라부아지에 질량 보존 법칙, 나무가 타도 아무것도 사라지지 않는다

옛날 사람들은 나무가 타면 '진짜로 없어진다'고 믿었다

캠프파이어 해본 적 있나요? 커다란 장작이 활활 타더니 아침이 되면 조그만 재만 남아 있잖아요. 그럼 나머지 나무는 대체 어디로 간 걸까요?

놀랍게도 1700년대까지 과학자들조차 "나무 속에 '플로지스톤'이라는 신비한 물질이 들어 있어서, 불이 붙으면 그게 빠져나가며 사라지는 거야"라고 진지하게 믿었어요. 플로지스톤은 눈에 안 보이고, 냄새도 없고, 무게도 잴 수 없다고 했어요. 마치 게임에서 HP가 줄어들 듯 나무의 '무언가'가 증발한다는 거죠.

문제는 이 설명이 앞뒤가 안 맞았다는 거예요. 철을 불에 구우면 오히려 무게가 늘어나거든요. 뭔가 빠져나간다면서 왜 더 무거워지죠? 아무도 이 모순을 제대로 설명하지 못했어요. 그때 프랑스 파리에서 저울을 유난히 좋아하는 한 청년이 이 의문을 붙잡았어요.

저울 하나로 세상의 비밀을 밝혀낸 집요한 실험

그 청년의 이름은 앙투안 라부아지에예요. 부잣집 아들이었는데, 돈을 펑펑 쓴 곳이 좀 특이해요. 바로 당시 최고 정밀도의 저울을 사들인 거예요. 머리카락 한 올 무게까지 잴 수 있는 수준이었죠.

라부아지에는 밀폐된 유리 용기 안에서 물질을 태우는 실험을 했어요. 뚜껑을 꽉 닫아서 기체가 빠져나가지 못하게 만든 거예요. 급식 시간에 국 뚜껑을 열면 김이 확 올라오잖아요? 그 김이 날아가면 무게가 줄어들 테니, 아예 뚜껑을 절대 열지 않은 셈이에요.

결과는 놀라웠어요. 태우기 전 전체 무게와 태운 후 전체 무게가 정확히 같았어요! 나무가 사라진 게 아니라 눈에 보이지 않는 기체로 바뀐 것뿐이었죠. 라부아지에는 이 기체를 분석해서 '산소'라는 이름을 직접 붙였어요. 불이 타려면 반드시 산소가 필요하고, 타고 나면 산소가 다른 물질과 결합해 새로운 기체가 된다는 걸 증명한 거예요. "자연에서 아무것도 만들어지지 않고, 아무것도 사라지지 않으며, 모든 것은 변할 뿐이다." 이것이 바로 질량 보존 법칙, 쉽게 말해 '우주는 절대 무게를 속이지 않는다'는 법칙이에요.

화학이 마법에서 과학으로 바뀐 순간

이 법칙이 왜 그렇게 대단하냐고요? 라부아지에 이전의 화학은 거의 마법 수준이었어요. "이 가루를 넣으면 색이 변한다", "저 돌을 가열하면 금속이 나온다" 같은 레시피 모음집에 가까웠거든요. 유튜브 알고리즘 없이 영상을 하나하나 찾아보는 것처럼, 규칙도 원리도 없이 경험만 쌓은 거예요.

질량 보존 법칙이 세워지면서 화학자들은 비로소 계산을 할 수 있게 됐어요. 재료의 무게를 재고, 반응 후 결과물의 무게를 재면, 눈에 안 보이는 기체까지 얼마나 생겼는지 정확히 알아낼 수 있었죠. 화학에 '수학'이 들어온 순간이에요.

이 덕분에 이후 과학자들은 원소 주기율표를 만들고, 분자 구조를 밝히고, 약을 설계하고, 새로운 소재를 발명할 수 있었어요. 라부아지에는 그래서 '근대 화학의 아버지'라고 불려요. 안타깝게도 프랑스 혁명 때 세금 징수원이었다는 이유로 단두대에서 생을 마감했지만, 그가 남긴 법칙은 지금 이 순간에도 작동하고 있어요.

네가 숨 쉴 때마다 라부아지에의 발견이 작동하고 있다

지금 이 순간에도 작동한다니, 어디서냐고요? 바로 여러분 몸속이에요! 숨을 들이쉬면 산소가 폐로 들어가고, 내쉬면 이산화탄소가 나오잖아요. 이건 우리 몸이 음식을 '태워서' 에너지를 얻는 과정이에요. 장작이 타는 것과 원리가 똑같아요.

점심에 먹은 급식이 몸속에서 산소와 만나 에너지로 바뀌고, 남은 것은 이산화탄소와 물이 돼서 숨과 땀으로 빠져나가요. 밥이 사라진 게 아니라 형태가 바뀐 거예요. 라부아지에가 증명한 그대로, 아무것도 사라지지 않아요.

재활용 분리수거를 할 때도 마찬가지예요. 플라스틱을 태우면 없어지는 것 같지만 실은 유해 기체로 변해서 공기 중에 남아요. 그래서 함부로 태우면 안 되는 거죠. 라부아지에가 250년 전에 알려준 이 진실, 기억해 두세요. 이 세상에서 진짜로 사라지는 건 아무것도 없어요. 전부 다 어딘가에서 다른 모습으로 존재하고 있답니다.