우주의 끝에서 원자 속까지! 전설의 영상 〈Powers of Ten〉이 알려주는 경이로운 스케일의 세계

사이언스 트레이너 쿠와코 켄입니다. 매일매일이 실험이죠.

만약 여러분이 공원 잔디밭에 누워 피크닉을 즐기고 있는데, 갑자기 카메라가 하늘 높이 솟구쳐 구름을 뚫고 대기권을 넘어 은하계 끝까지 날아가 버린다면 어떨까요? 상상을 초월하는 이런 경험을 단 몇 분 만에 맛보게 해주는 전설적인 영상이 있다는 사실, 알고 계시나요?

어제 수업 시간에 학생들과 함께 Powers of Ten(파워즈 오브 텐)이라는 영상을 시청했습니다. 제가 이 영상을 처음 만난 건 도쿄 가쿠게이 대학에 다니던 시절, 전공 수업 시간이었어요. 당시의 충격이 얼마나 컸던지 강의실의 공기마저 기억날 정도입니다. 1977년에 제작된 작품임에도 불구하고, 지금 봐도 전혀 촌스럽지 않은 과학 교육의 금자탑이라 할 수 있는 명작이죠. 우선 이 영상을 꼭 한번 감상해 보세요.

10의 24제곱에서 10의 마이너스 12제곱까지! 압도적인 스케일의 여행

이 영상의 놀라운 점은 지금 있는 곳에서 10의 24제곱 미터(우주의 끝)까지 단숨에 솟구쳤다가,

다시 지상으로 돌아와 피부를 뚫고 세포, 원자, 그리고 10의 마이너스 12제곱 미터라는 소립자의 미크로 세계까지 멈추지 않고 파고든다는 점에 있습니다.

과학 수업에서는 흔히 “수소 원자의 크기는 약 50pm(피코미터)입니다”라고 설명하곤 하지만, 솔직히 숫자만 들어서는 감이 잘 오지 않죠. 하지만 이 영상을 보면 우리가 사는 세상이 얼마나 광대한 거시 세계(매크로)와 정밀한 미시 세계(미크로)의 ‘딱 중간’에 위치하고 있는지 말로 하는 것보다 훨씬 명확하게 느낄 수 있습니다. 그야말로 ‘지수(스케일)’의 세계를 직관적으로 이해하기에 최고의 교재인 셈이죠.

수업에 활용하시는 선생님들을 위한 팁을 하나 드리자면, 시간이 부족할 경우 4분 46초 부근부터 보여주세요. 미시 세계로의 다이빙이 압축되어 있어 학생들의 흥미를 단번에 끌어올릴 수 있답니다.

타모리 씨에게 배우는 ‘시간의 척도’를 바꾸는 법

이처럼 ‘공간’의 스케일을 넓혀보면 평소 보던 풍경이 완전히 달라 보입니다. 이는 ‘시간’의 스케일에 대해서도 마찬가지예요.

얼마 전, 일본의 TV 프로그램 ‘브라타모리’를 보던 때의 일입니다. 2000년 전의 화산 폭발에 대해 출연자인 타모리 씨가 “정말 최근 일이네요”라고 말씀하시더군요. 보통은 아주 먼 옛날 일처럼 느껴지지만, 지구의 역사인 46억 년이라는 거대한 스케일을 기준으로 삼으면 2000년 전은 정말 ‘방금 전’ 같은 감각이 됩니다.

타모리 씨는 이런 재미있는 비유를 들었습니다. “내 손에 46억 원이 있다고 생각하면, 그중 2000원은 푼돈이나 마찬가지지.” 바로 이런 감각이 과학적 관점의 묘미입니다. 수천 년, 수만 년이라는 단위를 ‘푼돈’ 아니, ‘아주 짧은 시간’으로 파악함으로써 지구의 역동적인 활동을 훨씬 가깝게 느낄 수 있게 되니까요.

과학을 배운다는 것은 자신만의 새로운 ‘공간과 시간의 척도’를 갖게 되는 것이기도 합니다. 거대한 시점과 미세한 시점을 자유자재로 넘나들다 보면, 우리가 사는 이 세상에 대한 이해가 한층 깊어질 것입니다.

과학이 비추는 압도적인 스케일의 세계, 여러분도 꼭 한번 즐겨보시길 바랍니다.

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３月のイチオシ実験！

• 押し花を作ろう！：梅や桜の花の押し花を作ってみましょう。特別なケースに入れると、長く保存できて、しおりにもなります。

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• 「月曜から夜更かし」（日本テレビ）にて科学監修・出演しました。
• 2月27日放送予定「チコちゃんに叱られる」（NHK）の科学監修しました。

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• 1/27 『見えない力と遊ぼう！電気・磁石・熱の実験』（工学社）を執筆しました。
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