연금술부터 독가스, DNA 복제까지
세상을 바꾼 화학의 역사

하지만 연금술마저도 화학의 가장 오랜 근원은 아니다. 화학은 훨씬 더 오래된 꿈, 태곳적 사람들이 불 앞에서 꾸었던 꿈과 기획의 연속이다.
- ‘물질, 연금술 그리고 화학자들의 역사’ 중에서


▼ 과학과 철학을 넘나드는 베스트셀러 작가, 옌스 죈트겐의 화학 탐험
《교양인을 위한 화학사 강의》는 유머와 재치 넘치는 표현으로 일반인이 이해하기 쉬운 과학과 철학책을 집필하는 작가, 옌스 죈트겐의 신간이다. 죈트겐이 2004년에 출간한 《생각 발전소》는 국내에 번역된 당시 아리스토텔레스가 쓴 《수사학》의 21세기 버전으로 알려지며 베스트셀러로 많은 독자의 사랑을 받았다. 이후 독일 청소년 문학상 후보에 올랐던 《별빛부터 이슬까지》, 《먼지 보고서》가 꾸준히 국내 독자에게 읽혔고 2016년 올해의 지식도서상을 받은 《교양인을 위한 화학사 강의》가 출간되었다. 일상적 호기심을 사유의 근원으로 삼아, 현실 감각을 잃지 않으면서도 친절한 길잡이가 되어주는 죈트겐은 《교양인을 위한 화학사 강의》에서도 우리가 그동안 별 관심을 두지 않던 것들에서 화학의 발자취를 발견하고 새로운 시선으로 바라본 화학을 흥미롭게 펼쳐낸다.

▼ 화학, 끝나지 않은 연금술의 꿈
현대를 살아가는 우리에게는 금을 만들겠다며 인생을 허비한 연금술사의 꿈이 자칫 허황하다고 생각될지도 모른다. 금을 만들겠다니, 더구나 소변 따위로……. 당연히 어느 누구도 진짜 ‘금’을 만들지는 못했다. 현대 화학 역시 금을 만들지는 못한다. 하지만 화학자들은 ‘금’을 만들어내지는 못했지만 보다 더 중요한 화학 과정의 기반을 마련했고, 그것으로 금을 사고 부를 축적했다. ‘금’을 만들려는 이유가 ‘부의 축적’에 있었다면, 연금술사들은 성공한 것으로 봐야 하지 않을까?
연금술사의 모든 행위는 불을 통한다. 불이 없는 연금술은 상상할 수조차 없다. “연금술은 불을 이용해 자연물질에 놀라운 변화를 일으켜 사람들에게 가장 유익한 것을 만들어내는 기술이다.” 위대한 의사이자 연금술사 파라켈수스Paracelsus의 말이다. 연금술이야말로 자연의 내적 본질을 파헤쳐 비밀을 밝혀내는 것이었다. 이처럼 화학은 인류가 불을 사용하기 시작하면서 시작된 아주 오래된 기술이다. 대학교와 화학 산업의 실험실뿐만 아니라 하늘 아래 야외, 숲 속, 부엌, 대장간에서도 물질은 변형되었고, 지금도 변형된다. 그렇다, 파라켈수스의 말처럼 자연이 바로 연금술사다. 자연도 물질을 변화시킨다. 그래서 연금술사와 화학자들은 자연에서 특별한 열쇠를 찾으려고 꾸준히 노력했다.
어찌 보면 현대 화학은 아직 연금술을 포기하지 않았다. 다만 연금술을 일반화시켰을 뿐이다. 즉 금을 만드는 대신, 상대적으로 가치가 적은 물질로 가치가 큰 물질을 만들어 그 가치를 변화시킨다. 오히려 연금술의 시대보다 이런 가치의 변화는 현대 사회가, 현대 화학이 더 다양하게 해내고 있다. 공기로 인공비료를 만들고, 석탄으로 다이아몬드를 만들고, 타르로 값비싼 염료와 약을 만들고, 모래로 인공보석을 만드는 것, 그 전에 화학이 이룩한 강한 산, 염산, 황산 또는 질산의 발명, 이 모든 것이 연금술이다.


