑체복사(黑體輻射)에 대한 연구로부터 빛이라고 하는 전자기파의 진동수 ν와 그것이 한 일 E와의 관측 결과를 기초로 E/ν= 6.624×10-27 erg. sec로서 구해진 프랑크 상수 h란 어떠한 것인가, 그 본성을 밝혀 보기로 하자. 여기에 만물뿐만 아니라 만상의 근원이 불교의 근본도리가 가르키는 바와 같이 하나로 귀결되는 공(空)에 상당하는 것이 프랑크 상수 h가 되는 것이다.  이른바 전자기파의 속도는 모두가 빛의 속도와 같은 것으로서 3×1010 cm/sec 1초간에 30만 km로 일정하다. 광속도는 불변하며 일정하다는 것은 아인슈타인의 상대성이론의 대종이다. 그것이 어찌하여 그러한가는 다음에 설명하기로 하고 상대성이론에 의한 E=mc²은 확실하다고 인정하고서 설명을 진행하기로 한다.  E=mc²은 질량 m 그램이 해방되어 광속도 c로 유동할 때는 E에르그의 일을 나타낸다고 읽는 것이 옳을 것이다.  프랑크의 식 E=hν에서 진동수 ν가 1초간에 1의 1/sec인 경우의 일 E는 (6.624×10-27 erg. sec)×1/sec=6.624×10-27 erg가 된다.  1에르그는 우리들이 눈을 깜빡할 때에 이루어지는 작은 일이지만 그 1에르그에는 1개가 6.624×10-27 erg의 일의 에너지 입자가 1erg÷(6.624×10-27 erg)=1.51×1026 개로서 151에 0을 24개나 친 큰 수의 입자가 집중되어 있는 것이다. 여기에서 에너지 입자 1개가 나타내는 일이 얼마나 작은가를 이해할 수 있을 것이다.  그러나 에너지 입자 1개가 나타내는 그 이하의 작은 일은 없는 것이다.  에너지 입자인 프랑크 상수 h는 그것을 둘로 나눌 수 없는 구극(究極)의 것이라는 사실이 이미 1927년에 현재의 서독 막스 프랑크 과학기술진흥회의 물리 연구소장인 하이젠베르크(W. Heisenberg)가 주창한 불확정성원리(不確定性原理)에 의하여 확인되었다. 이 프랑크 상수 h가 우리들이 측정에 쓰는 C. G. S 단위에 의하여 결정되는 질량(g)이나 부피(cm³)를 가지고 있다고 한다면 그것이 만물만상의 기본입자로서의 근원이 되며, 진정한 의미의 바탕(素)이 되는 입자인 소립자가 될 수 있는 셈이다. 그러나 하이젠베르크는 h에는 그 크기가 결정되지 않으므로 만물의 근원인 원물질(元物質)이 되지 못한다고 하고, 1962년에 10-13 cm의 칫수를 기본단위로 하는 원물질을 구하는 세계방정식이론(世界方程式理論)을 세웠으나 칫수가 변화하지 않는 것으로부터는 만물이 성립되지 못하는 것으로 되어 실패하였다.  그런데 프랑크 상수 h는 일의 단위 에르그로 나타내어지는 강도(intensity)와 강도의 크기를 정하는 용도(容度: capacity)의 시간과의 적(積)이 일정하여 일정한 에너지 입자로서의 본성을 지니며, 그 질량도 크기도 결정되는 것이다. 물론 그 크기는 일정한 부피에 있어서의 집중상태에 의하여 바뀌어지고, 본성으로서 팽창하는 성질이 있음도 아는 것이므로 이미 앞서 말한 불교에서의 공(空)의 본성과 완전히 같다.  E=mc²의 식을 바꾸어 쓰면 m=E/c²이다. 이 식의 E에 프랑크의 식 hν를 대입하면 m=hν/c²이 되고 프랑크 상수 h 1개가 나타내는 일 E=hν는 6.624×10-27 erg이므로 이것을 광속도 c의 제곱인 9×1020 cm²/sec²으로 나누면 m=hν/c²=6.624×10-27/9×1020 =7.36×10-48 g가 된다. 이것이 h 1개의 질량 m이다.  1그램의 물질이 1cm³의 부피를 가질 때의 밀도가 1g/cm³이므로 1그램을 h 1개의 질량으로 나누면 1g÷(7.36×10-48 g)=1.36×1047 이라는 값이 나오므로 질량 1g에는 h입자가 1.36×1047 개가 집중되어 있다. 따라서 밀도 1g/cm³의 물질에 집중된 h 1개의 부피는 1cm³÷(1.36×1047 )=7.36×10-48cm³가 된다. 밀도 1g/cm³의 물질은 물이지만, 밀도가 이 이하로 감소되면 거기에 집중하는 h 1개의 부피는 커지며, 밀도가 증가하면 h 1개의 부피는 작아지게 된다. h 의 크기는 집중상태에 의해서 변하는 것이지 일정하지는 않다. 1cm³에 h가 1.36×1047 개가 집중했을 때가 1그램이므로 1cm³에 h 1개인 상태의 밀도는 1g/cm³가 되므로 h 1개가 최대로 팽창했을 때는 1cm³의 크기가 된다. 빛을 포함하여 이른바 전자기파의 종별 차이는 E=hν를 E/h=ν로 하면, 1초라는 시간의 캐파시티에 집중되는 h수가 사실은 진동수 ν가 되며, 진동수ν가 커지면, 이 경우 h 1개의 부피가 작아진다. 이른바 전자기파의 종별차도 h의 집중수의 차이에 의한 현상이다(그림5).  그림5. 에너지 입자 h의 부피와 집중상태의 종류와 밀도 전기란 무엇인가? 그 정체는 오늘날에도 알지 못하고 있다. 그러나 전기량 1VA sec=1J(쥴)로서 1J은 107 erg이므로 h 1개가 나타내는 일 6.624×10-27 erg로 107 erg를 나누면 1VA.sec(1와트. 초)에 집중하는 h수가 1.51×1033 개가 되는데서 전기의 정체도 h라는 이치가 되어 h 1개는 6.624×10-34 VAsec의 전력량이 되는 것이다. 또 열량의 1칼로리도 4.185J의 일의 해당량(當量)이므로 1칼로리는 (4.185×107 erg)÷6.624×10-27 erg)=6.32×1033에서 h가 6.32×1033 개가 집중된 상태의 현상으로서 h 1개는 1.58×10-34 칼로리가 되기도 하는 것이다.  프랑크 상수 h는 에너지 입자로서 조건에 따라 질량으로도 전자기파로도 전기로도 열로도 바뀌는 본성을 가지고 있다.

★* 통키타 포크송 모음 - 강촌 사람들 *★
01. 목화밭 
02. 내 일 
03. 행복의 나라로
04. 나는 홀로 있어도
05. 낯설은 아쉬움
06. 등 불
07. 묻어버린 아픔
08. 비의 나그네 
09. 빗속을 둘이서
10. 사랑의 눈동자
11. 사랑의 진실
12. 상아의 노래
13. 새벽 기차
14. 슬픈 계절에 만나요
15. 시인의 마을
16. 종이 학
17. 파 도
18. 해변으로 가요
19. 흰구름 먹구름
20. 난 바람 넌 눈물