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정보의 바다

양자역학으로 이해되는(?) 세상

제목은 저렇게 썼지만 사실은 이 세상은 전혀 이해되지 않는 형태를 보인다.

 

1900년대 초 원자를 발견할 때부터 이 원자는 아주 미스테리한 존재였다.

러더포드에 의해 원자의 내부구조가 밝혀졌고 모든 만물의 근본인 원자는 사실 거의 비어있는 것이라는 경이로운 실험결과가 있었다.

즉, 원자의 빈공간을 없애버리면 우리 몸은 소금알갱이보다 작은 크기로 작아질 것이다.(질량은 그대로인)

 

더구나 러더포드가 예견한 것처럼 원자는 원자핵을 중심으로 전자가 궤도운동을 하지도 않는다.


<이미지출처:http://cafe.daum.net/pinetree1004/PiqG/12?docid=1Euk2|PiqG|12|20081002095107>

우리가 고등학교때 배운 것처럼 위의 그림은 사실 러더포드가 제안한 것이고 이는 틀린 모델임이 곧 드러나게 된다. 그럼 전자는 어떻게 운동하는가...

 

불행히도 우리는 전자의 운동을 절대 알 수 없다.

불확정성의 원리에 의해 인간은 원자의 위치와 운동량을 동시에 정확하게 파악할 수 없음이 드러나게 되었다.

 

또한 정말 신기하게도 입자는 동시에 여러장소에 존재할 수 있다.

이게 무슨소리인가?

입자의 존재는 확률로써 존재한다는 것이다. 파동함수에 따라 존재하고 있다가 전자의 물리량을 파악하려는 관찰자가 등장하는 순간 파동이 붕괴되어 물질화한다.

 

정말 괴기한 소리가 아닐 수 없으나 이는 현재 정설로써 받아들여지고 있다. 물론 입자의 집합이 커지면 커질수록 확률은 한 곳으로 모이게 되지만 이것이 물질의 기본 속성인 것이다.

 

우리가 보고 듣고 만지는 것은 모두 확률에 의한 우연적인 산물이다. 물질은 애초에 존재하지 않는 것일지도 모른다.

 

모든것이 존재하지 않는다는 진공은 또 어떠한가?

리처드 파인만에 따르면 어떠한 입자도 존재하지 않는 진공에는 사실 수없이 많은 입자와 반입자가 에너지로부터 생성되어 순식간에 사라지는 과정을 거치고 있다. 입자와 반입자로 가득찬 곳이 바로 진공이다.

E=MC^2 으로 에너지는 질량을 가진 물질로 변화되고 물질은 곧 에너지로 바뀌는 과정이다. 시간을 거의 정지하지 않는 한 우리는 이 운동을 볼 수 없다. 다만 진공에 무언가가 존재한다는 것은 실험으로 증명되었다.

 

어떤 입자물리학자들은 우리 모두는 이 입자와 반입자의 흔적이다라고  말하고 있다.

 

또한 입자를 구성하는 가장 근본적인 물질은 구 형태가 아니고 10차원의 기하학적 공간에서 진동하는 에너지의 끈이다.  

 

물질을 이루는 가장 근본적인 재료는 물질이 아닌 진동하는 에너지인 것이다. 이 끈이 어떻게 진동하느냐에 따라 전자, 광자도 생기고 원자도 생기고 별도 생기고 생명체도 생기는 것이다.

 

이는 엄청난 우연의 산물이다.

 

사실 우리의 세상은 3차원이 아니고 시간을 포함한 11차원이며 단지 우리의 뇌와 감각이 3차원이상의 세상을 느끼지 못할 뿐만 아니라 이 우주는 얇은 막에 갇혀있다.

 

결론적으로 우리가 감각하는 이 세상은 사실 진실이 아니다. 3차원의 물체를 빛에 투영하며 2차원의 그림자가 생기는 것처럼 우리 세상도 더 고차원적인 세상이 무언가에 의해 투영된 환영이라는 것이다.

플라톤의 이데아처럼 뭔가는 저 멀리 존재하지만 그 뭔가에 투영되어 나타나는 것이 우리가 인지하는 세상이다.

 

이해가 되지 않는가? 공상과학처럼 느껴지는가? 불행히도 이는 사실이다. 정확한 수학적 증명이 이루어졌으며 이는 또한 실험적으로도 수십년동안 거의 오차없이 끊임없이 증명되고 있다.

 

우리는 자연을 절대 이해할 수 없다. 자연을 이해하기에는 우리가 가진 감각은 너무나 형편없으며 우리의 직관은 어린아이와 같이 미숙하다.

 

나의 존재가 그저 확률의 결과라는 점이 자존심 상하더라도 이는 사실임을 받아들여야 한다. 빙뱅이후 발산된 에너지가 150억년이라는 시간동안 활동하면서 이 모든 것을 만들어냈다. 그것도 수많은 확률중 단 하나의 형태로!!

우리의 존재는 완전 기적이다.