현재 우리는 지구가 우주의 중심이 아니라는 것을 안다. 그것은 우리가 현대의 우주론을 받아들이고 있고, 상대성 이론을 받아들이고 있기 때문이다. 하지만, 아주 오래전에는 프롤레마이오스 천동설에 따라 지구가 온 우주의 중심인 것으로 받아들여지고 있었었다. 지구가 우주의 중심이 아니라는 것은 코페르니쿠스, 브라헤, 케플러, 갈릴레이, 뉴턴을 거쳐 사람들에게 받아들여지게 된다. 이런 식으로 사람들이 우주를 바라보는 관점은 변해왔다. 우리가 예전과는 다른 과학을 믿기 때문이다.
원자는 여러 실험에 따라 모습이 변해왔다. 돌턴이 처음으로 더는 분해되지 않는 입자가 있다고 생각해 원자라고 이름을 붙였다. 이때는 그저 돌덩이같이 하나의 입자라고 생각했다. 그러나 톰슨은 음극선 실험을 통해 전자를 발견하게 되었고 푸딩같이 음전하로 이루어진 물질이 양전하 덩어리에 박혀있다고 생각했다. 이후 러더퍼드는 알파입자 산란실험을 통해 행성 모형으로 원자핵이 중심에 있고 그 주변을 전자가 돌고 있다고 생각하게 되었다. 하지만 이때 러더퍼드의 모형이 틀렸다는 건 많은 과학자가 알고 있었다고 한다. 그저 그 당시 자연현상들을 설명하기에는 적합하여 행성 모형을 믿었다는 것이다. 이후에는 에너지 준위를 계산하여 보어가 전자들에는 일정한 궤도가 있을 것이라 하며 보어의 원자모형이 받아들여졌다. 하지만 이는 수소 원자는 매우 잘 설명했지만, 다른 원자들을 잘 설명하지 못했다는 한계점이 있어 원자모형은 또다시 변하게 된다. 현재 우리가 믿는 원자모형은 양자 역학을 토대로 하여 슈뢰딩거와 같은 학자들이 제시한 모형이다. 특정 전자의 위치와 운동을 정확하게 기술하는 것은 불가능하고 어느 공간에서 전자가 발견될지 확률만 알 수 있을 뿐이다. 이 모형을 전자구름 모형이라고 한다.
우리는 주변의 모든 것들을 이루는 원자조차 정확하게 알지 못했다. 그리고 현재도 제대로 알지 못한다. 이는 과학이 실험과 이론으로 끊임없이 변화하고 있음을 나타내는 대표적인 예시이다. 우리가 현재 믿는 상대성 이론, 열역학 법칙 등 여러 과학 이론들은 미래에 틀린 이론이라고 주장하게 될지도 모른다.
우리는 현재 모든 자연을 정확하게 설명할 수 있는 이론을 찾고 있다. 현재 우리가 배우는 과학 과목들은 그저 현재 우리가 알고 있는 자연 현상들을 잘 설명하기 때문이다. 그러므로 앞으로 현재 우리가 배우는 과학이 설명할 수 없는 자연 현상이 나왔을 때, 과학 이론들은 변하리라는 것이다. 나는 과학 이론이 변하는 것에는 의문이 필요하다고 생각한다. "[이인우의 과학 칼럼] 과학의 기본은 의문이다."에서 말했듯 과학을 공부할 때에는 과학의 여러 이론에 관해 의문을 품는 것이 중요하다. 따라서 우리가 과학에 의문을 품고 공부하다 보면 과학 이론이 모든 자연 현상들을 설명할 수 있도록 발전해 나갈 것이다.
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