쥐와 고양이, 그리고 양자 세계

2019년에 개봉한 영화 [어벤저스: 앤드게임]에서 슈퍼히어로들이 불리한 전세를 뒤집을 수 있었던 결정적인 계기는 한 마리의 쥐 때문이었다. 좀 더 자세하게 말하면 쥐가 양자 터널이 설치된 자동차에 설치한 버튼을 ‘우연히’ 눌렀기 때문이다. 이 우연한 사건은 예측할 수 없는 양자역학의 세계를 보여주는 단적인 예로 볼 수도 있다. 그런데 양자 세계에는 쥐뿐만 아니라 양자역학의 상징과도 같은 고양이도 등장한다. 양자역학은 몰라도 한 번쯤은 들어본 그 고양이. 바로 슈뢰딩거의 고양이다. 도대체 슈뢰딩거의 고양이가 양자역학과 무슨 관계가 있을까?

이 책을 읽고 ‘이게 말이 돼?’라고 생각했다면,
당신은 양자역학을 이해했다!

살아 있으면서 동시에 죽은 생명체가 존재할까? 이 말도 안 되는 생명체가 바로 슈뢰딩거의 고양이다. 이 고양이가 유명한 건 양자 움직임에 대한 물리학자들의 해석이 무언가 이상하다는 걸 보여주는 실험이기 때문이다. 슈뢰딩거의 실험과 함께 양자역학의 핵심이 담긴 이중 슬릿 실험도 이상하긴 마찬가지다. 이 실험을 통해 빛은 액체(파동)와 고체(입자) 두 가지 성질을 띠며, 관찰자가 관찰하느냐 안 하느냐에 따라 두 성질을 자유자재로 바꾼다는 사실을 밝혀냈다. 스스로 말이다. 양자 세계에 따르면, 시간과 물질, 에너지는 우리가 인식하는 그대로 존재하지 않는다. 우리가 땅을 밟고 걷는 행동도 실은 감각이 우리를 속이는 것이다.. 우리 몸을 구성하는 수백억의 원자, 그리고 원자 주위를 도는 전자가 서로를 밀어내기 때문에 우리는 실제로 공중부양을 하고 있다. 그러니 하늘을 날 수도 있고, 벽을 통과할 수도 있다. 이쯤 되면 우리는 마블 속 슈퍼영웅도 될 수 있다. 이 책을 읽고 도대체 무슨 소리를 하는 건지 알 수 없다는 사실을 깨달았다면, 당신은 양자역학을 이해한 것이나 다름없다. 지금까지 밝힌 물리법칙, 그리고 일상의 법칙이 통하지 않는 세계, 그것이 바로 양자의 세계이기 때문이다.