▼ 화학은 인류가 살아온 궤적이다
화학은 역사의 흐름에 늘 개입했다. 유럽 도자기의 발명으로 독일 작센 지방 사람들은 부유해졌고, 중국 도자기를 수입해 돈을 벌었던 네덜란드와 영국 무역 상인들은 가난해졌다. 연금술이 꽃을 피운 17세기의 일이었다. 19세기 독일에서는 값싼 물질을 화학적으로 변화시켜 인디고를 제조하는 방법을 고안해 인도의 거대한 인디고 재배 농장을 무용지물로 만들고, 영국인들이 이끌던 인디고 무역을 파산시켰다. 염소가스를 개발해 전쟁터에 독가스를 살포하고, 결국 유대인 학살이 가능하게 했던 하버는, 전쟁이 끝난 뒤 지탄을 받았지만 동시에 하버-보슈 합성으로 인류의 굶주림을 없앤 공로로 노벨상을 받는 아이러니한 일도 일어났다.
화학은 인류를 죽게도 하지만 살게도 했다. X-선의 발견, 항생제의 발견 등은 인류를 질병에서 건져내는 데 혁혁한 공을 세웠다. 인간의 DNA 분석을 이뤄냈으며, 세상을 구성하는 이론과 원소들을 발견해내는 것 역시 화학이고, 바로 화학자들이다. 역사가 휘몰아치는 선택의 순간에 화학자가 어떤 길을 선택하느냐에 따라 인류사는 요동을 치기도 했다. 이처럼 화학은 경제와 정치의 변혁을 이끌었다. 그러니 화학이 권력과 손잡는 순간, 벌어지는 일들에 대해 화학도 그 책임을 면할 수는 없다.
연금술사와 화학자들은 바보에게 권력을 쥐여 줄 수 있고, 권력자의 힘을 빼앗을 수도 있었다. 이런 예는 역사에서 흔히 찾아볼 수 있다. 과거 연금술사들은 그들의 행위로 비롯되는 일에 윤리적 책임을 강조했다. 하지만 현대 화학은 연금술사들의 윤리를 망각해버렸다. 그 때문에 우리는 화학의 성공 역사만 다루어서는 안 되고 화학자들이 잘못하거나 더 나아가 눈이 멀어 악에 가담한 역사도 다루어야 한다.

▼ 화학을 이해함으로써 우리 자신을 이해한다
이 책은 연금술과 화학을 다뤘다. 특히 물질, 연금술사, 화학자들의 역사를 간략하게 살펴봤으며, 진정한 화학의 역사를 찾으려 애썼다. 이 책의 줄거리는 이 화덕에서 저 화덕으로 이어지는 화학 과정으로 이루어졌다. 또한 이와 관련된 역사, 물질의 변화와 인간의 변화를 담았다.

사람이 물질을 변화시키지만 물질도 사람을 변화시킨다. 인간은 끊임없이 물질에 대한 의문을 제기했고 그 답을 화학자들은 실험으로 찾아왔다. 어떤 화학자는 평생토록 하나의 수수께끼에 몰두해 나머지는 모두 포기하고 잊어버리기도 했다. 새로운 물질을 찾아내고 증명하는 일은 결코 쉬운 아니다. 물질이 만들어진 곳이 우리가 흔히 아는 서양세계의 깨끗한 실험실만은 아니다. 아마존의 화덕, 중국 남부의 산맥, 인도의 힌두교 사원에서도 물질은 발견되었음을 책을 말하고 있다.
즉 서양세계의 실험실 화학만이 전부가 아님을 이 책은 여실히 증명하고 있다. 책에서 주목해야 할 또 하나가 바로 2부 실험편이다. 실험은 수수께끼, 원소 그리고 숲에서 산 사람들과 연금술사들과 화학자들이 행한 실험 과정을 보여준다. 화학제품을 재료로 하는 것이 아니라 숲이든 쓰레기통이든 어디서나 쉽게 발견할 수 있는 재료를 사용한 실험들은 우리에게 자연을 더 잘 이해할 수 있도록 해줄 것이다.
이 책은 화학을 이해함으로써 우리 자신을 이해하게 하는 하나의 연결고리가 되어줄 것이다.

