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상생지기
물리학에서 바라본 세상

세포와 세포막5

06-10-02 나나 1,382

어느 책에서 '생명체의 기본을 이루는 것은 세포이다. 그러면 이 세포에게서 가장 중요한 것은 무엇일까?'라고 질문을 했다. 그가 답은 '세포핵일까요?'라고 묻더니, 세포핵도 물론 중요하지만 원하는 답은 아니라고 했다.

이 책에서 세포가 세포이기 위해서 제일 중요한 것은 '세포막'이라고 주장했다. 세포가 세포일 수 있는 것은 외부 세계로부터의 '분리'가 제일 중요하기 때문이라고 했다. 즉, 세포가 개체이면서 다른 세포들과 서로 교류하기 위해서는 이 분리가 있어야지 개체가 될 수 있다. 

물론 이 세포막은 단지 '분리'라는 역할만 하지는 않는다. 동일하게 중요한 것은 이 세포막을 통해서 외부와 교류를 해야 한다는 것이다. 그래서 세포막은 반듯이 '반투과막'적 성질을 가져야 한다.
인간도 또한 세포와 같이 '반투과막'적인 성질인 감각을 가지고 있다. 즉, 생명이란 개체로서의 '독립성'(국지성)을 유지하면서 외부 세계와의 '교류성'(전체성)을 유지해야 한다.

 

이것을 물리학적으로 말하면, 세상은 원자, 소립자 등의 개체인 '물질'들과 이들 사이에 작용하는 '힘'으로 이루어져 있다. 이것은 세포막의 작용과 유사한 면이 있다. 즉, 물질들 사이에 작용하는 '힘'은 세포막에서 '교류성'와 유사한 특성을 가지며. 반면, '물질'은 개체로서 서로 분리되어 있으므로 세포막의 '독립성'의 특성을 지니고 있다.

 

'교류성'의 측면에 보면 만약 어떤 물체가 다른 물체들과 전혀 교류(상호작용)하지 않는다면 이 물체는 죽어있는 무생물체 또는 전혀 없는 '무'인 어떤 것이어야 할 것이다.

 

또한 독립성의 측면에서 볼 때 '개체'는 체적에 일정한 한계가 있다는 것이다. 즉, 개체는 전체가 아니라는 것이며, 그래야만 개체의 정의가 성립된다.

그러면, 하나님(섭리자, 절대자)는 개체일까? 아니면 전체일까?
전체라고 하면 우리 자신도 하나님의 일부가 되는 아이러니가 발생한다.

물질은 위에 말한 체적, 즉 물체의 크기가 참 중요하다.

 

요즘 나노구조나 나노물질이라는 말이 유행하는데, 이는 나노미터(10^-9 m)의 크기에서만 생기는 독특한 현상들 때문이다.

 

보통 흔히 보는 일반적인 물질이라도 나노미터 크기로 작아지면 물리적 또는 화학적으로 전혀 다른 아주 독특한 성질들을 가진다.

 

예를 들어 일반적인 금(Au)은 보통 우리가 생각하는 것처럼 노란색으로 보이지만, 그 크기가 20nm 이하가 되면 빨간색을 나타낸다. 또한 일반적으로 하얀색의 은(Ag)도 나노크기가 되면 노란색을 띠게 된다. 이와 더불어, 나노물질의 크기가 조금만 변해도 그 색깔이 급격히 변한다. 

 

물질의 색깔과 같은 물리적 특성 뿐만 아니라 화학적 특성도 나노크기에서는 크게 달라지게 된다. 즉, 매우 안정하여 화학 반응에 잘 참여하지 않던 금(Au)은 나노크기가 되면 매우 강한 촉매 작용을 한다.

 

이것은 나노 크기로 점점 작아지면 개체의 전체 체적에 대한 외부 표면적의 비율이 점점 커지게 되기 때문이라고 한다. 

 

즉, 그 크기가 나노미터 이하가 되면 그 체적에 비해서 외부 표면적의 비율이 커지게 된다. 따라서 그 물질의 물성은 체적과 표면적의 비율에 따라서 심하게 변하게 된다고 한다.

 

이와 달리, 그 크기가 마이크로미터(10^-6 m) 이상인 물질은 이 표면적 효과가 점점 작아져서 우리가 일반적으로 보는 물체와 같은 체적효과만이 나타난다고 한다. 현재 우리가 보는 금(Au)의 노란색은 이 체적효과에 의해서 주로 나타나는 특성이다.

 

따라서, 현재 우리가 물리적으로 경험하는 것은 단지 그 크기가 마이크로미터(10^-6 m) 이상에서만 나타나는 제한된 현상일 수 있다.

