망원경을 만들어 하늘을 관찰하는 것은 당대 지식인들에게 유행처럼 퍼져나갔다. 100년 후 독일에서 태어난 영국인 월리엄 허셜은 음악가인 아버지를 따라 자연스럽게 음악을 전공하고 24개나 되는 교향곡을 작곡하는 등 저명한 음악가가 되었지만, 30대 중반 과학 서적을 읽고 과학에 관심을 갖기 시작하였으며, 그도 망원경을 만들어 밤하늘을 관찰하기 시작하였다. 그는 1781년 토성 다음에 위치한 천왕성과 주변을 돌고 있는 2개의 위성도 발견했다. 그는 1780년대 중반 그림과 같은 40인치 망원경을 제작하기에 이르렀다. 이 망원경은 직경이 120cm이며 길이는 12m나 되었다고 한다.
세상에서 가장 큰 반사망원경은 현재 지름이 10m나 되며 미국과 스페인에서 각각 만들었다. 1940년대에 만들어진 미국 팔로마 망원경은 직경이 5m 정도 되는데 이 망원경으로는 약 2천억 개의 별들을 관찰할 수가 있다고 한다.
우주에 떠있는 허블 망원경은 직경이 2.4m에 불과하지만, 지상에 있는 직경 10m 망원경보다 10배 이상 더 잘 보인다. 우주에서는 지상에 있는 공기 속의 분자들과 먼지를 걱정할 필요가 없고, 거의 진공 상태에 가깝기에 사물은 더 잘 보일 수밖에 없다. 우주 망원경으로 약 500억~1,000억 개의 은하계가 존재한다는 것을 관측할 수 있다고 하니 우리들의 입이 다물어지지 않는다. 그래서 누군가 우주 안에 있는 별의 수는 700해 개라고 한다. 0이 22개 붙어있는 수이니 누가 그 크기를 상상할 수 있겠는가!
자 이제 우리의 눈을 돌려 미시의 세계로 바라보자. 아주 작은 것을 들여다보려고 망원경과 비슷한 원리의 현미경이 만들어졌다. 1mm를 100배 쯤 확대하면 살아있는 세포가 보이기 시작한다. 1,000배로 확대하면 박테리아의 세계에, 1만배로 확대 하면 바이러스의 세계에 도달한다. 지금 우리가 싸우고 있는 코로나 바이러스의 크기가 인간의 크기의 1억분의 1쯤 된다고 생각해 볼 수 있겠다. 바이러스의 세계에서 100배쯤 확대하게 되면 우리는 분자들의 세계에 도달하게 되고 그 보다 더 확대해야 우리는 원자의 세계에 도달하게 된다.
물질을 이루고 있는 가장 작은 기본 단위가 물과 흙과 공기와 불이라고 믿었던 고대 관념을 깨뜨리고, 원자라는 것이 밝혀진지가 겨우 200년이 지났을 뿐이다. 우리는 지금 전자현미경을 이용하여 아주 얇게 만든 금박을 들여다보면 원자들을 볼 수 있게 되었다. 그러나 인간이 볼 수 있는 한계는 아직은 여기까지 이다.
불과 100년전 과학자들은 원자의 세계를 들여다보기 시작했고, 원자는 실상 텅 빈 공간이고 그 중간에 아주 작은 알갱이 원자핵이 존재한다는 것이 발견되었다. 원자핵을 서울 광장에 있는 축구공으로 비유하면 원자핵을 돌고 있는 전자는 수원 거리에 있는 먼지에 불과하다고 한다. 원자는 원자핵과 전자 사이에 있는 플러스와 마이너스 전자기력의 반발 때문에 그렇게 큰 빈 공간을 유지하고 있다. 만약 전자기력이 상실되어 원자를 구성하고 있는 공간이 붕괴된다면 어떻게 될까? 모든 것이 10만분의 1의 크기로 줄어들 것이다. 지구의 직경이 12,700km이니까 지구는 직경 1km의 소행성 크기로 찌그러들고 말 것이다. 인간은 먼지요 티끌에 불과한 존재가 될 것이다!
미시의 세계는 이것으로 끝나는 것이 아니라 더 작은 것으로 나뉘어지고 더욱 작아진다. 원자핵은 양성자와 중성자로 구성되어 있다. 과학자들은 원자핵의 구조로부터 핵폭탄을 만들고 핵에너지를 이용하고 있다. 그러나 이론 물리학자들은 우리의 눈으로 볼 수 없는 세계에서 아주 이상한 현상을 발견하게 되었다. 원자핵이 양성자와 중성자로 아주 단단히 묶여 있는 것을 도저히 이해할 수 없었다. 그 때까지 우리가 자연계에서 발견한 것은 물체 간에 서로 당기고 있는 중력과 전자기력뿐이었다. 우주는 중력의 힘으로 유지되고, 원자의 세계는 전자기력의 힘으로 유지되고 있는데, 원자핵 속에서는 플러스 전기를 띈 양성자 간에 서로 미는 힘이 작용하여 하나의 핵으로 도저히 뭉쳐질 수가 없는데 원자핵은 너무나 단단한 알갱이처럼 보였다.
결국 과학자들은 고심 끝에 자연계에서 작용하는 힘의 종류에는 중력과 전자기력뿐만 아니라, 미시세계에만 적용되는 강한 핵력과 약한 핵력이 있다는 사실을 알게 되었다. 강한 핵력은 지극히 짧은 거리에서 양성자와 중성자와 같은 미립자들 사이에서만 일어나는데 힘의 세기가 전자기력의 100배나 되어 원자핵을 단단히 붙들고 있다는 사실이다. 약한 핵력은 우리가 알고 있는 방사선 방출과 관계있는 힘이다.
만유인력을 발견하여 인류 역사상 가장 위대한 과학자라 칭송 받았던 뉴턴의 중력이 법칙이 미시의 원자 세계에서는 통하지 않는다. 우리가 알고 있었던 지식이 거대 세계나 미시 세계 속에서는 들어맞지 않고 새로운 지식이 필요하게 된다.
과학 지식은 시간이 지나감에 따라 변한다. 오직 변하지 않는 것은 하나님 말씀뿐이다. “이는 내 생각이 너희의 생각과 다르며, 내 길은 너희의 길과 다름이니라 여호와의 말씀이니라.”(이사야 55:8)