빛의 기원과 탄생
지금으로부터 약 138억 년 전 아무것도 존재하지 않았던 세상 속에 갑자기 사건이 일어나게 됩니다. 대폭발 빅뱅과 함께 시간과 공간이라는 것이 생겨났습니다. 그 공간은 수도 없이 많은 물질들로 가득 채워지게 됩니다. 그러부터 수십억 년이 흘러 우주에 펼쳐져 있던 수많은 물질들은 태양과 지구를 만들어 냈습니다. 지구는 생명을 잉태하며 우리 인간을 태어나게 했죠. 그렇게 태어난 인간은 처음엔 이 세상에 적응하는데 바빴습니다. 단순히 생존만을 보고 달려왔지만 다른 동물과는 다르게 빠르게 진화하였습니다. 이 세상을 궁금해하기 시작했습니다. 그 결과 수많은 과학자들에 의해 많은 사실들이 밝혀졌습니다. 이 우주가 빅뱅이라는 대사건에 의해 생겨났다는 사실까지 밝혀내게 되었습니다. 하지만 정작 아직까지 풀지 못한 가장 근본적인 의문의 하나 있었습니다. 그것은 바로 우리가 현재 이러한 생각을 할 수 있게 만들어준 존재인 빛이 어떻게 생겨났느냐 이었습니다. 물론 빅뱅이 일어나지 않았고 태양과 지구가 없었다면 인간 역시 존재하지 못했을 겁니다. 하지만 빛이라는 존재가 없었다면 우주 역지 지금처럼 발달할 수 없었을 겁니다. 우주가 어떻게 생겨났는지? 우리 인간은 무슨 이유에서 탄생했는지? 에 대한 이야기는 어느 정도 가닥이 잡이고 있는 상황입니다. 하지만 가장 근본적인 존재인 빛에 대해서는 잘 모른다는 게 참 아이러니한 상황입니다.
그에 따라 아인슈타인을 비롯한 수많은 천재 과학자들이 이 빛의 기원에 대해 알기 위해 노력해 왔습니다. 하지만 그로부터 엄청난 기간의 세월이 흘렀으나 그 기원을 알 수 없었습니다. 우리는 도무지 빛의 진실에는 도달할 수 없었습니다. 그런데 얼마전 이 빛에 대한 이야기가 조금씩 흘러나오기 시작했습니다. 물론 이 역시 아직까지는 상상력이 가미된 소설에 불과한 내용이었습니다. 하지만 모든 과학의 역사가 상상에서 시작되었듯이 이 역시 현재 많은 과학자들의 관심을 받고 있는 중이었습니다. 오늘 우리가 알아볼 과학 빛은 어떻게 생겼을까? 지금 바로 시작합니다.
고대 철학자와 빛
빛에 대한 최초의 기록을 지금으로부터 약 26세기 전 고대 그리스에서부터 시작되었습니다. 당시 고대 그리스는 뛰어난 군사력과 학술적 지식, 그리고 발전된 기술로 인류 역사상 최초로 유례없는 번영을 누리고 있었습니다. 이때부터 이들은 많은 것을 연구하기 시작했습니다. 이 세상의 근본, 인간의 존재 이유 등 만물의 본질을 찾기 위해 노력했습니다. 인류 역사상 최초로 세상을 탐구하고 연구하는 철학자를 배출하게 됩니다. 그와 함께 인류는 처음으로 문화라는 것을 만들어 냅니다. 인류의 역사는 학술적 문화적으로 황금기를 맞이하게 되었습니다. 그렇게 기원전 6세기경 고대 그리스 최초의 철학자 탈레스는 모든 만물의 근본을 찾아 나서기에 이릅니다. 그가 주장하는 모든 만물의 근본은 우리 주변 어디에서나 쉽게 볼 수 있었습니다. 그것은 바로 인간이 살아가는 데 있어 가장 중요한 물이었습니다. 이후 엠페도클레스는 이 주장을 발전시킵니다. 만물은 물, 불, 공기, 흙으로 이루어져 있다는 이론을 탄생시켰습니다. 한 발 더 나아가 그는 빛조차도 물질의 한 종류로 바라보기 시작합니다. 엠페도클레스는 빛 또한 대부분의 물질처럼 실체가 있는 존재로 보았습니다. 그래서 모든 물질이 움직일 때와 마찬가지로 이동하는 데 걸리는 시간이 필요하다고 주장하였습니다. 반면 그로부터 약 100여년 후 아리스토텔레스는 엠페도클레스의 4원소설은 받아들이되 그의 빛에 대한 주장은 받아들이지 못했습니다. 그는 빛은 움직이지 않으며 무언가 신적인 존재 때문에 발생하는 것이라고 설명 했습니다. 또 만물은 고유의 본질적인 색을 가지고 있다고 생각 하였습니다. 그렇기 때문에 빛의 유무와 상관없이 그 색을 여전히 유지하고 있다고 믿었습니다. 다시 말해 그는 빛은 어디에서 어디로 이동하는 보통의 물질과는 다르게 어디에서나 존재한다고 하였습니다. 단순의 어둠 속에 갇혀 있던 세상을 환하게 밝혀주기만 하는 조명 정도로만 생각 했습니다. 이후 시간이 흘러 100여년 경 이세상에 천동설을 탄생시킨 프톨레마이오스는 굉장히 놀라운 의견을 제시하게 됩니다. 그의 주장에 따르면 빛은 우리의 눈에서부터 시작된다고 하였습니다. 우리가 사물을 볼 수 있는 이유는 우리가 눈을 떠 빛을 발사하고 있기 때문이라고 설명했습니다.또 우리가 눈을 감으면 아무것도 볼 수 없는 이유는 단지 우리의 눈에서 빛이 나오지 않기 때문이라는 것이었습니다. 이 이론의 기초해 프톨레마이오스와 같은 알렉산드리아에 살았던 발명가 헤론은 다음과 같이 주장 하였습니다. 우리가 눈을 감았다 뜸과 동시에 우주 저 멀리에 존재하는 별을 바로 볼 수 있다는 사실을 통해 빛의 속도가 무한하다고 주장 하였습니다. 그 후로 빛의 속도에 대해서는 갑론을박이 이어졌습니다. 하지만 빛은 신적인 존재이며 그 속도는 무한하다는 생각은 좀처럼 바뀌지 않았습니다.