이전까지 당연하게 여기던 금의 색깔이 나노미터에서 그 크기에 따라서 급격히 변하는 것을 처음 알았을 때 이 사실은 큰 충격이었다.

 
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  • 06-10-02 원정
    댓글로 남겨두기에는 아까운 글이었는데.....

    같은 물질이라도 크기에 따라서 그 물질의 성질이 변하는 군요.
    "이렇게 당연하게 여기던 금(Au)의 색깔이 그 크기에 따라서 변하는 것을 처음 보았을 때 이것은 저에게 큰 충격으로 다가왔었지요."
    이 말을 보니 지금 나의 성품이란 시간적 공간적 심리적 문화적 환경의 산물이란 생각이 다시 한 번 듭니다.

    하나로움님의 글은 저의 인식의 저평을 넓히는데 참으로 많은 도움이 됩니다.
    감사합니다.
  • 06-10-02 나나
    감사합니다.
    원정님과 저의 안테나는 서로 잘 맞추어져 있어서 서로에게 좀 더 민감하게 반응하는 것 같습니다.
    안테나의 기본원리는 공진(resonance)입니다.
    저는 좋은 음악을 들으면서 기분이 좋아지는 것도 공진현상이라고 비유적으로 생각합니다.
  • 06-10-04 바람
    개체는 막으로 인하여 그 독자성을 유지할 수 있고, 그 막 가운데 열려진 공간을 통하여 소통이 되어지면, 전체성을 확보할 수가 있게 된다.

    그런데 그러한 공간이 점점 작아지게 되면 될수록 개체로서는 기존의 개체적 성질이 없어지면서, 다른 성질로 변화하게 되고, 그러한 공간이 달라지지 않고 그냥 현재에 머무르게 되면, 다른 성질로 변화하게 되는 그 이치를 알지 못하게 된다.

    그러하기에 불교에서 말하는 모든 것들은 본래 성품이 공하다.(공간이 바뀌면 성질이 다른 것으로 변할 수 있기에)라는 말씀은 맞는 말씀이라 할 수 있을 것입니다.

    그러하기에, 이렇게 본래 성품이 '공하다'라는 것을 알게 되면 독자성을 유지하면서도, 또한 여러 다양한 성품들과도 교유할 수 있게 되어진다. 이렇게 봅니다.

    하나로움님의 글, 잘 읽어보았습니다.
  • 06-10-20 나나
    바람님의 '공하다'라는 글을 보니,
    원자핵과 전자가 생각납니다.

    원자핵과 전자는 마치 지구와 태양과 같이 아주 멀리 떨어져 있습니다. 다른 말로 두 사이는 '공'합니다.

    이것을 비유적으로 큰 운동장 중앙에 콩알이 있고 전자는 운동장 외부에 위치한다고 비유적으로 이야기하기도 합니다.

    수소의 원자핵 크기는 약 10^(-15) m이고, 수소원자의 보어 반지름, 즉 제1궤도 반지름은 약 5.3×10^(-11) m 입니다. 원자핵의 반지름을 1m 정도 되는 공에 비유한다면 이 원자핵 주위를 도는 전자의 보어 반지름은 약 50km (약 50,000배) 정도 됩니다.

    예로 태양의 반지름은 약 7×10^(7) m 이지만 태양에서 명왕성까지의 반지름은 약 5.9×10^(12) m 로서 그 비율은 약 84,000배입니다.

    하지만 원자핵과 전자가 이렇게 멀리 떨어져 있는 것은 아주 중요한 역할을 한다고 합니다. 자연에서 나타나는 모든 화학 결합들이 생기는 원인이 이 비어있는 공간 때문이라고 설명합니다.

    이것은 노자의 도덕경 11장에서 '故有之以爲利 無之以爲用'의 '용(用)'의 개념과 유사한 것 같습니다.

    아래에 노자의 도덕경 11장 원문과 해석이 있습니다.

    http://blog.naver.com/tmount?Redirect=Log&logNo=140019254559
  • 06-11-08 나나
    *세포막의 기원, 구조와 역활에 대한 설명입니다.

    http://video.search.naver.com/search.naver?where=video&query=%BC%BC%C6%F7%BF%CD%20%BC%BC%C6%F7%B8%B7&parent_vid=973770&qt=vid&definition=all&charge=all&vclass=all&cp_selected=0

    * 유동 모자이크 모델 [fluid mosaic model]
    http://100.naver.com/100.nhn?docid=725298

    * 식물세포의 구조의 기능
    http://kin.naver.com/open100/db_detail.php?d1id=11&dir_id=110205&eid=3govdBglKImSy2JIg/nE70oiY35Ee/MN
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