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사람의 눈은 단일 광자도 감지할 수 있었다.
(Human Vision Can Sense a Single Photon)
Brian Thomas

   사람의 시각시스템(visual system)은 얼마나 잘 설계된 것일까? 최근에 오스트리아 분자병리학 연구소와 록펠러 대학의 생물물리학(Biophysics) 연구자들은, 사람은 빛의 단지 하나의 광자(a single photon)도 볼 수 있다는 것을 입증했다. 이것은 그들에게 진화가 어떻게 사람 머리 내부의 전자기적 바다와 수많은 분자들이 내는 전기화학적 '노이즈(noise)'들로부터, 이러한 단일 광자를 인식하기 위한 수많은 문제점들을 극복할 만큼, 정교하고 복잡한 시각시스템을 만들어낼 수 있었는지에 대한 질문을 불러일으키고 있었다.

1940년대로부터 사람의 눈은 단일 광자도 검출할 수 있는 능력이 있다고 제안되었다. 그러나 관측자의 눈으로 단 하나의 단일 광자를 보낼 수 있는 기술이 없었기 때문에, 그것은 실험으로 입증될 수 없었다. 이제 새로운 장치는 한 결정(crystal)을 사용하여, 고-강도의 광자(high-intensity photon)를 두 개의 저-강도의 광자로 분리시켰다. 그 장치는 하나의 저-강도의 광자를 실험자의 눈으로 보내고, 다른 하나의 저-강도의 광자는 크로스 체크를 위하여, 카메라로 보내졌다. 

연구팀은 3만 번 이상의 실험을 수행했다. 그들은 Nature Communications 지에서 ”우리가 아는 바에 의하면, 이 실험은 사람이 단일 ​​광자도 직접적인 감지할 수 있다는, 최초의 증거를 제공하고 있다.”라고 썼다.[1]

사람이 만든 연구용 카메라의 설계와 사람 눈을 비교해보는 것은 가치 있는 일이다. 실험용 카메라의 엔지니어들은 현명하고, 교육 수준이 높은 사람들로서, 정확한 크기와 모양을 가지는 카메라의 모든 부품들에 대해서 잘 알고 있다. 그들은 단일 광자를 검출하는 카메라를 제조하기 위해서, 정교한 부품들을 최적의 각도로 배치시키고, 정확한 순서로 조립 정렬시켰다. 인공 카메라도 이렇게 복잡한 제조와 조립 과정을 거치는데, 진화론자들이 주장하는 것처럼, 사람의 고도로 정밀하고 복잡한 눈이 무작위적인 돌연변이들에 의해서 우연히 어쩌다 만들어졌다는 주장이 합리적일 수 있을까?  

알리파샤 바지리(Alipasha Vaziri)는 록펠러 대학의 신경기술 및 생물물리학 실험실의 책임자로 그 보고서의 선임 저자이다. 그는 록펠러 뉴스에서 말했다

수십억 개의 세포들로 구성된 생물학적 시스템과 빛을 구성하는 양자(quantum) 특성을 가지는 가장 작은 물리적 실체인 광자가, 따뜻하고 젖은 환경 모두에서 상호 작용을 한다는 것은 놀라운 일이다. 편재하는 배경 노이즈에도 불구하고, 광자가 만들어내는 반응이 우리가 인식할 수 있는 수준으로 줄곧 살아남아 있었다. 어떠한 인공검출기라도 동일한 방식으로 작동되기 위해서는, 노이즈들을 냉각시키거나, 분리시킬 필요가 있을 것이다.[2]

실제로, 연구팀은 단일 광자의 감도 범위 내에서 광자를 탐지하기 위해서, 그들이 사용했던 검출기인 EMCCD 카메라를 –80℃로 냉각해야만 했다. 낮은 온도는 노이즈라 불리는 무작위적 검출 사건의 수를 감소시키기 때문이다. 또한 노이즈는 광자가 시스템 안으로 들어오지 않을 때에라도 발생한다. 또한 연구팀은 적어도 6가지의 다른 매개변수들을 조정함으로서, 그들의 카메라를 최적화해야만 했다. 그 목록은 표2에 나열되어 있다.

이 두 검출기(사람 눈과 인공카메라)는 많은 유사점들을 가지고 있다. 단일 광자를 검출하기 위한 인공카메라의 구축 및 최적화에 냉각과 건조 상황이 필요하다면, 따뜻하고 젖은 상황에서 더 많이 발생하는 노이즈들을 극복하고, 단일 광자를 탐지할 수 있는 사람의 눈은 인공카메라보다 훨씬 우수한 설계이지 않겠는가? 지성의 개입 없이, 인공카메라가 우연히 만들어질 수 있을 것이라고는 아무도 생각하지 않을 것이다. 그렇다면 사람의 눈이 무작위적인 과정들에 의해서 우연히 생겨났을 것이라는 주장이 얼마나 비과학적 주장인지를 한번 생각해 보라.   


References
1. Tinsley, J. N. et al. 2016. Direct detection of a single photon by humans. Nature Communications. 7: 12172.
2. Fenz, K. Study suggests humans can detect even the smallest units of light. Rockefeller Newswire. Posted on newswire.rockefeller.edu July 20, 2016, accessed July 21, 2016.

 

출처 : ICR News, 2016. 8. 8.
URL : http://www.icr.org/article/9492
번역자 : 미디어위원회

관련 자료 링크:

1. 사람의 눈은 나노스케일의 해상도를 가지고 있다. (Human Eye Has Nanoscale Resolution)
2. 살아있는 조직으로 만들어진 카메라, 사람의 눈! “하나님의 형상대로 사람을 창조하시되” (Made in His Image: A Camera Made from Living Tissue!)
3. 망막의 뒤로 향하는 배선은 최적의 설계였다. : 나쁜 설계의 사례라던 진화론자들의 주장은 틀렸다. (Backward Wiring of Eye Retina Confirmed as Optimal)
4. 눈의 진화는 과학이 아니라 추측이다 (Eye Evolution: Assumption, Not Science)
5. 진화가 눈을 만들 수 있을까? 절대 그럴 수 없다! (Can Evolution Produce an Eye? Not a Chance!)
6. 보기 위해서는 눈 외에도 많은 것들이 필요하다. (It Takes More Than Eyes to See)
7. 16,000 개의 거대한 겹눈이 5억 년 전에 이미? : 아노말로카리스는 고도로 복잡한 눈을 가지고 있었다. (Giant compound eyes, half a billion years ago?)
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