(과학) 양자역학 10분 만에 이해 하기.JPG

우주의 모든것은 바로 이 '원자'들의 결합으로 인해 만들어진 작품들이다.

인간의 몸도 당연히 수많은 원자들로 이루어져 있지만

20세기 전까지 모르고 있었을 뿐이다.

과학자들이 이 원자의 구조를 처음 알아냈을때

원자핵의 주변을 돌고 있는 '전자'로 여러가지 실험을 해본다.

(여기서 말하는 전자는 우리가 알고 있는 전자기기의 그 전자가 맞다)

바로 이 원자의 '이해'로 인해

인류가 '전자문명'을 맞이하게 될 수 있었다.

따라서 삼성전자를 비롯한 세계 모든 '전자회사'들은

바로 이 양자역학으로 굴러가는 회사들이다.

과학자들이 멘붕에 빠진게 바로 이 '이중슬릿 실험'

이중 슬릿이란 기다란 막대모양 슬릿처럼 두개의 통로를 만들고

그 뒤에 스크린을 세워둔채

전자를 마구 발사해보는 실험이다.

저러한 모양으로 전자를 마구마구 쏘면 대부분 벽을 맞고 뒤로 튕겨 나올것인데

운좋게 뚫어놓은 구멍을 통과하는 전자들이 뒤에 세워진 스크린에 찍은 흔적은

당연히..

이러한 모양을 만들어야 하는데..

놀랍게도

이러한 모양이 만들어진것이다.

여기서 과학자들이 여러가지 생각을 하게 된다.

첫번째 들었던 생각은

'전자는 너무 작아 누구도 전자를 자세히 본적이 없으니'

'혹시 전자는 허공에서 우리가 모르는 뭔가 상호작용을 하는게 아닐까?!'

왜 이런 생각을 했냐면...

저 슬릿으로 전자와 같은 '입자'가 아니라

공기나 물 같은 '파동'을 보낸다면

파동은 사방으로 골고루 퍼져 나가기 때문에

두개의 통로를 동시에 지날 수 있고

동시에 지난 파동은 둘로 나뉘어

둘로 나뉜 파동은 뒤쪽에서 또다시 각각 사방으로 퍼져 나가...

두개의 파동이 서로 부딪히며 만나게 된다.

두개의 파동이 만나면 이러한 무늬를 만들게 되는데

서로 간섭을 해서 만들어졌다고 하여 이 무늬를

'간섭 무늬' 라고 한다.

따라서...!

파동 이어야만 뒤쪽벽에 두줄이 아닌 여러줄의 무늬를 만들어 낼 수 있는데

전자는.. 누가봐도 파동이 아니라 '입자'이기 때문에

두 통로를 동시에 지났다는것은 말이 되지 않는다.

그래서 과학자들이 전자가 혹시

허공에서 파동처럼 우리가 모르는 상호작용을 한게 아닐까?

라는 생각을 하게 된것이고

실험을 다르게 진행하게 된다.

그것은..

전자들이 서로 간섭을 하지 못하게

마구 쏘아대지 않고

하나씩 천천히...

하나를 발사한 후 스크린에 찍히면 또다시 하나를 보내는 방식.

그 지루한 실험이 끝나고 시간이 지나 확인을 해보니..

놀랍게도 같은 결과가 만들어 졌다.

과학자들은 너무나도 궁금해 졌다.

'정말 하나의 전자가 두개를 동시에 지났을까?'

라는 생각에 전자가 구멍을 지나는 순간을...

촬영해 보기로 하며 카메라를 달았는데..

아무리 촬영 사진을 뒤져봐도 전자는 둘중 하나의 구멍만을 지나는게 촬영된다.

그런데 여기서 과학자들은 경악을 한다.

카메라를 놓고 촬영을 하게되면

전자들은 입자를 던졌을때와 같은 '두줄'을 만들어 낸다.

전자들이 여러줄을 만들었을때와 두줄을 만들었때의 실험적 차이점은

그야말로 '관측을 했다는것' 밖에 없었다.

이중슬릿 실험이 진행된 후 덴마크의 물리학자

'닐스 보어' 라는 사람이 이러한 주장을 한다.

'전자는 관측을 하면 입자처럼 행동하며 관측을 하지 않으면 파동처럼 행동한다고 봐야한다!'

그말을 들은 아인슈타인이 옆에서 발끈하며 말을 한다.

슈타인 : '관측하기전 전자는 어디있나?'

보어 : '관측하기전엔 파동 처럼 행동하기 때문에 그 위치는 아무도 모른다'

'파동은 그 위치를 명확하게 찝을 수 없기 때문이다'

슈타인 : '그래? 위치를 모른다는건 왼쪽이든 오른쪽이든 거기 없을수도 있다는 말이네?'

보어 : '당연하지! 관측하기전엔 그 어디에도 있다고 말해선 안된다. 파동처럼 행동하고 있으니까!'

'관측을 하기전 그것이 존재하는지도 알 수 없다!'

그러자 머리끝까지 화가난 아인슈타인이 말을 한다..

슈타인 : '저 하늘의 달을 봐봐! 달이 있어? 없어?'

보어 : '있는데 왜?'

슈타인 : '만약 지금 그 누구도 달을 안보면 달이 거기 있다고 말하면 안되겠네?'

보어 : '당연히.. 관측을 당하지 않으면 파동처럼 행동하니 있다고 말하면 안되지!'

슈타인 : '그럼 옆집에 개가 달을 보면 그제서야 거기 있는거고?ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ'

그당시, 사실 닐스 보어도 결론을 그렇게 내리긴 했지만

자신도 관측이라는 개념이 이렇게 복잡해질줄 몰랐다.

그때 '관측'의 개념을 정립하지 못한 양자역학이 혼돈의 상황을 맞이했을때

그 양자역학의 약점을 제대로 관통하며

양자역학을 두번 죽이게 되는

'슈뢰딩거 라는 엄청난 인물이..

고양이와 함께 등장하는데..

슈뢰딩거가 이야기 한다.