157. 프랙탈과 카오스

양자역학

물질세계를 이해하기 위해서는
부득이하게 양자역학을 알아야 한다.

하지만 양자역학은 그 자체로 상당히 어려우며, 특히 상담을 전공한 사람들은 물리의 세계에 대해서 생각하는 것만으로도 골치가 아픈 일이다. 다행스러운 것은 양자역학의 세계적 학자인 파인만(R. Feynman: 1918-1988)이 세상에서 양자역학을 이해한 사람은 한 사람도 없다고 했다는 것이 조금이나마 위안이 된다. 

양자역학은 이론적으로는 답이 나오지만 실제로 이해하려고 하면 할 수 없다는 것이다. 

이 부분은 양자역학에 대한 학자들의 갈등과 대립으로 학문적 논쟁을 만들기도 했다. 양자역학은 원자를 다루는 학문으로 원자의 행동을 설명하는 것이다. 

원자는 주변에 있는 모든 것을 구성하는 것이기 때문에 양자역학은 세상의 모든 것을 설명하는 학문이다. 원자의 구조에서 가장 작은 단위는 전자와 쿼크(Quark)이다. 전자는 물질을 나눌 수 있는 가장 작은 단위이다. 일반적으로 물체의 활동성은 전자의 움직임에 대한 에너지 작용으로 이해할 수 있다.

Spiral of particles. Credit: Weiquan Lin / Moment / Getty.

원자로 구성된 최종적 물질은 잘 보이는데, 개별 원자는 눈에 보이지 않는다. 

원자는 현미경으로도 볼 수 없을 정도로 작아서 그 존재와 움직임을 알 수 없다. 원자는 태양계와 같은 개념과 구조가 있다. 원자는 양성자, 중성자, 그리고 전자로 구성되어 있다. 

원자는 존재하는 물질로서 원자의 중심에는 원자핵이 있고 주변에는 전자가 공전하고 있다. 전자의 수에 따라서 물질의 성격이 바뀐다. 전자(電子)는 아주 특별한 특성이 있다. 전자는 입자로 알려져 있는데, 실험결과 입자성이 아니라 파동의 전형적 특성을 나타냈다. 

과학의 발전으로 나타난 전자의 특성이 입자인지 파동인지에 대한 논쟁은 오랫동안 이어졌다. 아인슈타인도 죽을 때까지 전자를 입자라고 하며, 파동을 인정하지 않았다. 

이 복잡하고 혼란스러운 논쟁으로 과학계는 새로운 전환점을 맞게 되었다. 전자는 파동이라는 잠정적 결론을 내리기는 했지만, 현대 과학에서는 이 부분에 대해서는 어떤 누구도 단정적으로 이야기하지 않는다. 

www.fmkorea.com/2290989536

양자역학은 수학적으로 계산이 되지만 이해할 수 있는 한계를 넘어서고 있다. 

이런 점에서 혼란은 계속되고, 양자역학을 통해 세상을 알 수 있는 원리가 된다. 오히려 타동과 입자의 이중성을 이해하고, 기존 논쟁의 전문성에 매몰되기보다는 전자의 움직임이 보여주는 불확정성을 세상의 원리로 이해하는 것이 바람직하다. 

결과는 현상을 보여주기 때문에 그 자체로 실제이지만, 그것이 만들어지는 흐름이나 상태를 명확히 설명할 수는 없기 때문이다. 사람이 이해하거나 설명할 수 없다고 세상이 존재하지 않는 것은 아니다. 세상의 원리를 이해하는 데는 각자의 지식정도에서만 이해할 수 있다. 

하지만 사람이 이해한다고 존재하고, 이해하지 못한다고 존재하지 않는 것은 아니다. 사람의 이해와 관계없이 세상은 존재하기 때문이다. 다만 우리에게는 존재하는 세상의 현상을 설명할 언어와 개념과 경험이 없을 뿐이다.