이단의 물

2014년 11월

이 에세이는 중국어와 독일어로 번역되었습니다.

제럴드 폴락의 저서 『물의 제4단계』 서평

제럴드 폴락은 저서 『물의 제4상』 에서 물 화학에 대한 새롭고 우아한 이론을 제시하는데, 이는 화학과 생물학뿐 아니라 우리가 현실을 이해하고 자연을 대하는 방식의 은유적 토대에도 심오한 의미를 지닌다.

이 책은 과학적 자격이 의심스러운 사람이 쓴 뉴에이지 서적이 아니라는 점을 강조하고 싶습니다. 이 책은 화학에 관한 책이지만, 일반인도 쉽게 이해할 수 있도록 구성되어 있습니다. 폴락 교수는 워싱턴 대학교의 저명한 교수이자 수많은 논문을 발표했으며, 2012년 프리고진 메달 수상자이자 학술지 《워터(Water)》 의 편집자이기도 합니다. 제가 이 점을 언급하는 이유는, 소위 유사과학이라고 불리는, 하지만 제가 정중하게 과학적 엄밀성에 얽매이지 않은 추측성 탐구라고 부르는 것들이 만연한 분야에서, 패러다임을 깨는 이론은 지나치게 적대적인 반응을 불러일으키기 때문입니다.

실제로 폴락은 초반 장에서 1960년대의 폴리워터 논란과 20년 후의 물 기억 논쟁이라는 두 가지 사례를 다룹니다. 이 사례들은 과학이라는 제도의 정치적 측면과 반대 의견이 억압되는 방식을 보여줍니다. 더 나아가, 나중에 언급하겠지만, 이 사례들은 우리가 알고 있는 과학을 지탱하는 신성불가침의 형이상학적 가정들을 드러내는데, 이 책은 이러한 가정들을 간접적으로 위반합니다. 따라서 이 책이 과학계에서 엇갈린 반응, 심지어는 냉담한 반응을 얻은 것도 놀랄 일이 아닙니다. 그럼에도 불구하고, 『물의 제4상』은 이단적인 책에서 흔히 나타나는 강경한 어조나 박해의 분위기를 전혀 풍기지 않습니다. 책의 어조는 정중하고, 대화체이며, 다소 추측적인 아이디어를 제시할 때는 신중한 태도를 보입니다.

현대 화학이 200년 이상 발전해 왔으니, 물처럼 근본적이고 겉보기에는 단순해 보이는 현상은 이제 완전히 이해되었을 거라고 생각하기 쉽습니다. 이 책을 읽기 전까지 저는 고등학교와 대학교 교과서에서 배운 증발, 모세관 현상, 응고, 기포 생성, 브라운 운동, 표면 장력에 대한 설명을 너무나 당연하게 여겼습니다. 다른 사람들도 마찬가지일 테니, 아마도 기존의 설명들을 좀 더 면밀히 검토해 보는 사람은 거의 없을 것입니다. 하지만 『물의 제4상』 에서 보여주듯이, 조금만 창의적으로 검토해 보면 기존 설명들의 심각한 결함을 발견할 수 있습니다.

이 책의 핵심 개념은 "배제 구역수(Exclusion Zone Water)", 줄여서 EZ 워터입니다. 수십만 개의 플라스틱 미세구슬이 떠 있는 비커를 상상해 보세요. 일반적인 화학 법칙에 따르면 이 미세구슬들은 매질 전체에 고르게 분포되어 있을 것이고, 실제로 대부분의 물 속에 고르게 분포되어 있습니다. 하지만 비커 가장자리(그리고 물에 잠긴 친수성 표면) 근처의 물은 미세구슬 없이 맑고 깨끗합니다. 왜 그럴까요? 일반적인 화학 법칙은 유리 가장자리 근처에 극성 물 분자가 분포된 전하에 달라붙는 몇 분자 두께의 배제 구역이 존재할 수 있다고 예측합니다. 하지만 폴락이 관찰한 배제 구역은 최소 0.25mm, 즉 수십만 분자 두께였습니다.

폴락과 그의 동료들은 신중하게 연구를 진행하며, 이 현상에 대한 다양한 기존 설명(예: 대류 흐름, 고분자 브러싱, 정전기적 반발, 물질 누출)을 검증하고 최종적으로 배제했습니다. 또한, 그들은 배제 영역의 특성을 조사하기 시작했고, 흥미로운 결과를 얻었습니다. EZ 워터는 부유 입자뿐만 아니라 용질까지 거의 모든 것을 배제합니다. 270nm에서 전자기 흡수 피크를 나타내고, 일반 물보다 적외선 방출량이 적으며, 일반 물보다 점도와 굴절률이 높습니다. 가장 놀라운 것은 배제 영역이 순 음전하를 띠고 있으며, 영역 외부의 물은 pH가 낮다는 사실을 발견한 것입니다. 이는 EZ 워터에서 양성자가 어떤 방식으로든 방출되었음을 시사합니다.

