깨지는 시간

양자역학은 처음이지? ㅣ 과학이 꼭 어려운 건 아니야 2
곽영직 지음 / 북멘토(도서출판) / 2020년 3월

왜 표지에 고양이가 있는 것이지? 무슨 의미일까? 읽다보니 슈뢰딩거의 고양이였다. 정확히 말하면 슈뢰딩거의 고양이 사고 실험에 나오는 고양이를 상징한다. 양자역학은 확률의 과학임을 말한다.

컴퓨터나 4차산업혁명을 이끌어가는 첨단기기나 우리 생활에서 쓰이는 전자제품이나 도구들이 세상에 선보이고 사람들이 보고 활용할 수 있게 만든 근거들 중에 가장 주요한 것의 하나가 보이지 않는 원자와 전자의 세계를 탐구하는 양자역학임을 알게 해 준 책이다.

양자역학이 무엇인지 바로 설명하지 않고 양자역학이 어떻게 해서 탄생하게 되었는지를 천동설이 지동설로 바뀌는 것 같은 일이 양자역학의 탄생과 성장과정에서도 있었음을 과학의 역사, 그 중에서도 과학자들의 치열한 탐구의 역사를 이야기 해주고 있다.

뉴턴역학으로는 도저히 설명이 되지 않고 지금의 전자현미경으로도 희미하게 보이는 세계를 알고 싶어하는 사람들의 호기심(궁금증)이 보이지 않는 원자의 세계를 실제 실험이나 사고(머리 속) 실험으로 찾아가고 증명하는 기록의 이야기이다.

고등학교 화학시간이나 수학 시간에 우리의 실제 생활에 사용되지도 않는 주기율표나 행렬, 적분 같은 것들을 왜 외우거나 공부할까 의아스러웠는데, 양자역학이 이루어지는데 큰 기여를 했다는 것을 알게 되었을 때, 지금 우리가 누리고 있는 첨단 제품들의 바탕이 된다는 것을 알게 되니 놀라웠다.

불확정성의 원리나 상보성의 원리도 저의 고정관념이나 편견을 깨게 한다. 과학도 확률일 수 있음을 말한다. 통계물리학의 기초를 닦았던 볼츠만의 자살도 원자나 분자의 존재를 인정하지 않던 당시 과학자들 때문에 자살로 생을 마감했고, 아인슈타인 등과 같은 천재 과학자들 조차도 뉴턴 역학과 같은 고정관념을 깨기가 힘들었음을 이 책에서 자세히 설명하고 있다. 보이지 않는 원자의 세계를 알기 위한 실험에서는 실험자의 의도와 실험 방법에 따라 달라지는 실험 결과도 신기하다. 그래서, 아인슈타인은 상대성이론이라는 새로운 과학 이론을 만들어내었지만, 양자역학은 끝내 받아들이지 않을 정도로 과학에 대한 고정관념이나 편견이 깨지지 않은 부분도 있었다.

아무리 풀어서 쉽게 이야기형식과 비유를 들어 설명을 해도 어른인 저조차 이해가 어려운 부분이 있는 것은 사실이다. 그래서, 읽는데 시간이 조금 많이 걸린 것도 사실이다. 그러나, 다음의 구절이나 단락이 제 마음에 와 닿게 하는데는 조금의 부족함도 없던 책이다.

“우리의 감각은 우리가 살아가는 데 불편이 없을 정도만큼만 정확하다. 우리는 정확하지 않은 감각 경험을 통해 알게 된 사실을 절대적인 진리인 것처럼 생각해왔다. 그래서 우리 상식에 맞지 않는 것은 옳지 않다거나 비정상적인 것으로 단정했다. 그러나 우리의 감각이 미치지 못하는 작은 세계에서는 우리의 감각 경험과 다른 일들이 벌어지고 있었던 것이다.”