준결정 : 가능하게 된 불가능 : 기독교-과학 [한국창조과학회 자료실]

미디어 위원회

2024-07-16

준결정 : 가능하게 된 불가능

(The Quasicrystal : The Impossible That Became Possible)

by Jonathan K. Corrado, PH.D., P. E.

1982년 댄 셰흐트만(Dan Shechtman) 박사는 현미경으로 촬영한 사진을 보고 자신의 눈을 믿을 수 없었다. 그는 전자 회절(electron diffraction)을 사용하여, 이전에는 볼 수 없었던 결정 구조를 가진 물질의 패턴, 즉 반복되지 않는 패턴을 보았던 것이다. 셰흐트만 박사는 이를 관찰한 후 "그러한 존재는 있을 수 없다"고 말했다. 모든 결정(crystals)은 반복적이고 주기적인 패턴으로 이루어진다는 과학의 근본적 진리에 의문이 제기된 것이다.[1]

많은 사람들이 믿지 않았던 발견이었다. 셰흐트만 박사의 준결정(quasicrystal) 발견으로 인해, 그는 연구 그룹에서 쫓겨났고, 심지어 노벨상을 두 번이나 수상한 라이너스 폴링(Linus Pauling)으로부터 "준결정이란 존재하지 않고 준과학자만 존재한다"는 말을 들으며 불신을 받았다.[2] 그러나 셰흐트만 박사는 자신의 연구를 계속해 나갔고, 2011년에 노벨 화학상을 수상했다.[1]

모든 결정은 반복되는 단위로 구성되어 있으며, 이를 구성하는 기본적 단위 격자(unit cells)는 잘 정립되어 있다. 실제로 브라베 격자(Bravais lattices, 1848년 발견)라고 불리는 이러한 격자는 14개이며, 이 패턴 중 하나에 맞지 않는 결정은 아무도 본 적이 없었다.[3] 1982년 셰흐트만 박사와 그의 동료들은 알루미늄-망간 합금을 급속 냉각하여, 이것이 5배 회전 대칭을 이루는 회절 패턴을 생성하는 것을 관찰했다. 이 패턴은 주기적 결정에 의해 형성될 수 없었지만, 회절 패턴 자체는 합금에 어떤 종류의 질서정연함을 분명히 보여주고 있었다.

셰흐트만 박사의 발견 이후, 이 현상에 대한 더 많은 예가 관찰되었다. 상당한 논쟁 끝에, 그 전까지는 사람들이 자연법칙을 완전히 거스른다고 생각했던 물질인 준결정이 펜로즈 타일링(Penrose tilings)의 3차원 유사체로서 발생한다는 사실이 인정되었다.[4] 현재 준결정은 붙지 않는 전기 절연체, 조리기구, 초내구성 강철에 이르기까지 다양한 응용 분야에서 연구되고 있다.[5, 6]

이 이야기의 흥미로운 점은 이전에는 과학자들이 준결정이 존재할 수 없다고 믿었기 때문에 불가능하다고 생각했다는 것이다. 규칙적인 기하학적 모양의 대칭이 너무 분명하고 확실해 보였기 때문에, 아무도 그 너머를 바라볼 생각을 하지 못했던 것이다. 하지만 발견한 것은 아름답고 직관적이지 않은 패턴이자, 이미 존재했던 물질이었다. 과학자들은 단지 그 패턴의 실체를 보지 못했을 뿐이었다.

마찬가지로, 예수님도 이 패턴에 부합한다. "기록된바 의인은 없나니 하나도 없으며"(로마서 3:10). 타락하고 부패한 인류를 위해 예수님께서 베푸신 은혜는 직관을 초월한다. 그러나 그분의 우리를 위해 희생 제물이 되셨다. “그는 우리 죄를 위한 화목 제물이니 우리만 위할 뿐 아니요 온 세상의 죄를 위하심이라”(요일 2:2).

예수님은 “고운 모양도 없고 풍채도 없은즉 우리가 보기에 흠모할 만한 아름다운 것이 없도다”(이사야 53:2). 하지만 그분을 불가능을 가능케 하셨고, 직관과 반대되게 소중한 것을 이루셨다. 그분의 희생은 우리의 이해를 거스르지만 “누구든지 여호와의 이름을 부르는 자는 구원을 얻으리니”(요엘 2:32), “누구든지 주의 이름을 부르는 자는 구원을 받으리라”(로마서 10:13)고 말씀하신다.

준결정의 존재가 불가능하다고 여겨졌던 것처럼, 하나님이 인간의 육신을 입고 인류의 죄를 대신 담당하시고 구원의 문을 열어주셨다는 생각도 불가능한 것처럼 보인다. “말로 다 형언할 수 없는 선물을 주시는 하나님께 감사합니다”(고린도후서 9:15, 새번역).

References

1. Marder, J. What are Quasicrystals, and What Makes Them Nobel-Worthy? PBS News Hour. Posted on pbs.org October 5, 2011.

2. Steinhardt, P. 2019. The Second Kind of Possible: The Extraordinary Quest for a New Form of Matter. New York: Simon & Schuster, 101.

3. Aroyo, M. I., U. Müller, and H. Wondratschek. 2006. Historical introduction. In International Tables for Crystallography, vol. A1. H. Wondratschek and U. Müller, eds. Dordrecht: Springer, 2-5.

4. Corrado, J. K. Non-Repeatable Repeatability: Finding Order in Disorder. Creation Science Update. Posted on ICR.org October 23, 2023.

5. Glotzer, S. 2019. Quasicrystals: the thrill of the chase. Nature. 565: 156-158.

6. One of the seminal papers on quasicrystals is Mackay, A. 1981. De Nive Quinquangula: On the Pentagonal Snowflake. Soviet Physics, Crystallography. 26: 517–522.

* Dr. Corrado earned a Ph.D. in Systems Engineering from Colorado State University and a Th.M. from Liberty University. He is a freelance contributor to ICR’s Creation Science Update, works in the nuclear industry, and is a senior officer in the U.S. Naval Reserve.

*관련 글 : 준결정의 물리학: 그래핀 준결정 (2023. 4. 13. Horizon)

https://horizon.kias.re.kr/24189/

제3의 고체, 준결정의 발견 – NAVER 지식백과

https://terms.naver.com/entry.naver?docId=3573215&cid=58949&categoryId=58983

*참조 : 모든 과학자들이 다 틀릴 수 있나요?

https://creation.kr/Debate/?idx=1293663&bmode=view

과학은 신비주의로 회귀하고 있는가?

https://creation.kr/HistoryofEvolution/?idx=14938853&bmode=view

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https://creation.kr/Education/?idx=1293517&bmode=view

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