2. 빛에 새겨진 우주의 비밀

위에서 부터 차례대로 아이작 뉴턴(1643~1726), 뉴턴이 직접 스케치한 이중 프리즘 실험, 뉴턴의 이중 프리즘 실험 빛과 색에 대한 왕립학회로 보낸 편지, 빛은 프리즘을 통과하면서 무지갯 빛으로 분리되고 그중 하나의 색을 두 번째 프리즘으로 통과시키면 그 빛은 더 이상 분리되지 않고 통과시킨대로 보여진다.

우리가 사는 세상은 온통 색으로 덮여 있다. 그러나 대부분의 사람들은 ‘왜 사과가 빨강이지?’라는 의문을 가지지 않는다. 공원의 나무들은 왜 녹색인지, 아름다운 무지개 색깔은 어디서 오는 것인지… 그런데 이러한 색의 비밀에 대해 일찍이 관심을 가졌던 한 사람이 있었다. 그가 바로 ‘아이작 뉴턴’(1643~1726)이다.

대부분의 사람들이 ‘뉴턴’하면 만류인력을 떠올리지만, 사실 그는 빛과 색, 시각, 감각 등의 주제를 집요하게 연구하고 끊임없는 관심을 가졌다. 그 중 대표적인 실험이 바로 ‘이중 프리즘 실험’이다.
1665년, 당시 영국 전역에 역병이 돌았고 뉴턴이 다니던 캠브리지 대학도 문을 닫았다. 그는 시골 고향집으로 내려가 보다 깊은 연구에 몰두했다. 방 하나를 완전한 암실로 만들고, 한 줄기 빛만 들어오도록 작은 구멍 하나를 냈다. 그리고 구멍을 통해 들어온 빛을 프리즘으로 관찰했고 다음과 같은 결론에 도달했다.

“빛은 프리즘을 통과하면서 무지갯 빛으로 분리된다. 분리된 무지갯 빛 중 하나의 색을 골라 두 번째 프리즘으로 통과시키면 그 빛은 더 이상 분리되지 않고 통과시킨 그대로 보여진다.”
즉, 빛에는 색이 없다는 기존의 가설은 사실이 아니며, 태양 빛은 사실 백색이 아니라 여러 가지 색의 혼합이고, 각각의 색에는 각기 다른 굴절률(빛이 꺾어지는 정도)이 있으며, 그 위치는 변하지 않는다는 것이다. 또 물체에 상관없이 붉은 빛을 비추면 붉은 물체로, 초록빛을 비추면 초록 물체로 보인다는 것도 알아냈다. 결국 “색은 물체의 고유한 성질이 아닌 빛에 의해서 다르게 보여진다”는 것을 증명했다. 색은 빛으로부터 탄생한 것이다.

따라서 여러분이 지금 보는 신문과 주위의 색깔도 태양이 보내는 자연의 빛이나 인공적인 빛에 의해 결정된 색깔들이다. 뉴턴이 생각해 낸 ‘결정적 실험’으로 인류는 빛의 비밀을 찾아가는 또 하나의 문을 열게 되었다.