이 정보를 바탕으로 폴락과 그의 동료들은 배제 영역이 산소와 수소가 2:3의 비율로 배열된 육각형 층들이 쌓인 액정 형태의 물로 구성되어 있다는 가설을 세웠습니다. 물론 얼음도 육각형 판들이 쌓여 있는 구조이지만, 얼음의 경우 판들은 추가적인 양성자에 의해 서로 결합되어 있습니다. 폴락은 배제 영역의 판들이 "정렬되지 않은" 상태, 즉 각 층의 산소 원자가 인접한 층의 수소 원자와 자주 마주 보는 형태로 배열되어 있다고 주장합니다. 이러한 정렬은 완벽하지는 않지만, 반발력보다 인력이 더 커서 응집력을 형성하고, 아주 작은 용질조차도 배제할 수 있을 만큼 견고한 분자 구조를 만들어냅니다.

이러한 전하 분리를 일으키는 에너지는 어디에서 오는 것일까요? 입사되는 전자기파에서 옵니다. 물 시료를 입사되는 복사선과 열 흐름으로부터 차폐하면 전자 영역(EZ)이 형성되지 않습니다.

《물의 제4상》 은 대부분 이 가설을 물 화학의 다양한 현상에 적용하는 데 할애되어 있습니다. 제 생각에 과학자로서 그의 가장 큰 강점은 다른 누구도 묻지 않는, 겉보기에는 순진해 보이는 질문을 던지는 데 있습니다. 예를 들어, 그는 물 표면의 수소 결합 압력을 설명하는 기존의 표면 장력 설명에 의문을 제기합니다. 물의 놀라운 표면 장력이 정말로 1나노미터도 안 되는 얇은 층의 에너지로 설명될 수 있을까요? 그는 왜 99.9% 이상이 물로 이루어진 젤에서 물이 새지 않는지, 왜 전하를 띤 에어로졸 물방울이 서로 반발하여 하늘에 고르게 흩어지지 않고 뭉쳐 구름을 형성하는지, 왜 뜨거운 물이 차가운 물보다 더 빨리 어는지(엠펨바 효과), 왜 뜨거운 커피잔에서 올라오는 김이 불규칙적으로 피어오르는지, 왜 배가 지나간 후 ​​15분에서 30분이 지나도 비교적 잔잔한 물살을 남기는지 묻습니다.

이 책은 이러한 질문들을 비롯한 여러 질문에 대해 놀라울 정도로 경제적인 해답을 제시합니다. 저자가 인용한 실험들은 명확하고 설득력이 있습니다. 화학의 기본 질문에 대해 매우 독창적인 해답을 제시하지만, 초자연적이거나 불가사의한 힘을 언급하지는 않습니다. 또한 열역학, 상대성 이론, 양자역학 등 근본적인 물리 법칙에 의문을 제기하지도 않습니다. 그렇다면 왜 그의 이론은 무시당하는 것일까요?

제 생각에는 그 이유가 쿤스가 주장하는 패러다임 전환에 대한 저항 그 이상에 있는 것 같습니다. 폴락은 물이 단순히 구조가 없는 물질이나 화학 반응의 매개체, 원료 그 이상이라는 이론을 제시했다가 곤경에 처한 최초의 과학자는 아닙니다. 뭔가 다른 이유가 있는 겁니다.

앞서 언급한 폴리워터와 물의 기억이라는 두 가지 논쟁의 역사를 간략히 살펴보는 것은 유익합니다. 첫 번째 사례에서 러시아 화학자들은 좁은 관 속의 물이 액체도 고체도 아닌 이상한 성질을 보인다는 것을 발견했습니다(이러한 이상 현상은 폴락이 설명하는 것과 정확히 동일합니다). 이 발견은 큰 파장을 일으켰고, 서방 과학자들은 러시아인들이 물에서 불순물, 특히 유리관에 녹아 있던 미량의 실리카를 제거하지 못했다고 비난했습니다. 결국 러시아는 물이 불순했음을 인정했고, 이 발견은 역사 속으로 사라졌습니다. 그러나 아무도 녹아 있는 실리카가 어떻게 그러한 이상한 성질을 설명할 수 있는지에 대한 설명을 제시하지 못했습니다. 폴락은 진정으로 순수한 물, 즉 만능 용매는 얻기가 거의 불가능하다고 지적합니다. 러시아인들의 발견의 본질은 제대로 고려되지 않았고, 오히려 이를 묵살할 편리한 구실만 만들어졌습니다.

