양자역학과 초끈이론

정해진 운명에 따라 흐르는 우주와 그 필연에 따라 운동하는 만물들.. 이러한 개념은 양자역학의 탄생과 함께 폐기처분 되었다고 한다. 양자역학에 의하면 우주의 사건은 오직 확률로만 존재하기 때문이다. 그런데 이 양자역학에 대해 물리학자 리처드 파인만은 이렇게 말했다. 

"상대성이론을 제대로 이해하는 사람이 전 세계에 12명뿐이라는 기사가 뉴스로 보도되던 시절이 있었다. 나는 그 보도가 사실과 다르다고 믿는다. 아인슈타인이 자신의 논문을 세상에 발표하기 전에, 그 내용을 이해하는 사람이 전 세계에 단 한 명뿐이었던 시절은 있었을 것이다. 그러나 논문이 공개되고 난 후에는 많은 사람들이 다양한 방식으로 상대성이론을 이해하고 있었다. 모르긴 몰라도 12명은 분명 과소평가된 수치이다. 하지만 양자역학은 사정이 전혀 다르다. 나는 현재 이 세상에 양자역학을 제대로 이해하고 있는 사람이 단 한 명도 없다고 자신 있게 말할 수 있다."*

어째서 이렇게까지 자신만만하게 말했을까? 양자역학의 세계는 도대체가 납득이 안가기 때문이다, 납득이. 총에서 발사된 전자 하나가 특정 지점에 도달하기까지 '모든 가능한 경로'를 '동시에' 지나간다는 파인만의 경로합이론(sum-over-path theory)이 설명되는 부분에 이르면(전자가 분신술이라도 쓰는 걸까?), 후아, 이건 뭐 점입가경이다. 오죽하면 옮긴이가 이 부분에 이런 각주를 달아 놓았다.

"이쯤되면, 독자들은 황당하다 못해 어이가 없어서 이 책을 덮고 싶을지도 모르겠다. 그러나 어쩌겠는가? 이렇게 이해해야만 실험결과가 설명되는 것을···. 듣는 사람이 이 지경이니, 이 말을 처음으로 해야 했던 파인만의 심정은 과연 어떠했을지 궁금하다."*

그러나 나는 아직 이 부분에서는 책을 덮고 싶지 않았다. 파인만의 말마따나 "자연 자체가 원래 터무니없는 존재"라고 받아들이고 넘어갔다. 그런데 곧이어 초끈이론(일반상대성이론과 양자영학을 통합하는 이론)이 소개되자 어느 정도 읽다가 일단 마음을 진정시키느라 책을 덮어 놓았다. 우리가 인식하는 3차원 세계에 6개의 차원이 더 숨겨져 있다니! 으아, 물리학자들의 스케일은 정말 '상상을 초월'하는구나(문자 그대로다. 도저히 '상상'할 수가 없다).

신기하고, 신비롭다. 책을 읽으니 이론물리학자가 세상에서(어쩌면 우주에서) 제일 재밌는 직업인 것만 같다, 골치깨나 썩겠지만. 우주만물의 기원과 궁극을 탐구하는 직업이라니···. 

13/08/04

* 브라이언 그린, <엘러건트 유니버스: 초끈이론과 숨겨진 차원, 그리고 궁극의 이론을 향한 탐구 여행>에서 봄.

우주  
양자역학  
2014/08/14 - 우주의 근간은 불확정성과 랜덤성이다   
2014/08/08 - 양자역학, 왜냐고 묻지 마라