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양자역학
양자역학은 눈에 보이지 않는 세계의 운동 법칙을 다루기 때문에 양자역학을 이해했다고 말하는 사람은 거짓말쟁이라는 유명한 말이 있습니다.
물리학자 리처드 파인먼은 '양자역학이 무엇인지 이해했다고 말하는 사람이 있다면, 그것은 새빨간 거짓말이다'라는 말로 양자역학의 난해함을 표현하기도 했습니다.
양자역학이 뭐길래?
양자역학 이론들은 기존의 고전 물리학적 질서에 반하거나, 상식적으로 이해하기 어려운 개념들을 쏟아내, 물리학자들 조차 이론을 정립해 나가는데 많은 애를 먹은 이론 중 하나로 꼽힙니다.
양자역학은 만물의 근원인 원자/분자/광자 등을 이해하는 기본원리가 되는 학문으로, 기초 학문처럼 특정 분야가 아닌 전반적인 영역에서 그 빛을 발하고 있습니다.
양자역학은 원자나 분자 혹은 그보다 작은 쿼크(quark), 전자(electron) 등 미시 세계의 운동 법칙을 다루며 모든 물질은 매우 작은 근본 입자들로 구성되어 있다는 환원주의 관점에서 보자면, 근본 입자들을 이해하는 것은 곧 자연을 이해하는 시작이자 끝이라고 할 수 있습니다.
세계 최고의 천재라고 일컫어지는 아인슈타인 조차 양자역학을 인정하지 않은 일화는 과학사에 있어 매우 유명한 사건 중 하나입니다.
아이러니하게도 물리학의 두 축인 상대성이론과 양자역학은 모두 아인슈타인으로부터 시작되었습니다.
양자역학은 어떤 물체가 동시에 서로 다른 상태에 있는 것을 허용하며, 한 원자가 서로 다른 장소에 있거나 다른 스핀 방향을 가지고 있을 수 있습니다.
아인슈타인은 입자들 사이의 상호작용이 두 입자가 아주 멀리 떨어졌을 때에도 순간적으로 일어나는 것처럼 보이며, 이는 어떤 것도 빛보다 빠를 수 없다는 원칙을 위배한다는 사실에 괴로워했습니다.
아인슈타인이 양자역학을 불신한 이유는 양자역학이 가지고 있는 우연과 불확정성, 확률의 개념을 싫어했기 때문입니다.
양자역학의 세계에는 결정론과 인과율이 적용되지 않는데, '신은 주사위 놀이를 하지 않는다.'라는 말은 아인슈타인이 양자역학을 불신하면서 남긴 유명한 말입니다.
현대 첨단산업의 기초임에도 불구하고, 양자역학은 일반인들에게 익숙한 분야가 아니며 과학자들조차도 완벽히 이해했다기보다는 익숙해졌다는 표현을 많이 쓰곤 합니다.
이는 양자역학이 수학적으로 어렵기 때문이 아니라 그 수식의 의미를 파악하려고 할 때 이해하가 쉽지 않다는 점입니다.
양자역학에는 많은 수식이 등장하지만, 수식을 적용해서 일반적인 답을 이끌어내는 것은 학습을 통해 가능합니다.
하지만 양자역학의 세계는 우리가 가진 상식과는 다른 세계이기 때문에 수식을 통해 입증한 것을 이해하기란 어려운 쉬운 일이 아닙니다.
양자역학에서는 확실성 대신에 불확정성이, 인과율 대신에 확률이 적용되며 객관적인 세계가 아니라, 관측 여부에 따라서 달라지는 물질이 존재하기 때문입니다.
아인슈타인 조차 평생 양자역학을 불신했다고 알려져 있습니다.
물리학자들은 자연의 현상을 규명하기 위해서 애를 쓰지만, 하나의 문제가 해결되면 다른 문제가 또 앞을 가로막습니다.
또한 현재의 이론이 모두 진리도 아닙니다. 새로운 이론이 현재의 이론보다 더 타당하다는 결론에 이르면 언제든 이론은 바뀔 수 있습니다.
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