과학도서 - 양자역학의모험 독후감 양자역학의 모험을 읽고

양자역학의 모험
저 자 : TRANSNATIONAL COLLEGE OF LEX
출판사 : 과학과문화
불과 1주일 전에 자연과학 서적들을 뒤적거리다가 이 책을 접했고, 단숨에 이 책의 마력에 흠뻑 빠져들었다.
이 책은 현대물리학 중에서도 가장 어려운 부분에 속하는 양자역학을 다루고 있다. 그러나 작가의 친절한 해석과 친근한 그림을 통해, 양자역학이 무엇인지 어렵지 않게 이해할 수 있게 되었다. 대략적인 줄거리는 TCL(Transnational College of LEX)의 학생들이 양자역학의 모험을 떠나 새로운 진리를 깨닫는다는 내용이다. 여기서 재미있는 사실은 양자역학에 대해 전혀 몰랐던 TCL의 학생들이 `언어 습득의 과정`으로 양자역학을 이해하기 시작했다는 것이다. TCL의 학생들은 항상 온갖 언어의 즐거운 노래와 이야기를 테이프로 듣고 스스로 따라하는 과정을 통해 `어린아이가 말을 배우듯이` 자연스럽게 언어를 습득하게 된다. 이들은 평…(생략)

한 주장을 펼치고 이를 실험을 통해 주위 사람들에게 납득시켰다. 그러자 빛이 어느 때는 파동과 같이, 또 어느 때는 입자와 같이 행동한다는 모순에 빠지게 되었다. 이는 양자역학의 모험을 통해 풀어낼 중요한 문제가 되었다.

여기서 이야기의 소재가 빛에서 양자역학의 주인공인 `원자 내부의 전자`로 바뀌게 된다. 그 당시 알려진 사실에 비추어 보면 전자의 행동은 너무나 기묘한 것이었고, 전자가 원자 내부에서 어떻게 움직이는지를 기존의 이론으로 설명할 수 없었다. 전자를 직접 눈으로 볼 수 없으므로 전자가 방출하는 빛의 스펙트럼이 유일한 실마리였다. 이때 보어가 등장하여 전자가 방출하는 빛이 가진 스펙트럼을 잘 설명할 수 있는 가설을 세웠다. 보어는 이 가설을 통해 스펙트럼의 진동수를 완벽하게 구할 수 있었지만, 왜 그렇게 되는지 설명하지 못했다. 고심 끝에 젊은 하이젠베르크는 전자의 궤도를 생각하지 말자는 주장을 펼치고 빛의 진동수와 강도를 잘 설명하는 `행렬역학`을 만들어냈다. 그러나 이 주장에 따르면 전자의 운동을 그릴 수 없게 된다. 그래서 슈뢰딩거는 이런 주장에 반박하여 `전자는 파동이다`라는 주장을 하고 전자의 운동을 기술하는 새로운 방정식을 만들었다. 하지만 방정식의 약점이 드러나 문제가 원점으로 되돌아갔다.

학생들은 양자역학의 모험을 통해서 전자의 신비를 풀기 위해 노력했다. 전자는 입자인가, 아니면 파동인가? 마침내 그 해답을 찾았다. 전자는 관측되지 않을 때는 파동과 같이, 그리고 관측될 때에는 입자와 같이 행동한다! 이 결과는 무엇을 말해주는가? TCL의 학생들은 인간의 행동을 양자역학으로 설명할 수 있다고 말한다. 아기가 언어를 습득하는 과정을 생각해보자. 우리가 아기에게 영향을 준다. 그러나 사람의 영향이 없는 곳에서 아기의 언어 습득 과정을 관찰할 수 없다. 아기를 방안에 혼자 남겨두면 결코 언어를 습득할 수 없기 때문이다. 이렇듯 아기의 행동 중에 남에게서 전혀 영향을 받지 않은 행동을 관찰할 수 없다. 마찬가지로 사람은 다른 사람들의 관찰에 영향을 받지 않고 살아갈 수 없다. 거꾸로 보면 우리가 다른 사람들을 긍정적으로 볼 때 그 사람도 긍정적으로 변화할 수 있다는 말이다.

책에 나오는 학생들이 양자역학의 모험을 성공적으로 마칠 수 있었던 이유는 그들이 자신감을 갖고 모험을 떠났기 때문이었다. "나도 양자역학을 이해할 수 있어. 마음을 편하게 가지고 시작하자."는 마음으로 이 책을 펼친다면, 당신도 양자역학의 모험을 자연스럽게 즐길 수 있을 것이다.