물의 기억 현상은 더욱 심각한 문제입니다. 1988년, 자크 벤베니스트는 네이처(Nature) 지에 항체를 함유했던 물 샘플이 마치 물이 항체의 존재를 "기억"하는 것처럼 백혈구의 면역 반응을 유발한다는 논문을 발표했습니다. 네이처지는 이 논문을 게재했지만(벤베니스트는 당시 프랑스 최고의 면역학자였습니다), 이후 전문 마술사 제임스 랜디와 사기 조사관 월터 스튜어트를 포함한 조사팀을 파견했습니다. 그 후 어떤 일이 벌어졌는지는 여러 가지 설이 있지만, 사기 행위의 직접적인 증거는 발견되지 않았다는 점에는 모두 동의합니다. 조사팀은 단지 결과가 재현 불가능하다는 결론을 내렸을 뿐이었고, 벤베니스트는 이를 강력하게 부인했지만 소용이 없었습니다. 결국 연구 자금 지원이 중단되고 연구실을 빼앗겼으며, 그의 학문적 경력은 완전히 망가졌습니다. 오늘날까지 그의 이름은 병리학이라는 오명과 연관되어 있으며, 그의 부고 기사는 인신공격의 걸작으로 꼽힙니다.

앞 단락에서 제가 "기억했다"라는 단어를 따옴표로 묶은 것을 주목해 주세요. 마치 물이 문자 그대로 기억을 가질 수 있다고 생각하지 않는다는 것을 독자에게 확신시켜주려는 듯 말이죠. 따옴표는 물이 기껏해야 기억하는 것처럼 행동할 뿐이라는 의미를 내포합니다. 결국 물은 그저 물일 뿐이니까요. 물은 실제 기억을 갖는 데 필요한 복잡성, 조직화, 지능, 경험적 존재감을 가지고 있지 않잖아요? 현대 화학은 바로 그 점을 주장합니다. 물은 일반적인 유체이며, 두 샘플은 근본적으로 동일하고, 온도와 불순물의 존재 여부(그리고 꼼꼼한 분들을 위해 수소 동위원소 비율까지)에서만 차이가 난다는 것입니다.

폴리워터, 물의 기억, 그리고 폴락의 이론은 모두 그러한 원칙, 즉 일종의 인간중심주의를 위반합니다. 우리 문명, 특히 자연을 대하는 방식과 상품 경제의 획일성은 오직 인간만이 자아라는 속성을 지니고 있다는 가정에 기반합니다. 세상의 나머지는 그저 무질서한 존재일 뿐이며, 따라서 우리는 마음대로 그것들을 착취하고, 아무런 감각도 없는 존재에게 우리의 지능을 강요할 자유가 있다고 생각합니다. 이러한 원칙에 따라 작동하는 사람의 사고방식으로는, 이 원칙을 위반하는 과학 이론이나 기술은 즉시 잘못된 것으로, 심지어는 터무니없는 것으로 여겨집니다.

오늘날 우리 사회가 겪고 있는 변화를 바라보는 한 가지 관점은 과거에 '타자'로 규정했던 존재들에게 점점 더 자아를 부여하고 있다는 것입니다. 우리는 어느 정도 진전을 이루었습니다. 오늘날 우리는 여성과 소수 인종의 완전한 법적 인격권을 인정합니다(하지만 불행히도 인종차별적이고 성차별적인 믿음은 대부분의 백인 남성들이 인식하는 것보다 훨씬 더 뿌리 깊게 남아 있습니다). 우리는 더 이상 동물을 감각이 없는 짐승으로 보지 않지만, 동물의 지능의 방식과 정도는 여전히 제대로 이해되지 않고 있습니다. 심지어 식물의 지능조차 연구의 뜨거운 주제로 떠오르고 있지만, "식물은 지능이 있다"거나 "식물은 주관적인 경험을 한다"라고 말하는 과학자는 드물며, 그런 말을 할 때마다 "물론 식물이 실제로 지능이 있다는 말은 아닙니다"라는 식의 단서와 설명을 덧붙이는 경우가 많습니다.

물론 제럴드 폴락이 물이 지능을 가진다고 말하는 것은 아닙니다. 하지만 그의 연구는 그러한 관점에 대한 가능성을 열어줍니다. 왜냐하면 순수한 H2O의 두 "샘플"은 각각 고유한 특성을 지니고 있으며, 접촉했던 환경에 따라 구조가 달라진다는 것을 암시하기 때문입니다. 제가 왜 "샘플"이라는 단어를 따옴표 안에 넣었을까요? 그 이유는 바로 이 단어 자체가 더 많은 양의 물에서 소량의 물을, 예를 들어 욕조에서 시험관에 담는다고 가정했을 때, 작은 샘플이 더 많은 양의 물과 동일한 특성을 가진다는 것을 의미하기 때문입니다. 다시 말해, 물, 또는 어떤 샘플이든 근본적으로 주변 환경과 분리될 수 있다는 것을 암시하는 것입니다.

