아무거나 하나 집어 보세요. 숟가락이든, 딸기든, 자기 엄지손가락이든요. 이제 그것을 반으로 자르고, 또 반으로 자르고, 또 반으로 자른다고 상상해 보세요. 점점 더 작아져서 더는 자를 수 없을 때까지요. 그때 도착하는 가장 작은 조각이 바로 원자예요. 모든 것이 만들어지는 기본 재료이지요. 그렇다면 원자는 정확히 무엇이고, 왜 이렇게 믿을 수 없을 만큼 작을까요?

원자는 거의 텅 빈 공간이고, 가운데에 아주 작은 덩어리가 있어요. 그 덩어리를 원자핵이라고 부르는데, 그 안에는 양성자와 중성자라는 두 가지 입자가 꽉 들어차 있지요. 원자핵 둘레의 아주 먼 가장자리에는 전자라는 더 작은 입자들이 윙윙거리며 돌아다녀요. 그게 전부예요. 우리가 지금까지 만져 본 모든 것을 만드는 전체 조리법이 바로 이것이지요.

놀라운 점은 이거예요. 원자는 거의 전부가 아무것도 아니라는 거예요. 원자핵이 거대한 경기장 한가운데 놓인 구슬만 하다면, 전자들은 맨 꼭대기 좌석 근처를 쌩쌩 날아다니는 먼지 조각 같을 거예요. 그 사이의 모든 곳은 텅 비어 있지요. 여러분도, 여러분의 의자도, 이 책도 모두 대부분이 비어 있는 것들로 만들어져 있어요.

한 원자가 다른 원자와 달라지는 건 그저 숫자 세기 놀이와 같아요. 양성자가 하나인 원자는 수소예요. 세상에서 가장 가벼운 것이지요. 양성자를 더하면 다른 원소가 돼요. 양성자 여섯 개는 연필과 사람을 이루는 탄소가 되고, 일흔아홉 개는 금이 돼요. 같은 설계도에, 조각의 개수만 다른 거예요.

그렇다면 원자는 왜 이렇게 터무니없이 작을까요? 그 이유는 전자에 있어요. 전자는 가만히 앉아 있지 않아요. 그럴 수가 없지요. 전자는 원자핵 주위를 빠르게 돌고, 원자핵에 가까이 가려고 할수록 더 정신없이 움직여야 해요. 그러다가 전자가 편안하게 윙윙거리며 머물 수 있는 딱 좋은 거리가 생기는데, 그 거리가 숨이 멎을 만큼 아주아주 작답니다.

얼마나 작을까요? 폭이 대략 10억분의 1미터의 10분의 1쯤 돼요. 느낌을 잡아 보자면 이래요. 사과 하나를 지구 전체만큼 크게 부풀린다면, 그 사과 안의 원자 하나하나는 원래 사과만 한 크기가 될 거예요. 원자가 우연히 작은 것은 아니에요. 전자가 그렇게 집을 꾸리고 싶어 하는 크기가 바로 그 정도이기 때문이지요.

그리고 원자가 너무 작기 때문에, 그 수는 머리가 어질어질할 만큼 많아요. 물 한 방울에는 눈에 보이는 우주 전체의 별보다 더 많은 원자가 들어 있어요. 어마어마하게 많은 원자들이 서로 손을 잡고 모여서, 우리가 아무 생각 없이 손가락에서 닦아 낼 작은 물방울 하나를 만드는 거예요.

원자는 함께 있는 것도 아주 좋아해요. 전자를 나누어 가지거나 주고받으며 서로 이어지고, 상상할 수 있는 가장 작은 블록처럼 딱딱 맞물리지요. 수소 원자 두 개가 산소 원자 하나를 붙잡으면, 딱, 물이 생겨요. 서로 다른 조합은 공기, 돌, 설탕, 별을 만들어요. 모든 것은 그저 원자들이 다른 원자들을 붙잡고 있는 거랍니다.

그러니까 원자는 한 원소를 이루는 가장 작은 조각이에요. 아주 작은 원자핵과 그 둘레의 전자 구름으로 이루어져 있지요. 그리고 원자가 그렇게 작은 까닭은 전자들이 바로 그만큼 가까운 곳에서 맴돌고 싶어 하기 때문이에요. 다음에 딸기를 한입 베어 물 때 기억해 보세요. 여러분은 대부분이 텅 빈, 셀 수 없이 많은 작은 경기장들을 아삭아삭 씹고 있는 거예요. 하나하나는 너무 작아서 절대 볼 수 없지만, 그 작은 것들이 온 세상을 만들고 있답니다.