유전자가 원자가 아니라 분자라는 추측은 오늘날 상식이나 마찬가지다. 양자역한은 자연에 실제로 있는 모든 종류의 원자집단을 근본원리에서 출발하여 설명하는 최초의 이론이기 때문이다. 양자이론은 화학결합을 설명하기 위해 개발되지 않았다.
그렇지만 결과적으로 관찰된 화학적 사실들과 양자이론들이 정확하게 일치한다는 사실들이 밝혀졌다. 그리고 물리적인 관점에서 볼 때 유전물질의 연속성을 설명하는 데 유전물질이 분자라는 설명 외에 다른 방법은 없다.
분자와 고체와 결정은 사실상 다르지 않다. 실질적으로 동일하다. 그러나 안타깝게도 학교 교육은 이미 오래 전에 낡아버렸으며 실제 사태에 대한 이해를 흐려놓는 전통적인 견해들을 고수하고 있다.
우리가 학교에서 분자에 대해 배운 것이 따르면, 분자가 액체나 기체 상태보다 고체 상태에 더 가깝다는 생각이 들지 않는다. 오히려 융해나 기화 같이 분자가 그대로 유지되면서, 예컨데 알콜이 고체든 액체든 혹은 기체이든 언제나 동일한 분자로 이루어진다.
그러므로 일어나는 물리적 변화와 알콜이 타는 것과 같은 화학적 변화를 주의깊게 구분하라고 배운다. 이런 화학적 변화를 화학식으로 나타내고 있다. 이런 변화 속에서 알콜 분자 한 개와 산소분자 3개가 결합하여 이산화탄소 2개와 물 분자 3개를 형성한다.
결정은 3차원적인 주기적 격자를 이루며, 어떤 결정에는 알콜을 비롯한 유기화합물 대부분에서처럼 격자 속에 있는 개별 분자의 구조를 식별할 수 있지만, 예룰 들어 암염(소금) 같은 다른 결정에서는 나트륨 원자가 6개의 염소 원자에 둘러싸여 있다.
마찬가지로 염소 원자도 6개의 나트륨 원자로 둘러싸여 있기 때문에 어떤 원자쌍을 분자로 볼지가 거의 자의적이어서 염화나트륨 분자의 경계를 임이적으로 확정할 수 없다고 배웠다. 또한 고체라고 해서 모두 결정이거나 결정이 아닐 수도 있다.
이런 구분은 그냥 실용적인 목적에 유용할 뿐 물질 구조의 참모습과는 다르다. 그런 참모습을 고려한다면 가장 근본적인 경계선이 '분자=고체=결정'이고 '기체=액체=비결정'이라는 두 등식 사이에 그어져야 한다.
비결정 고체들은 참된 비결정이 아니든지, 아니면 참된 고체가 아니다. 비결정이라는 숯과 같은 목탄 섬유 속의 대략적인 흑연 결정 구조가 있음이 방사선 관찰로 드러났다. 그러므로 목탄은 고체이고, 결정이다.
결정 구조를 발견할 없는 물체의 경우 점성(내적 마찰력)이 매우 높은 액체로 보아야 한다. 그런 물질은 잘 정의된 녹는 점과 융해열이 없다는 점에서 참된 고체가 아니라는 것이 드러난다. 그런 물질을 가열하면 점차로 부드러워져 결국 액체같은 연속성을 가진다.
기체와 액체 사이의 연속성은 잘 알려진 사실이다. 이른바 임계점 근처에서 움직이면 모든 기체는 불연속성 없이 액화시킬 수 있다. 중요한 것은 원자들이 서로 결합하는가 그렇지 않은가의 차이지만, 분자들로 구성된 기체에서는 각 분자 속의 원자들만 서로 그렇게 결합한다. 고체의 생식세포가 바로 그런 작은 분자에 해당한다.
오늘도 흥겹고 건강하고 행복한 하루 만들어 가시길 빕니다. 이동윤 드림 |
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