<나 없이는 존재하지 않는 세상> 1장 발제_아라차
나 없이는 존재하지 않는 세상, 그 의미에 대해
전자는 입자일까 파동일까? 물리학의 역사는 전자의 성질이 파동이었다가 입자였다가를 반복했음을 보여준다. 결론이 났느냐 하면 아직도 파동이었다가 입자였다가를 반복하고 있다. 전자를 파동의 성질로 파악할 수 있지만 관찰하는 순간, 팍! 하고 입자로 나타난다.
하이젠베르크는 전자의 운동이 나타나는 값을 가지고 양자역학의 행렬방정식을 만들었다. 슈뢰딩거는 파동방동식으로 전자의 위치를 예측했다. 두 방정식은 모두 전자가 나타날, 전자를 관찰할 수 있는 확률값을 나타낸다. 전자의 입자적 성질과 파동적 성질, 그리고 이에 대한 확률 해석은 여전히 양자역학의 난해함을 드러내고 있으며 논쟁은 진행 중이다.
‘양자’라는 개념은 20세기 벽두에 복사에너지를 연구하던 막스플랑크로부터 시작됐다. 에너지와 파동의 관계식을 찾던 플랑크는 에너지가 꾸러미로 되어 있다고 가정했고 ‘양들 Qunta’이라고 표현했던 것. 세계를 입자성을 가진 상태로 파악한 막스플랑크의 방정식 이후 양자역학이 태동했고 이후 닐스 보어의 원자론과 아인슈타인의 광전 효과 이론에 영향을 미치게 된다. 1장은 이후 하이젠베르크와 슈뢰딩거가 각각 양자역학 방정식을 만들었던 과정을 다루고 있다.
이 책의 저자인 카를로 로벨리는 물리학의 양대 산맥인 일반 상대성 이론과 양자역학을 합치는 양자중력 이론을 연구하고 있다. 공간과 시간의 양자적 본질을 설명하려는 것이다. 시간과 공간에 대한 아인슈타인의 일반상대성 이론과 양자역학의 엇갈림을 해결할 수 있을까. 중력장처럼 휘어지는 세상과 미세한 양자 세상은 어떻게 조화를 이루고 있는 것일까. 여기에는 물리학적 발견 뿐 아니라 이론 수립은 물론 철학적 해석까지 필요하다. 고전역학의 시대처럼 딱 떨어진 방정식으로만 세계를 설명할 수가 없다.
바라보면(관찰하면) 나타나는 것처럼 보이는 세계, 물질과 물질이 어떻게 관계맺느냐에 따라 결과값이 달라지는 세계, 유동적이고 계속해서 변화하는 세계, 분명하지 않고 희미한 세계. 그리고 결정적으로 책의 제목처럼 ‘나 없이는 존재하지 않는 세계’. 이론물리학자의 양자철학 이야기를 통해 그 의미에 한걸음 더 다가가 봐야 하겠다.
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