현대 화학은 결코 연금술을 포기하지 않았다. 연금술을 일반화시켰을 뿐이다. 현대 화학은 금을 만드는 대신 물질의 가치를 변화시킨다. 상대적으로 가치가 적은 물질로 가치가 큰 물질을 만들어내겠다는 아이디어는 그 어느 때보다 오늘날에 더 활발하다. 이 같은 방식으로 연금술은 계속된다! 공기로 인공비료를 만들고, 석탄으로 다이아몬드를 만들고, 타르로 값비싼 염료와 약을 만들고, 모래로 인공보석을 만드는 것이다. 이때 현대 화학자들은 연금술사들의 업적을 발판 삼을 수 있다. 현대 화학 과정에 반드시 필요한 강한 산, 염산, 황산 또는 질산만 해도 모두 연금술의 발명이다. -p. 10

화학은 아주 오래된 기술이다. 대학교와 화학 산업의 실험실뿐만 아니라 하늘 아래 야외, 숲 속, 부엌, 대장간에서도 물질은 변형되었고 지금도 변형된다. 그렇다, 파라켈수스의 말처럼 자연이 바로 연금술사다. 자연도 물질을 변화시킨다. 연금술사와 화학자들이 자연에서 특별한 열쇠를 찾으려는 것도 바로 그 때문이다. -p. 13

화학 활동이 숲에서 도시로 옮겨가자 양상이 아주 많이 달라졌다. 화학은 이제 전문화된 엘리트들의 일이 되었다. 화학이 사원, 수도원, 성에서 행해지던 시대에는 연금술이라 불렸다. 그 이름은 아랍어에 일부 근원을 둔다. 연금술은 구전된 숲의 화학과는 달리 글을 통해 전파되었다. -p. 88

중국 연금술사들은 화학 과정에 대한 실제 이론을 가지고 있지 않았지만, 그들이 눈으로 본 것에 대한 생각은 가지고 있었다. 그들은 오래된 음양 학설을 바탕으로 화학 과정을 해석했다. -p. 96

무엇보다 이론 영역에서 눈에 띄는 변혁이 있었고 특히 불의 학설에서 두드러졌다. 물질, 불, 변화에 관련된 수수께끼는 이제 새롭게 풀렸다. 연금술사들은 특히 금속을 태울 때 뭔가 빠져나간다고 했지만, 현대 화학은 반대로 산소가 첨가된다고 가르친다. -p.158

현대 광천수는 이중의 인공제품인 셈이다. 한편으로는 천연이라는 물질을 주입하고, 다른 한편으로는 천연이라는 이미지에 맞지 않는 물질은 제거한 것이다. 그 결과가 최대한 태초의 자연산이라는 느낌을 주는 인공제품이다. 광천수 제조업자들이 광천수에 자연적으로 포함된 물질을 제거하고 그 대신 화학제품을 주입해놓고 산과 자연보호지역과 빙하기 때 태고의 자연풍경을 그린 상표를 붙였다고 누가 비난하겠는가? -p.206

권력과 가까워지면서 화학자들은 눈이 멀고 선악의 잣대를 잃었다. 결국 그들은 명예가 아니라 수치가 되는 일을 할 때까지 그 상태는 계속되었다. 그런데 하버의 독가스에 대한 온갖 비판에도 불구하고 우리가 잊어서는 안 되는 한 가지가 있다. 많은 사람이 하버를 지지했고, 그들 가운데는 나중에 노벨상을 탄 리하르트 빌슈테터, 오토 한, 제임스 프랑크 같은 이들도 하버 자신이 믿었던 만큼 독가스에 대해 확신했다. 전쟁 반대자들조차 하버를 따라 독가스를 모방해 제조하고 심지어 능가하려고 했다. 비록 하버의 발의에 의해 ‘가스 무기’가 나왔지만 프랑스, 미국, 영국의 학자들도 서둘러 독일 학자들과 똑같은 연구를 했다. 제1차 세계대전이 끝나고 이들 학자들에 대한 비판은 거의 나오지 않았다. 왜냐하면 모든 증오가 하버에게 쏠렸기 때문이다. 하버는 패자의 대표로 가스전쟁의 희생양이 된 것이다. -p.217

화학은 권력과 손잡을 수 있고, 그 때문에 화학도 책임과 관련될 수 있다. 화학은 처음부터 ‘순수한 학문’으로서 선악을 넘어 존재하는 게 아니다. 화학은 순수한 학문이 될 만큼 무해한 분야가 아니다. 그 때문에 우리는 화학의 성공 역사만 다루어서는 안 되고 화학자들이 잘못하거나 더 나아가 눈이 멀어 악에 가담한 역사도 다루어야 한다. 우리가 사람들을 낮추어보거나 나라면 그런 행동을 절대로 하지 않을 거라며 비난하기 위해서가 아니다. 우리 자신의 행위를 신중하게 생각하고 어려운 상황에서도 어떻게 윤리적으로 행동할 수 있을 것인가를 나 자신에게 물어보기 위해서다. -p.227~228

