마법사 모래
여러분은 물 한 잔을 들고 있어요. 맑고, 매끈하고, 완전히 속이 들여다보이죠. 이제 모래를 보세요. 까끌까끌하고, 칙칙하고, 아주 작은 돌멩이 백만 개로 이루어져 있어요. 어떻게 하나가 다른 하나가 될까요? 답은 열이에요. 아주 많은 열이지요.
모래는 대부분 실리카로 되어 있어요. 수정 결정을 이루는 바로 그 물질이지요. 그 작은 알갱이들은 사실 수천 년 동안 잘게 갈린 바위 조각이에요. 알갱이 하나하나는 단단하고 거칠며, 그 안의 원자들은 벽돌담처럼 촘촘하고 딱딱한 무늬 속에 갇혀 있어요.
모래를 유리로 만들려면 녹여야 해요. 부엌 오븐으로 녹이는 정도가 아니에요. 섭씨 1700도쯤 되는 열을 말하는 거예요. 강철이 주황색으로 빛날 만큼 뜨겁지요. 그 온도에서는 원자들의 딱딱한 벽돌담 무늬가 무너져요. 모래는 빛으로 만든 꿀처럼 걸쭉하게 빛나는 액체가 된답니다.
하지만 순수한 실리카는 다루기 까다로워요. 엄청나게 높은 열이 필요하고, 식으면 너무 뻣뻣해져서 만들기 어렵거든요. 그래서 유리 장인들은 도와주는 재료를 넣어요. 소다회 한 삽은 더 낮은 온도에서 녹게 해 줘요. 석회석 한 줌은 나중에 물에 녹지 않게 해 주고요. 빵을 굽는 것처럼 하나의 조리법인 셈이에요. 다만 그 오븐은 피자를 2초 만에 증발시킬 수 있을 만큼 뜨겁지만요.
혼합물이 빛나는 주황색 시럽처럼 녹으면, 마법이 일어나요. 원자들은 더 이상 딱딱한 결정 무늬 속에 갇혀 있지 않아요. 자유롭게 흐르며 서로 위로 굴러다니지요. 고체와 액체 사이, 바로 이 순간에 유리가 태어난답니다.
이제 비결이 나와요. 원자들이 예전의 벽돌담 배열로 딱 돌아갈 시간이 없을 만큼 빨리 식혀야 해요. 유리를 천천히 식히면 다시 결정이 생겨서 흐려지거나 잘 깨지게 돼요. 하지만 빨리 식히면 원자들은 굴러가던 도중에 얼어붙어요. 시간이 멈춘 강물처럼, 흐르던 무늬 그대로 갇히는 거예요.
그래서 유리는 참 신기해요. 보기에는 단단한 고체 같아요. 딱딱하고, 꼿꼿하고, 두드려 볼 수도 있지요. 하지만 원자 수준에서는 사실 얼어붙은 액체예요. 원자들은 유리가 녹아 있었을 때처럼 아무렇게나 배열되어 있고, 그 상태로 제자리에 갇혀 있어요. 과학자들은 이것을 "비정질 고체"라고 불러요. 여러분은 마법사 모래라고 불러도 좋아요.
그러니 다음에 창문 너머를 보거나 유리잔으로 물을 마실 때 기억하세요. 여러분은 용암보다 더 뜨겁게 녹고, 비밀 재료들과 섞이고, 흐르던 중간에 얼어붙은 모래를 만지고 있는 거예요. 여러분은 섭씨 1700도의 혼란을 한 장면으로 붙잡아, 이제 오렌지 주스를 담을 만큼 차가워진 것을 들고 있는 거랍니다.
