같은 시기에 뿌린 씨앗이라도 빨리 자라 줄기가 긴 것과 천천히 자라 짧은 이유가 양분차이 때문이 아니라, 특수상대성이론의 고유시간(proper time)의 차이로 인한 것이다.
따라서 생산하는 농작물의 크기를 조절하려면 비료나 퇴비라는 양분을 조절해야 하는 것이 아니라, 고유시간의 길이부터 조절해 주고 점차로 온 습도를 조절해 줘야 한다.
이 「눈사이마디」가 길고 짧은 이유를 설명해주는 고유시간 개념을 적용하려면 식물의 성장 차이가 5가지 요소로 설명되어져야 한다.
이를 나열하여 설명하면 햇빛에 포함된 ①온도편차, 물(H2O)과 무기물의 함량차이를 나타내는 ②수분편차, 자라는데 소요되는 일정기간이라는 ③시간편차, 그리고 대기압이라고도 할 수 있는 무게와 관련된 ④중력편차이다. 그리고 중력편차는 ‘자연중력’과 ‘인공중력’으로 다시 나눌 수 있다.
햇빛에는 온도와 함께 빛이 동시에 존재한다. 온도편차와 함께 빛의 세기 차이를 조도편차라고 할 수도 있지만, 식물성장에 이 조도편차를 적용하면 이는 아인슈타인의 광속불변의 법칙을 위배하므로 조도편차는 존재하지 않고 광속도가 기준이 된다. 광속에는 ‘광자’라는 빛 알갱이 에너지가 있다.
그래서 마지막은 다섯 번째 요인은 ⑤광자가 된다.
식물은 이 빠르게 흘러가는 광자를 흙속의 물과 공기 중의 원소들을 이용하여 화학 결합하며 광합성 양분이라는 탄소화합물을 엽록소를 통해 생산하고 있다. 따라서 광합성 원리에는 광속으로 흐르는 광자를 기준하여 온도, 수분, 중력, 시간 이라는 4차원 요소가 작용되고 있다. 차원요소들이 동시에 어울려 우리가 보기에는 무(無)에서 유(有)의 물체 질량을 만들어 가며 식물의 성장 차이를 만들고 있는 것이다.
그런데 5가지 차원요소인 온도, 수분, 중력, 시간, 광자를 살펴보면 수분은 물질이고 나머지 4개는 ‘비물질’이다. 비물질은 우리 눈에 보이지 않는다. 이런 비물질을 전문과학용어로는 ‘물질을 매개하는 상호작용력’이라고 하여 중력, 전자기력, 약한핵력, 강한핵력이라는 4가지 요소로 표준모형에서 분류하고 있다.
결국 식물의 성장현상은 무기양분을 포함하는 수분이라는 우리 눈에 보이는 물질이, 우리 눈에 보이지 않는 광자(광자는 질량이 제로라고 정의하고 있으므로 실제로는 볼 수 없다), 온도, 중력, 시간이라는 4차원 요소에 의해 변환되므로 물질세계의 변환을 4차원으로 다루는 상대성이론의 중력장방정식으로 설명할 수 있다는 것이다. 이는 거시우주를 다루는 아인슈타인의 상대성이론을 우리의 일상인 현실세계에서도 자연스럽게 체험할 수 있다는 얘기도 된다.
그래서 식물 성장에는 빛의 속도인 광속이라고 하는 빠른 광자의 흐름속도가 지배하므로 특수상대성이론의 ‘시간지연’이나 ‘시간초과’ 현상이 일어나면서 줄기마다 생애주기가 달라진다.
사이마디가 긴 줄기는 시간이 느리게 가는 줄기이고, 보다 짧은 줄기는 생애주기가 짧아 보다 시간이 빠르게 흐르는 줄기가 된다. 그래서 담벼락 부근에 자라는 벼나 보리는 대체로 키 높이는 높게(길게) 자라면서 여물이 천천히 익는 이유가 시간이 느리게 가는 줄기이기 때문이다.
