조셉 프리스틀리 산소 발견, 맥주 통 옆에서 시작된 이야기

맥주 공장 옆에 살던 목사님의 이상한 취미

지금 숨을 한번 크게 들이쉬어 보세요.
방금 당신의 폐를 채운 공기 속에는 산소라는 기체가 들어 있습니다.
이 산소를 처음 꺼내 보여준 사람이 누구냐고요?
놀랍게도, 화학자가 아니라 목사님이었습니다.

1767년, 영국의 작은 도시 리즈.
조셉 프리스틀리라는 젊은 목사가 새 교회로 부임합니다.
그런데 이 교회 바로 옆에 맥주 양조장이 있었어요.

프리스틀리는 양조장을 지나칠 때마다 이상한 걸 발견합니다.
맥주 통 위에 촛불을 가져가면 불이 꺼지는 거예요.
보통 사람이라면 "어, 신기하네" 하고 지나쳤을 겁니다.
하지만 프리스틀리는 달랐습니다.
"이 기체가 뭐지?" 하고 통 위에 코를 들이밀었거든요.

그는 이 기체가 물에 녹는다는 사실을 알아냈습니다.
물 위에 이 기체를 가두고 흔들었더니, 물맛이 톡 쏘게 변했어요.
맞습니다.
우리가 매일 마시는 탄산수가 이렇게 탄생했습니다.

목사가 맥주 거품을 구경하다가 탄산수를 발명하다니.
과학의 역사는 가끔 이렇게 엉뚱한 곳에서 시작됩니다.
프리스틀리는 이 발명으로 왕립학회에서 상까지 받았어요.
하지만 이건 시작에 불과했습니다.
그의 인생을 송두리째 바꿀 발견은 아직 7년이나 남아 있었거든요.

쥐가 살아남은 유리병 — 산소 발견의 순간

1774년 8월 1일.
프리스틀리는 자기 서재에서 아주 단순한 실험을 하고 있었습니다.

큰 돋보기로 햇빛을 모아서, 빨간 가루를 태워 보는 거예요.
이 빨간 가루의 정체는 수은 산화물.
오늘날이라면 중학교 과학 시간에 나올 법한 실험입니다.

그런데 이상한 일이 벌어졌어요.
가루를 태우자 기체가 나왔는데, 이 기체 속에서 촛불이 평소보다 훨씬 밝게 타오른 겁니다.
"어? 보통 공기보다 뭔가 다른데?"

프리스틀리는 여기서 멈추지 않았습니다.
유리병 안에 이 기체를 채우고, 그 안에 쥐 한 마리를 넣었어요.
(지금 기준으로는 좀 미안한 실험이지만, 그 시대에는 흔한 방법이었습니다.)

보통 공기가 든 병에 쥐를 넣으면 15분쯤 지나 축 늘어집니다.
그런데 이 새로운 기체가 든 병에서는?
쥐가 30분이 넘도록 생생하게 돌아다닌 거예요.

프리스틀리는 흥분했습니다.
직접 이 기체를 들이마셔 봤어요.
그리고 이렇게 적었습니다.

"한동안 가슴이 유쾌하게 가벼웠다."

그는 이 신비한 공기에 이름을 붙였습니다.
"탈플로지스톤 공기".

잠깐, 플로지스톤이 뭐냐고요?
여기서 이야기가 꼬이기 시작합니다.

당시 과학자들은 모든 물질 안에 플로지스톤이라는 보이지 않는 성분이 들어 있다고 믿었어요.
나무가 타면 플로지스톤이 빠져나가는 거라고 생각한 거죠.
마치 물에 젖은 수건을 짜면 물이 나오듯이요.

프리스틀리가 발견한 기체는 촛불을 더 밝게 태웠으니까, 그의 논리는 이랬습니다.
"이 공기는 플로지스톤을 아주 잘 빨아들이는 공기다!"
그래서 "플로지스톤이 빠진 공기", 즉 탈(脫)플로지스톤 공기라고 부른 거예요.

그는 산소를 발견해 놓고, 그것을 설명하는 데 완전히 틀린 이론을 사용했습니다.
마치 아메리카 대륙에 도착해 놓고 "여기가 인도다!"라고 외친 콜럼버스처럼요.

파리의 저녁 식사 — 라부아지에에게 건넨 치명적 힌트

같은 해, 1774년 10월.
프리스틀리는 파리를 방문합니다.
그리고 거기서 프랑스의 젊은 화학자 앙투안 라부아지에를 만나요.

둘은 저녁을 함께 하며 과학 이야기를 나눴습니다.
프리스틀리는 자기가 발견한 놀라운 기체에 대해 신나게 떠들었어요.
수은 산화물을 태우면 나오는 특별한 공기.
촛불이 더 밝게 타고, 쥐가 더 오래 사는 그 기체.

라부아지에는 조용히 듣고 있었습니다.
하지만 그의 머릿속에서는 완전히 다른 그림이 그려지고 있었어요.

"플로지스톤 같은 건 없어.
물질이 탈 때 빠져나가는 게 아니라, 공기 중의 무언가와 결합하는 거야."

라부아지에는 프리스틀리에게 들은 정보를 바탕으로 자기만의 실험을 시작합니다.
그리고 몇 년 뒤, 이 기체에 완전히 새로운 이름을 붙였어요.
"옥시젠(Oxygène)" — 그리스어로 "산(酸)을 만드는 것"이라는 뜻입니다.
우리가 아는 산소라는 이름은 여기서 왔어요.