폴락의 연구는 균일성과 격리 가능성이라는 두 가지 가정에 의문을 제기합니다. 그는 물이 정보를 전달할 수 있다고 주장하지는 않지만, 배제 영역의 특성이 물질에 따라 다르다는 점을 관찰함으로써 그에 근접합니다. 아마도 이것이 동종요법 전문가들이 그의 연구(벤베니스트의 연구와 마찬가지로)를 활용한 이유일 것입니다. 물론 동종요법은 정통 의학계의 관점에서 사이비 치료의 전형이며, 폴락의 연구와 동종요법의 연관성(비록 그 자신이 어떤 주장도 하지 않았지만)은 과학계가 그의 연구를 경계하는 이유 중 하나일 것입니다.

냉철한 관찰자라면 누구도 그가 동종요법의 효능을 "증명했다"고 말하지 않을 것이며, 더군다나 인터넷에서 찾아볼 수 있는 온갖 종류의 물 기반 치료법과 제품들의 효능까지 입증했다고는 말할 수 없을 것입니다. 하지만 그의 연구 결과를 받아들인다면(그리고 다른 과학자들이 그의 실험을 반복하고 확장하기를 바랍니다), 적어도 이러한 치료법들이 명백한 과학적 원리에 위배된다고는 더 이상 말할 수 없을 것입니다. 물론 순수한 물 두 샘플이 모두 동일하다면 구조화된 물 제품과 약은 모두 허황된 것이 될 것입니다. 폴락(그리고 그가 과학 문헌에서 발굴해낸 다른 연구자들의 계보) 덕분에 이제는 더 이상 이것이 확실하지 않습니다.

물의 네 번째 위상은 모든 과학 분야에 걸쳐 진행되고 있는 훨씬 더 큰 패러다임 전환, 나아가 우리 문명의 근본적인 신화에 대한 변화에 기여합니다. 과학적인 측면에서만 보더라도, 그의 연구 결과가 검증된다면 세포 생물학, 식물 생리학, 화학 신호 전달, 그리고 물론 의학 분야에서 그 의미는 매우 심오할 것입니다. 더 나아가, 그의 연구는 우리가 평범한 물질들로 이루어진 죽은 우주에 살고 있으며, 따라서 우주의 유일한 지성체인 우리가 마땅히 우주의 주인이라는 통념을 무너뜨립니다. 폴락은 모든 사물이 어떤 종류의 존재성을 지닌다는 것을 이해하는 보다 주술적인 세계관으로 나아가는 과학의 진화에 한 부분을 차지하고 있습니다.

이러한 변화에 대한 저항은 여전히 ​​강한데, 아마도 그 결과가 너무나 거대하기 때문일 것입니다. 정통 사상가들은 그 함의의 심각성을 제대로 인식하지 못한 채 본능적으로 이러한 변화와 일치하는 모든 연구를 공격합니다. 흔히 사용하는 전술은 "오염"이라는 주장인데, 이는 (사기 행위와 함께) 고고학, 심지어 화학뿐 아니라 천문학에서도 비정상적인 결과를 일축하는 만능 논리로 사용됩니다. 이는 결국 부주의함과 무능함을 비난하는 것과 같습니다. 누구도 속았다는 소리를 듣고 싶어 하지 않습니다. 따라서 벤베니스트, 폴락, 폰스와 플라이슈만, 핼턴 아프 등과 같은 기존 질서 파괴자들이 배척당하기 시작하자, 내심 그들에게 동정적인 사람들은 자금과 경력에 대한 두려움 때문에 침묵을 지켰습니다. 이는 충분히 정당한 이유입니다.

제럴드 폴락이 문명의 신화가 변모하는 거대한 흐름에 공감하고 있을 것이라고 짐작되지만, 책에서는 그러한 기색을 찾아보기 어렵습니다. 그는 화학 분야에만 집중하고, 추측의 영역으로 들어갈 때조차도 자신의 주장이 위험할 수 있음을 분명히 밝힙니다. 아마도 그의 차분한 어조, 대안적 설명에 대한 고려, 그리고 실험에 기반한 주장에 대한 고집이 과학적으로 정통적인 독자들의 자연스러운 회의감을 어느 정도 누그러뜨릴 수 있을지도 모릅니다. 하지만 저는 회의적입니다. 이 책이 내포하는 급진적인 함의는 너무나 가깝고 깊이 와닿기 때문입니다.