감귤 열매도 도장지라는 마디가 긴 줄기에 달리면 대체로 익는 속도가 느리다. 이것이 꼭대기에 달려 햇빛을 잘 받아도 중간쯤에 달린 열매보다 나중에 익는 원인이다. 시간이 느리게 흐르는 줄기에 열매가 달렸기 때문에 햇빛을 잘 받는 것과 상관없이 상대성원리에 의거 보다 천천히 익는다. 이 때문에 또한 도장지를 제거해야 하는 이유 중에 하나이기도 하다.
이 특수상대성이론의 고유시간의 차이를 이용하여 작물을 보다 우등하게 키우려는 인공적인 조절기술이 바로 유전자변형 작물류가 된다. 유전자변형 작물 같은 원형을 조절하는 근저에는 상대성이론의 고유시간을 조절하는 기술이 내재되어 있다는 추정이 가능하다.
그런데 이렇게 변형시켜서 외형적으로 보다 잘 자라게 하는 인공적인 변형 품종의 약점은 조직의 치밀도가 떨어진다는 것이다.
실증단계에서는 성과가 좋을지 몰라도 현장상황에서는 돌출된 병충해의 공격이나 급격한 기상변화에 약점을 가지게 된다. 그래서 ‘맞춤농약’을 많이 써야하고 재해에도 취약해진다.
우리가 요소비료를 통해 경험했듯이 처음에는 무척 빨리 잘 자라는 것 같지만 수확시기에 이르러 허리가 부러져서 넘어지는 도복현상이 심해지는 것과 비슷한 결과를 초래할 지도 모른다.
만약에 유전자변형 작물이 식물의 열성을 극복하여 그 우성이 환경의 변화와 상관없이 언제나 확실하게 유지되려면, 상대성이론의 한계까지도 극복해야 할 것이다. 상대성이론 자체가 식물은 환경과 상호작용하며 성장하게 되어 환경변화에 지배를 받기 때문이다.
이와 반대로 지구 환경이 갑자기 변하면 식물성장도 이에 맞추어 우성이 열성으로, 열성이 우성으로 변하는 성장 트렌드 변화가 일어날지도 모른다. 이런 트렌드 변화가 유익하며 선한 쪽으로 변하면 다행이지만, 그 반대가 되면 원래대로 돌려놓는데 인간에게는 고통이 수반될지도 모른다.
지구환경에 위협요소가 될 수도 있는 유전자조작 GMO농산물을 시험하기에 앞서, 중력을 식물성장에 적용하여 이를 식량 증산의 한 방법으로 모색해 보는 것이 보다 더 우선이 아닐까?
다음 편에 계속...
김진한 칼럼니스트는?
1968년 6월 생으로 제주 성산 삼달리에서 출생하여 삼달초교, 신산중, 금오공업고등학교, 금오공과대학을 졸업, 91년 육군소위로 임관하여 장교로 군복무 후 육군대위 전역, 2002년도 출생지로 돌아와 귀농 하였다.
이후 2004년 '제주대 최고농어업경영자과정', 2009년 '한국벤처농업대학' 등의 과정을 수료, 2004년~7년까지 '제주도정보화농업인연합회' 창립발기인 및 초대, 2대 사무국장을 역임 하는 등 쉼 없는 노력을 인정받아 2006년 '전국 농업인 홈페이지 경진대회 최우수 농림장관상','농촌진흥청장 표창', 2011년 '농업인 정보화 관련 유공 제주도지사 표창' 등 다수의 상을 수상 하였다.
또한 여러 활동과 경험을 바탕으로 농업과 공학을 접목시키는 기술을 연구, 2015년 '감귤나무를 포함하는 과실나무의 전정방법', 2016년 '이동식감귤선별장치' 2017년 '감귤나무를 포함하는 과실나무의 전정방법' 등을 특허등록 하였다.
저서로는 2015년 '상대성이론과 식물역학'(하나출판), 2016년 '중력파와 식물성장법칙'(하나출판)이 있으며, 2018년에는 '전정법 개선으로 고품질 감귤생산 실용과제' 를 '대산농촌재단 농업실용연구총서7'에 발표 하였다.
<본 칼럼의 내용, 이론은 칼럼니스트 개인 연구 결과임을 참고 바랍니다>
