λ(람다, 파동) = h(프랑크 상수) / p(운동량)
p = mv(m=질량, v는 속도)
아인슈타인의 질량 – 에너지 등가 방정식 E=mc^2
c는 상대성 이론의 기본상수로 공간과 시간을 연결해주고, 이론의 범위를 정해준다.
프랑크상수 h는 양자이론의 기본상수로서 파동(파장)과 입자(운동량)를 연결해주고, 아원자 세계의 범위를 정해준다. 양자적 연결고리다.
아인슈타인 방정식에서는 질량과 에너지가 하나로 통합되었고, 드 브로이 방정식에서는 파장과 운동량이 하나의 계로 통합되었다.
두 방정식에 등장하는 상수 c(빛의 속도)와 h(프랑크상수)의 크기에도 대단한 의미가 있다. 우리가 일상에서 만나는 크기에 비하면 c는 인지의 범위를 벗어날 만큼 크고 h는 작다.
아인슈타인 방정식에서는 질량이 클수록 에너지가 크다는 뜻이고, 거꾸로 말해 큰 질량을 만들어 내려면 큰 에너지를 써야한다는 뜻이다.
m에 곱해지는 c^2이 어마어마하게 크므로 작은 질량도 막대한 에너지를 만들어낼 수 있다.
고작 질량 1g을 에너지로 변환시킨 것이 1945년 히로시마를 초토화시킨 것이다.
드 브로이 방정식에서는 운동량이 큰 입자일수록 파장이 짧다는 뜻이다. 현대의 입자가속기들이 그렇게 크고 비싼 이유가 어느 정도는 이 때문이다. 연구자들은 작은 원자영역을 탐구하기 위해 몹시 짧은 파장을 얻고자 하므로, 입자가속기의 성능을 더 빠르게 해서 더 큰 운동량을 얻고자 한다.
사람의 운동량은 전자의 운동량보다 매우 크다. 물론 사람은 속도가 느리지만, 질량은 입자에 비교해 천문학적으로 크다. 운동량과 질량이 전자에 비해 매우 크므로 파장은 인지 불가능할 정도로 짧다. 그래서 사람은 칼로 벤 듯 확실한 경계를 지니고 있다. 그런데 원자에 부피를 주어 사람과 야구공과 박테리아를 무너지지 않게 받쳐 주는 것이 바로 그 전자의 파동 속성이다.
사실 광자는 파동 – 입자 이중성에 대한 완벽한 예제다. 분명히 파동과 진동수를 갖고 있으며, 분명히 입자로 태어났다가 입자로 죽는다.(태양에서 방출되었다가 물질로 흡수된다)
각 광자는 광원에서 나와 검출기에 다다르기까지 하나의 파동으로 개별적으로 행동한다. 각 광자는 두 개의 슬릿을 모두 통과한다.
광자는 점으로 탄생하고, 점으로 인식된다. 그러나 탄생과 인지 사이에는 파동으로 행동한다. 이것이 파동 – 입자 이중성의 핵심이다.
게다가 확률까지 끼어든다. 광자는 자기가 착지할 지점을 모른다. 광자는 각 지점에 대한 착지 확률을 알 뿐이다.
동전던지기를 1,000번 한다고 생각하자. 우리는 특정 시도에서 앞면이 나올지 뒷면이 나올지 알 수 없다. 특정 시도에서 앞면이 나오거나 뒷면이 나오는 일은 바로 앞 시도의 결과와도 무관하다. 하지만 확률이 작용하고 있으므로, 동전던지기를 1,000번 하는 경우 앞면이 500번, 뒷면이 500번 정도 나올 것이라고 합리적으로 예상할 수 있다. 물론 정확히 500번이 나오는 것은 아니다. <케네스 포드의 양자물리학 강의, 케네스 포드 지음, 김명남 옮김, 바다출판사 p.297~309 / 프랑크상수 b는 h로 표기를 바꿈.>
이 내용에서 광자를 사람으로 대체하면 매우 유사한 과정을 밟는다. 사람은 점에서 태어나 파동처럼 확률적으로 살다가 점으로 소멸된다.
생명은 물질에서 왔으므로.
