막스보른의 양자역학

양자역학은 현대 물리학의 한 분야로 원자와 아원자 입자들 같은 미시세계 그리고 거시세계와 연관이 있다.

양자역학의 양자라는 단어는 얼마나 많이라는 뜻으로 가장 작은 알갱이는 원자다. 미시세계의 물리량은 언덕

처럼 연속적이지 않고 계단처럼 불연속적이다. 이를 물리량의 양자화라고 부른다. 양자화되어있다는 것은 특

정한 양의 양자를 통해 기술된다는 뜻이다. 양자는 물리량의 기본단위와 비슷한 것.

 

 

양자역학이 일상 세계에도 적용된다. 고전역학보다 적용 범위가 넓고 복잡한 난데를 설명할 수 있다. 전자기

기의 핵심요소인 반도체 제작에도 양자역학이 적용되고 컴퓨터 동작 원리에도 중요한 역할을 한다. 상대성이

론과 함께 우주 작용 법칙의 기본이론으로 현대 물리학은 양자역학과 상대성이론이라는 2가지 이론으로 돌아

간다. 생물학 속 양자 생물학도 연구가 진행 중이다. 

 

 

연구 끝에 물리학자들은 양자역학과 상대성이론을 묶어버렸다. 상대론적 양자역학, 양자장론, 일반 상대성이

론까지는 어렵다. 초끈이론도 애매하기는 마찬가지. 초끈이론은 이론적으로 검증되지 않은 이론이다.

막스보른이 처음에 개념을 설명하기는 했지만 여러 사람이 기여한 이론이기도 하다. 따라서 체계적이지는 않

다. 이론자체는 말이 안 되지만 실험결과로 검증되니 현대물리학의 주료로 올라섰다. 반박할 수 없는 정확함.

해석에 있어서는 분분하다. 실험으로 구현되지 못한 부분을 철학적으로 해석했다.

양자역학은 인간의 이성으로는 이해가 안되지만 실존하는 현상을 체계적인 이론으로 만들 목적으로 탄생했

다. 당시 상식적인 것을 표현하는데 맞춰져 있었기 때문에 잘되지 않았다. 물질은 파동의 성격을 갖고 있다는

가설에 따라 갑자기 옆 방으로 순간이동하여 벽을 뚫을 수 있다는 확률이 있다. 양자역학적으로 보면 0% 확률

은 존재하지 않는다.

언어와 상식이 불완전하다는 조건 아래서는 모든게 불명확하다. 우리는 상식의 세계에 살고 있기 때문이다.

관측이 대상에 영향을 끼친다는 코펜하겐 해석 때문에 관측되기 전에는 어떤 상태로 존재할지의 확률만이 있

을 뿐이며 관측으으로 인해 정해진다는 뜻이다.

 

 

관측이라는 물리학적 행위

 

보고 맛보고 피부로 느끼고 듣고 맡다 라는 행위들은 신체 세포들이 화학작용으로 생겨난 전기신호를 신경계

를 통해 뇌에서 처리하는 과정일 뿐이다. 우주에서 본다면 흔하디 흔한 성질의 물리작용 중에 하나에 불과하

다. 양자역학에서 관측은 관찰로서 젖ㅇ해지다는 우리 인강의 관찰이 마치 어떤 철학적 의미를 담고 있는 중

대한 행위인 것처럼 받아들여진다.

고전역학에서는 측정방법이 무관하다고 가정해왔다. 하지만 사건과 측정이 분리되었다면 측정할 수 없다. 사

건과 측정이 연결되어 있을 때만 측정이 가능하다는 것이다. 측정에 의한 교란을 제거하려 할 때 양자역학의

체계가 무너지고 만다면 이론적 건전성을 위해서라도 결과가 측정으로 결정된다는 해석을 받아 들 수밖에 없

을 것이다.

뉴턴 이후 물리학의 보편적 성질인 실재론을 부인하는 내용이라 유사과학 취급했다. 아인슈타인마저 달이 눈

에 보이지 않을 때는 달이 존재하지 않는 거냐며 까기도 했다. 국소성이란 물리현상이 바로 근처 조건에만 의

존해야 한다는 원칙을 말한다. 실험적으로 굉장히 중요한데 실험환경을 통제하지 않는다면 일관된 결과를 얻

는 것이 불가능하다는 것이다.

 

 

이렇게 인간의 언어로 양자역학을 설명하는 것 굉장히 모호하다. 물리학자들은 언어가 가지는 모호성을 극복

하기 위해 핵심개념의 의미, 기본 원리부터 전부 수학으로 표현했다. 수학은 논리학의 도구로 완벽하기 때문

에 수학과 같이 양자역학 공리를 전제로 결과까지 연역적으로 도달하는 방법을 사용할 수밖에 없다. 양자역학

의 공리가 잘못되었다는 흔적이나 증거는 아직까지 발견되지 않았지만 모든 물리학자들이 동의하지도 않았다. 

실제로 문학적으로 인용이 많이 되었다. 그래서 어렵기도 하다. 특히 SF 소설계 그렉이 건의 쿼런틴이라는 소

설에서 섬세한 기술 묘사는 물론 소설의 시제 자체를 양자역학에 맞춰 변환하는 실험적인 문법을 보이기도 했

는데 이런 분야를 좋아하는 사람들에게는 걸 적이지만 일반적으로 이해하기가 어렵다.