▶  에너지 보존

처음엔 내가 돈이 없었는데 생겼잖아. 그러다 다시 없어졌지. 우리가 지금 공부하고 있는 에너지도 생겼다, 없어졌다 하는 걸까?

그건 어디를 관찰하고 있는지에 따라 달라.
코달이만 보고 있으면 분명히 돈이 있었다, 없어졌다 했지. 하지만 코달이 어머니, 수퍼마켙 아저씨까지 다 보면 돈은 없어지지 않았지. 단지 코달이 어머니 → 코달이 → 수퍼 아저씨에게로 돈이 옮겨갔을 뿐.

그렇지. 그래서 에너지는 생겼다, 없어졌다 한다는 거야 안 한다는 거야?

과학자들이 오랜 연구 끝에 다음과 같은 사실을 알아냈대.

우주 전체의 에너지는 없어지지도, 생기지도 않는다.

이 사실을 에너지 보존의 법칙이라고 해. '보존'이라는 말은 상환이 변해도 어떤 물리량은 변하지 않고 일정하다는 뜻이야. 하지만 우주를 이루고 있는 물체나 사람, 코끼리, 개미 등은 에너지를 얻기도 하고 잃어버리기도 하지.

우주?

우주는 어떤 공간에 들어 있는 물질들의 모임으로, 그 밖으로 물질이나 에너지가 빠져나가지도, 바깥으로부터 물질이나 에너지가 들어오지도 않는 것을 말해.

아주 크게는 우리가 흔히 우주라고 말하는 지구, 행성, 은하수, 등 모든 천체들이 있는 공간일 수 있어. 작은 우주로는 물과 얼음이 담긴 보온병을 생각할 수도 있지. 왜냐하면 보온병 밖으로 물질이나 에너지가 나가지도, 보온병 안으로 물질이나 에너지가 들어 오지도 않으니까.

그러니까 그러한 우주 안에서 어떤 일이 일어나든지 상관없이 그 안에 들어있는 에너지의 양은 변하지 않는다(보존된다)는 말이야?

비유를 들어주지. 방안에 5명이 있었어. 그 사람들이 가진 돈을 합하면 모두 5000원이었지. 방안의 사람들은 돈을 바깥으로 내보낼 수 없어. 그리고 바깥으로부터 돈을 들여 올 수도 없어. 그러면 그 방안에 있는 돈은 항상 얼마지?

5000원이지 뭐.

맞아. 방안의 돈은 없어지지도 생기지도 않고 항상 5000원으로 변하지 않아. 그런데 그 중 한사람이 처음에 500원을 갖고 있었는데 나중에 1500원을 갖게 되었어 어떻게 이런 일이 가능할까?

누군가가 주었겠지. 그리고 그 누군가는 처음보다 1000원을 적게 가지고 있겠지.

바로 그거야. 우주의 에너지가 변하지 않기 때문에 누군가 에너지를 얻으면 다른 누군가는 에너지를 잃게 되지. 이 점은 에너지 현상을 이해하는데 아주 중요한 점이니까 꼭 기억해둬.