라부아지에는 여기서 멈추지 않았습니다.
플로지스톤 이론을 완전히 뒤엎고, 근대 화학의 토대를 새로 쌓았어요.
물질의 무게를 꼼꼼히 재고, 화학 반응 전후에 질량이 보존된다는 것을 증명했습니다.
화학이 "신비로운 추측의 학문"에서 "정밀한 측정의 과학"으로 넘어간 순간이었어요.

그래서 역사는 라부아지에를 "근대 화학의 아버지"라고 부릅니다.

그렇다면 프리스틀리는요?
그는 화가 났을까요?
놀랍게도, 프리스틀리는 죽을 때까지 이렇게 주장했습니다.
"라부아지에가 틀렸다. 플로지스톤은 분명히 존재한다."

산소를 직접 발견한 사람이, 산소의 진짜 의미를 끝내 받아들이지 못한 겁니다.

불타는 집 — 산소보다 위험했던 그의 '다른 생각'

사실 프리스틀리의 인생에서 가장 극적인 장면은 실험실이 아니라 거리에서 벌어졌습니다.

프리스틀리는 과학자이기 전에 목사였고, 목사이기 전에 생각하는 사람이었어요.
그는 당시로서는 아주 급진적인 주장을 했습니다.

"교회와 국가는 분리되어야 한다."
"모든 사람은 자기 믿음을 자유롭게 가질 권리가 있다."
"프랑스 혁명은 인류의 진보다."

1789년, 프랑스에서 혁명이 터졌을 때 영국의 많은 지식인이 환호했어요.
프리스틀리도 그중 하나였습니다.
하지만 영국 정부와 보수층은 공포에 떨었어요.
"저런 혁명이 영국에서도 일어나면 어쩌지?"

프리스틀리는 타겟이 되었습니다.
신문은 그를 "위험한 선동가"라고 불렀어요.

1791년 7월 14일, 프랑스 혁명 기념일.
버밍엄에서 혁명 지지 만찬이 열렸습니다.
프리스틀리는 참석하지도 않았는데, 성난 군중은 그의 집으로 몰려갔어요.

그날 밤, 프리스틀리의 집과 교회가 불길에 휩싸였습니다.
그가 수십 년 동안 모은 실험 장비, 기록, 책 — 전부 잿더미가 되었어요.
프리스틀리와 가족은 겨우 뒷문으로 빠져나왔습니다.

이것이 역사에서 "버밍엄 폭동"이라 불리는 사건입니다.

프리스틀리는 런던으로 도망쳤지만, 거기서도 환영받지 못했어요.
결국 1794년, 61세의 나이에 대서양을 건너 미국으로 망명합니다.
펜실베이니아의 작은 마을에 정착한 그는 두 번 다시 영국 땅을 밟지 못했습니다.

산소를 발견한 공로보다, 자유를 말한 죄가 더 무거웠던 시대.
과학의 역사에서 가장 쓸쓸한 장면 중 하나입니다.

끝까지 틀린 답을 고집한 사람이 위대한 이유

1804년 2월 6일, 프리스틀리는 미국 펜실베이니아에서 조용히 눈을 감았습니다.
70세.
그는 마지막 순간까지 플로지스톤 이론을 버리지 않았어요.

과학사를 읽다 보면 이런 의문이 듭니다.
"산소를 직접 발견해 놓고 왜 그 의미를 이해하지 못했을까?"
"프리스틀리는 고집불통이었던 걸까?"

하지만 조금만 생각해 보면 이건 그리 이상한 일이 아닙니다.

우리가 세상을 보는 방식은 안경과 같아요.
프리스틀리는 "플로지스톤"이라는 안경을 쓰고 세상을 봤습니다.
그 안경으로도 대부분의 현상이 설명되었어요.
촛불이 꺼지는 이유, 금속이 녹스는 이유, 동물이 숨을 쉬는 이유 — 플로지스톤 이론으로도 꽤 그럴듯하게 설명할 수 있었거든요.

라부아지에는 안경을 바꿔 쓴 사람이었습니다.
같은 풍경을 보면서 완전히 다른 그림을 그린 거예요.

중요한 건 이겁니다.
안경을 바꿔 쓰는 것과, 안경을 쓰고 무언가를 발견하는 것은 다른 종류의 위대함이라는 점.

프리스틀리가 없었다면 라부아지에도 없었습니다.
탄산수도, 산소도, 암모니아도, 일산화탄소도 — 프리스틀리가 처음 분리한 기체만 열 가지가 넘어요.
그는 화학의 역사에서 가장 손이 빠른 실험가였습니다.
이론은 틀렸지만, 그의 손끝에서 나온 발견들은 전부 진짜였어요.

그리고 하나 더.
프리스틀리가 진정으로 위대한 이유는 과학이 아닐지도 모릅니다.

그는 자기가 옳다고 믿는 것을 말하다가 집이 불탔어요.
나라에서 쫓겨났어요.
그래도 입을 다물지 않았습니다.

미국 건국의 아버지들 — 토머스 제퍼슨, 벤저민 프랭클린, 존 애덤스 — 이 모두가 프리스틀리를 존경했습니다.
제퍼슨은 그를 만나고 이렇게 말했어요.

"살아 있는 사람 중 가장 위대한 인물 가운데 한 사람."

프리스틀리의 이야기가 우리에게 알려주는 건 이것입니다.
옳은 발견을 한 사람이 반드시 옳은 해석을 하는 것은 아닙니다.
그리고 틀린 해석을 했다고 해서, 그 발견의 가치가 사라지지도 않습니다.

과학은 한 사람의 천재가 완성하는 게 아니에요.
누군가는 문을 열고, 다른 누군가는 그 문 너머를 해석합니다.
프리스틀리는 문을 연 사람이었어요.
그것도 아주 많은 문을.