4대 기본 힘 중 하나인 전자기력에 관하여.
물리에서 다루는 4대 기본 힘이 존재한다. 중력, 전자기력, 강력, 그리고 약력이다. 이 중에서 오늘 글에서 다룰 것은 전자기력이다.
난 문득 학교 도서관에서 책을 읽으며 한 가지 재밌는 의문을 품게 됐다. 그것은 바로 '내가 만약 앞에 있는 친구를 때린다면 왜 내 손은 그 친구의 몸에서 멈출까? 왜 그 친구를 관통하지 못할까?'라는 어떻게 보면 쓸데없는 생각이 들었다. 그리고 이 문제에 대하여 답을 찾아야겠다는 생각을 했다. 도대체 왜 나의 손은 사물들을 통과하지 못할까?
이것에 대한 답은 전자기력에 있었다. 전자기력은 전하를 띠고 있는 물체들의 상호작용을 말한다. 여기서는 음전하를 띠고 있는 전자들의 상호작용에 대해 생각해야 한다.
일단은 나의 몸은 원자로 이루어져 있다. 나뿐만 아니라 이 세상 모든 것들은 원자로 이루어져 있다. 그렇기 때문에 나나 나의 친구나 어느 누구라도 너 나 할 것 없이 모두 다 원자로 이루어져 있다. 그리고 원자끼리 만나려고 하게 된다면 제일 먼저 마주쳐야 할 것이 상대 원자에 있는 전자이다. 하지만 전자는 둘 다 같은 전하를 띠기 때문에 서로를 밀어낸다. 이것을 전자의 반발력, 혹은 척력이라고 한다. 전자들은 서로 반발력 때문이 밀어내기 때문에 나의 손에 있는 원자가 나의 친구의 몸에 있는 원자에 가까이 갔을 때 나의 전자는 가장 먼저 나의 친구의 몸의 전자와 마주친다. 하지만 서로의 전자는 밀어내기 때문에 나의 손은 나의 친구의 몸을 관통하거나 나의 친구의 몸과 섞일 수 없는 것이다.
그리고 여기서 한 가지 중요한 사실은 나는 나의 친구를 때렸다고 하더라도 난 친구의 몸에 닿은 적이 없다는 것이다. 나노미터 단위의 거리를 두고 서로의 전자가 밀쳐낸다. 그리고 그 밀쳐낸 힘, 즉 반발력을 느끼면서 우리는 상대에게 닿았다고 생각하는 것이다. 그리고 그 밀쳐내는 힘의 정도로 우리는 물체의 강도를 판단한다. 전자들이 더 세게 밀면 밀수록 더 단단하다고 느껴지고 약하면 물렁하다고 느껴지는 것이다. 실질적으로 닿지는 않는 것이기 때문에 내가 친구를 때렸다고 한들 나는 친구에게 닿는 것이 아니게 된다. 나는 한평생 타인과 한 번도 닿아본 적이 없었다는 말이 된다.
나의 쓸데없는 듯 쓸데 있는 궁금증으로 하여금 전자기력에 관하여 알게 됐다. 전자기력은 4대 기본 힘 중 강력 다음으로 제일 센 힘이다. 의외로 중력이 4대 기본 힘 중 가장 약하다는 것이 놀라웠다. 우린 매일매일 중력의 영향을 받아 땅에 발을 붙이고 살아가기 때문에 중력이 셀 것이라고 생각했으나 의식하지 못한 곳에서 매일 전자기력의 영향도 상당히 많이 받으며 살아가고 있었다. 어떻게 보면 내가 발로 땅에 딛고 서 있을 수 있는 이유마저도 전자기력에 있으니 전자기력이 중력보다 강한 형태의 힘이라는 것이 이해가 되었다.
결론: 내가 친구를 때려도 나의 손이 친구를 관통하지 못하는 이유는 친구의 몸에 있는 전자와 나의 몸에 있는 전자가 서로 전자의 반발력으로 밀쳐내기 때문이다.