라듐의 발견과 연구는 새로운 화학과 새로운 물리를 탄생시키고, 천문학을 개선하고, 지질학의 문제를 푸는 데 도움을 주었으며, 현대 고고학에 없어서는 안 되는 존재다. 의학도 라듐에 의해 개혁이 일어났으며, 정치 역시 그렇다. 왜냐하면 현대의 모든 정치는 핵무기의 그늘 아래 핵에너지의 평화로운 사용 문제와 직면해 있기 때문이다. 우리는 우라늄, 토륨, 폴로늄, 라돈, 마지막으로 라듐과 라듐의 특성을 알아냄으로써 원소 주기율표 내에 존재하는 상관관계를 밝히게 되었다. -p.250

생명체의 조직은 복합적이고 서로 긴밀하게 연결되어 있다. 따라서 한 특성의 변화는 또 다른 특성의 변화를 일으킨다. 바로 이 부분을 사람들이 예견할 수 없는 것이다. 이 법칙은 개개 조직을 비롯해 생태계와 같은 유기체 공동체에도 해당된다. 또한 생명체는 생활권 내에서 긴밀하게 연결되어 있다. 사람이 생태계의 한 부분에 변화를 주면 자동적으로 다른 곳에 예상치 못한 변화가 일어난다. -p.267

이 책은 화학물질이 없는 화학 실험을 추구한다. 실험의 대부분이 약국이나 화학용품 전문점에서만 살 수 있는 화학물질은 없어도 된다. 사용되는 모든 물질은 자연 상태에서 발견 혹은 생성되었거나 집안에 이미 있거나 슈퍼마켓 혹은 건축 자재용품점에서 구할 수 있다. -p.311

물질, 연금술 그리고 화학자들의 역사
1부 세상을 잇는 화학사
1 숲의 화학
코끼리 똥 종이
붉은색
쿠라레와 청산
열대우림산 맥주
개구리 약
고무
생명나무 차
비누
장뇌
2 연금술
진사와 비소
아르카나
브란트의 불
금과 도자기
가스와 블라스
초석과 화약 연기
차가운 용
3 실험실 화학
산소와 플로지스톤
물은 HO다
은과 역청
천국의 공기
염소의 악취
병 속에 든 정기
질산가스, 바다의 금, 독가스
합성고무 부나-N/S
헤로인과 아스피린
희토류
라듐 치약
환경의 독
연금술사 곰팡이
생물권의 공기
맥각
DNA?디옥시리보핵산

2부 연금술사의 실험실
1. 석기시대의 컬러 스프레이
2. 황토의 변신
3. 숲에서 온 잉크
4. 그을음
5. 기타 독성 식물
6. 고양이 모래를 이용하여 해독과 쓴맛 빼기
7. 생각게임: 독이란 무엇인가?
8. 아스피린이 없을 때: 버드나무 껍질 추출물 만들기
9. 인피
10. 포도로 와인 담그기
11. 자연 발효
12. 알코올 증류
13. 알코올의 용매 및 방부제 기능
14. 생각게임: 인공물질 혹은 천연물질?
15. 다른 나무들의 수액
16. 지방 분해
17. 나무에서 자라는 비누
18. 길에서 자라는 나무
19. 마요네즈 휘젓기
20. 지방으로 세척하기
21. 대형 비누 거품 만들기
22. 아세트산(초산) 만들기
23. 개미산
24. 지시약
25. 발광 나무
26. 시금치에 들어 있는 질산염과 아질산염
27. 강물이나 샘물 속 질산염
28. 사금 채취
29. 생각게임: 금 만들기
30. 금속음 듣기
31. 인디언의 연금술
32. 모래와 뮈슬리 속에 있는 철
33. 즉석 제조 나침반
34. 옛것을 적용한 실험
35. 마라의 가연성 물질
36. 물의 성질 바꾸기
37. 이산화탄소를 산소로 전환시키는 식물 387
38. 콜라에는 생각보다 많은 양의 CO2가 들어 있다
39. 생각게임: H2O란 무엇인가?
40. 뜨거운 물
41. 감각을 느낄 수 있는 물
42. 크로마토그래피
43. 프랙털 구조
44. 박테리아와 곰팡이
45. 소금으로 3분 만에 염소 만들기
46. 전기가 통하는 왕관
47. 키위-DNA
48. 생각게임: 다르게 생각하기

감사의 말
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