눈에 보이는 것이 전부가 아니다.

눈에 보이는 것이 전부가 아니다.

 

적지 않은 사람들이 양자역학의 신비에 매료되기 시작한 것은 비교적 최근의 일이다. 이 양자역학의 연구는 우리의 삶을 송두리째 바꾸어 놓았다. 이것으로 인해 고전 물리학이 지배하는 우주론을 재고할 수 있게 되었고 문명 사회는 또 다른 비약적인 과학 발전의 지표를 세우게 되었다.

 

 

 

최근에 이런 양자물리학이 실험을 통해 밝혀 낸 놀라운 사실이 있다. 그것은 물질의 최소단위 입자가 관찰자의 유무에 따라서 파동으로서의 전이 현상을 나타낸다는 사실이었다. 이 충격적인 사실은 학자들을 매우 당황하게 하였다. 관찰자가 존재한다는 게 도대체 물질이나 입자에게 무슨 의미이길래, 마치 입자가 스스로 판단을 하는 것처럼 그런 식의 전이적 양상을 띤다는 말인가? 학자들의 놀라움은 어쩌면 아주 당연한 것이었는지도 모른다.

 

좀 더 자세히 이야기 하면 그 내용은 이렇다. 이 글을 읽는 분들도 알다시피, 현존하는 물질의 최소 단위는 원자이다. 이 원자는 전자와 원자핵으로 이루어져 있다. 전자와 원자핵의 배열이 어떤 식이냐에 따라 물질은 금이 될 수도 있고 은이 될 수도 있다. 이것들을 또다시 분리하면 그것들은 일종의 파동(에너지)이 되어 버린다.

 

물질의 최소 단위인 원자는 그야말로 물질을 아주 작게 분리한 입자이다. 그것 역시 물질 인 것이다. 이것에 일정 힘을 가하여 개별 원자들이 튕겨져 나가게 하면 당연히 물리법칙의 지배를 받아 계산 가능한 움직임을 보이게 되어 있다. 하지만, 더 이상 물질이 아닌 에너지나 파동은 물질과는 다른 움직임을 보이게 되어 있다. 동심원을 그리듯 점진적 잔상을 그리며 외부로 퍼져 나가는 것이다. 마치, 방송국의 전파와도 같이 말이다.

 

어느 날 과학자들이 일정 방향으로 날아가는 개별 원자의 움직임을 알아보기 위해 실험을 하였는데, 놀랍게도 필터형식의 장애물을 거쳐서 날아가는 원자가 반대편에 에너지와 같은 파동형 잔상을 남기는 것이었다. 원인을 연구해 보니, 필터 형식의 장애물을 지나치면서 물질의 입자인 원자 가 에너지로 전이되는 특성을 가지게 되었음을 알 수 있었다. 학자들의 주의가 모아졌음은 당연한 일이었다.

 

하지만, 놀라운 일은 이제부터였다. 학자들은 물질이 순간적으로 에너지로 전이되는 것을 관찰하기 위해 필터형식의 장애물 근처에 측정장치를 설치하게 된다. 그런데, 그렇게 실험을 하자 물질의 에너지 전이가 일어나지 않는 것이었다. 반대편에 남게 되는 잔상 역시 파동형식의 잔상이 아니라 일반적인 물질 이 보이는 잔상을 남겼다. 이 실험은 반복되었지만, 반복할 때마다 동일한 결과가 일어났다. 이 실험 결과는 학자들을 숨막히게 하였다.

 

관찰자가 가지는 의미

 

개별 원자들이 마치 측정장치라는 관찰자 를 의식이라도 하는 것인 양 서로 다른 움직임을 보이는 것을 도대체 어떻게 설명할 수 있겠는가? 각각의 원자들은 어떻게 관찰자의 존재를 알아보았던 것일까? 학자들의 주의는 이제 물질 자체의 운동성이 아닌 모든 물질이 가지고 있는 특성과 사람의 정신적 의도성 사이의 관계에 맞추어졌다.