사원소설: 두 판 사이의 차이

'''사원소설(四元素說)'''은 모든 물질이 불, 숨, 물, 흙이라는 본질적 기본 원소들로 이루어졌다는 주장이다. 고대 [[탈레스]](Thales, BC 624~546경)부터 자연의 현상들을 이해하기 위해 물질의 구성 입자에 대한 논의는 계속해서 진행되어 왔으며 [[엠페도클레스]](Empedokles)가 처음 사원소설을 주장하였다. 이 사원소설을 바탕으로 물질을 구성하는 기본 입자는 무엇인가에 대한 논의가 계속 되며, 발전하여 현재는 쿼크까지[[쿼크]]까지 발견하였다.

플라톤은[[플라톤]]은 창조주 데이우르고스(Demiurgos)가 4원소(불, 흙, 공기, 물)를 만들고 이를 기초로 모든 물질들은 만들었다고 말했다.

플라톤은 이들 4원소는 이상적인 기하학적 모양을 가지게 되는데, 불은 정 4면체, 흙은 정6면체, 공기는 정 8면체, 그리고 물은 정 20면체로 되어 있다고 했다. 여기서 흙은 고정불변의 특징을 가지지만, 나머지 세 원소는 서로 바뀔 수 있다. 4원소 이외에 제5원소로서 [[에테르]](aither)를 언급하였다.

플라톤의 제자였던 [[아리스토텔레스]] 역시 4원소설을 그대로 인정하고, 물질의 근원을 설명하기 위해 4원소 외에 습함과 건조함, 차가움과 뜨거움의 4개의 성질을 제안했는데, 각각의 원소에는 그 중 두 가지씩의 성질이 있다고 생각했다. 물은 차고 습하지만, 불은 건조하고 뜨겁다. 공기는 습하고 뜨거우며, 흙은 건조하고 차다. 이것은 4원소가 가지고 있는 4 가지 성질 가운데 하나만 바꿔 주면 다른 원소로 바뀔 수 있다는 것을 시사하며 중세 연금술사의 이론적 근거가 되었다.

초기에 중세 아랍에서 연금술은[[연금술]]은 아리스토텔레스의 4원소설을 이론적 근거로 하여 원소가 서로 전환될 수 있다고 생각하였다. 그러나 연금술이 발달해 가는 과정에서 후기 아랍의 연금술사나 13세기 이후의 유럽의 연금술사들은 모든 금속은 수은과 황으로 이루어졌다는 가설을 채택하였다. 특히 수은은 그야말로 표현하는 물질의 대표처럼 여겨졌다. 나중에 소금을 첨가하여 연금술자들의 원소관은 수은, 황, 소금의 3원소가 되었다.

벨기에의 [[반 헬몬트는헬몬트]]는 파라켈수스의 3원소설을 부정하면서 물만이 유일한 원소라는 주장을 하고 나섰다. 천문학과 물리학에서 혁명이 일어나던 시대를 살았던 반 헬몬트는 바로 그의 시대를 대표하던 실험적 방법을 통해 그의 주장을 증명해 보였다, 즉 5파운드의 나무를 2백 파운드 무게의 흙 퉁에 심은 다음, 자그마치 5년 동안이나 물만을 주어 그 나무를 1백 69파운드 무게로 키웠다. 그런데 이렇게 무겁게 나무가 자라는 동안 흙의 무게는 거의 변하지 않았던 것이다. 그래서 나무를 그렇게 무겁게 만든 것은 흙이 아닌 물이라고 결론을 내렸다. 또 그는 유리 그릇에 물을 붓고 그것을 끊여 찌꺼기가 남는 것을 확인하고, 흙도 사실은 물로부터 온 것이라고 결론지었다.

18세기 전반 다시 연금술의 3원소설과 아리스토텔레스의 4원소설에 대한 믿음이 되살아나 ‘플로지스톤 이론’이 등장하였다. 플로지스톤이란[[플로지스톤]]이란 그리스어로서 ‘불꽃’이라는 뜻이다. 연금술의 사상적 흐름을 이어받은 베커(J.R. Becher, 1635~1682)는 물질이 물과 3종류의 흙으로 이루어져 있다고 하였으나, 1679년에 그의 후계자인 슈탈(F.J. Stahl, 1660~1734)은 이 중에서 기름성분의 흙, 테라 핑귀스(Terra pinguis)을 들어 이것에 플로지스톤이라는 새로운 이름을 붙였다.<ref>양승훈, ‘물리학과 역사- 역사적 교수법을 이용한 물리학 개념학습’, 1996, 청문각</ref>

데카르트는[[데카르트]]는 진공의 존재를 부정하고 공간은 세 종류의 기본 물질로 가득 채워져 있다고 보았다. 이 세 종류의 물질은 불의 원소(element of fire), 공기의 원소(element fo air), 흙의 원소(element of earth)로 각각은 독특한 성질을 가지고 있다. 불의 원소는 아주 작고, 특정한 형태나 크기가 없어 모양이 쉽게 변한다. 공기의 원소는 아주 작지만 크기나 모양을 지니고 있으며, 흙의 원소는 상대적으로 크고 모양과 크기가 다양하다.

[[데모크리토스]]는 고대 그리스 최대의 자연철학자자연철학자이다. 만물의 근원은 눈에 보이지 않는 ‘분할(tom) 불가능한(a-) 입자’(atom)라고 하였다. 원자는 스스로의 힘으로 운동하고 만물은 필연적으로 창조, 소멸되나, 그것은 원자의 결합, 분리라고 보았다.

고대 원자론을 확립, 거기서 충만과 진공(眞空)을 구별하였다. 충만은 무수한 원자로 이루어지고, 이들 원자는 모양·위치·크기로 다만 기하학적으로 구별될 뿐이라도 했다. 원자론을 중심으로 한 그의 학설은 유물론의[[유물론]]의 출발점이다. 그러나 이 원자론은 실험이나 관찰에 기초를 두지 않은 사고의 산물이었으므로 더 이상 발전하지 못하였고, 원자론자들의 무신론적 태도로 인해 원자론은 오랫동안 종교로부터 배척을 받았다.

17세기 영국의 화학자 로버트 보일은[[보일]]은 아리스토텔레스의 4원소나 연금술사의 3원소는 물질 그 자체를 말하는 것이 아니라 그 성질을 추상적으로 생각한 것에 불과하다고 하였다. 보일은 자연계은 모든 물체를 구성하는 근원 물질은 단지 1종류뿐이며 이것을 보편물질이라고 하였다. 이 보편물질은 자기의 운동에 의해 분해되어 다양한 크기의 원시적 미립자를 형성하게 되고, 미립자들이 다시 모여 물질을 구성하게 된다. 이러한 입자철학을 전면적으로 전개하며, 동시에 공기의 탄력을 설명하고 유명한 ‘보일의 법칙’을 발표하였다.

라부아지에는[[라부아지에]]는 잘못된 플로지스톤설을 부정하여 18세기 말 화학에서의 혁명을 일으켰다.1783년 화학반응 전후에 있어서 물질의 총질량과 생성물의 총질량이 변함이 없다는 질량불변의 법칙과 연소와 산화는 모두 물질과 산소의 결합이라고 발표하였다.