재미난 과학이야기5
                                                                                                 

1998년 6월 13일

더 이상 자를 수 없는 물체를 원자라고 했는데 사실 원자는 더 작은 입자로

구성되어 있습니다. 이 작은 원자의 세계에는 우리와는 전혀 다른 법칙이

지배하고 있습니다.  이 작은 세계는 불연속의 세계이죠. 이 불연속의 세계를

잘 설명해주는 이론이 양자론입니다.

 

양자론은 모든 것을 확률로 표현합니다. 원자 하나 하나의 움직임은 절대로

알 수가 없지만 전체적인 움직임은 거의 정확히 알아낼 수 있습니다.

마치 수능 점수를 개개인이 몇 점 맞을지는 모르지만 전 응시자의 평균치는

늘 정규분포곡선(앗 ! 수학시간에 저 뒷 부분에 나오는 해골 복잡한 곳) 에

정확히 맞아 떨어지고 있는 것과 유사합니다.

 

너무나 많은 것이 동시에 움직일 때는 평균적인 움직임은 정확히 알 수 있지만

하나하나의 움직임을 따라가기란 거의 불가능입니다.

 

아주 작은 세계인 원자의 세계에는 엄청나게 많은 작은 입자들이 마구 움직이므로

확률에 근거한 양자론이 매우 강력한 위력을 발휘합니다. 전자가 이 궤도에 있을

확률이 80 %라고 표현합니다. 마치 내일 비 올 확률이 70 %입니다라고 하는 것과

비슷합니다. 똑 떨어지는 것을 좋아하는 아인슈타인은 끝까지 양자론을 인정하지

않았습니다. " 신은 주사위 놀이(확률)를 좋아하지 않는다" 란 유명한 말을 남겼죠.

하지만 이것은 아인슈타인의 오판입니다.

 

현대의 거의 모든 과학 기술이 이 양자론을 토대로 세워진 것입니다.

트랜지스터, 반도체등....

 

양자론의 중요한 개념은 물질이 연속이 아니라  띄엄띄엄한 불연속이라는 것이죠.

작은 세계일수록 이 불연속의 효과가 현저하게 나타난다는 것입니다.

우리의 일상 생활에서는 거의 느끼지 못하지만  사실 우리도 불연속의 세계에 살고

있어요. 그 예는 무수히 많습니다.

 

신문 활자를 확대해 보면 불연속의 점들이  모인 것을 쉽게 확인할 수 있죠.

형광등도 1 초에 수 백 번 깜박거리지만 우리가 그것을 인식하지 못하여 환하게

켜져 있는 것처럼 느낄 뿐입니다.

칠판에 그은 금을 자꾸 확대해 보면 백묵가루들의 끊어진 선들이 모여 길 게

연속으로 이어진 선처럼 보이는 것 뿐 입니다.

 

예전에 "쥬라기공원 2"를 보았는데 정말 실감나데요. 그러나 이 영화도 사실은

불연속의 정지한 장면들이 초당 24 장 정도 순식간에 지나가므로 이어져 움직이는

것같은 착각을 일으키는 것 뿐 입니다. 사람의 눈은 아까 본 것을 1/16 초동안

망막에 남겨놓습니다. 이 망막에 남겨진 상을 "잔상"이라고 하는데 이 잔상이

사라지기 전에 다른 상이 들어오면 겹쳐서 부드럽게 이어지는 것처럼 뇌가

인식하는 것입니다.

 

이야기의 핵심에서 조금 어긋나는 야그를 하나 해봅시다. 우리의 의식은

그 능력이 엄청 죽여줍니다. 심리학 책에서 읽었던 내용인데  미국의 한 영화관에서

25번째 장면마다 팝콘 선전을 했답니다. 영화를 보는 동안 아무도 팝콘 선전을 보지

못했습니다. 인식하기에 너무나 빠른 속도로 지나갔기 때문이죠. 그런데 영화가 끝난

후 사람들이 두 군데로 몰리는 것입니다.

                화장실과 팝콘 가게...

사람들은 이유는 모르지만 괜히 팝콘이 먹고 싶어졌습니다. 바로 25번째마다

순식간에 지나간 팝콘 선전에 세뇌되었기 때문이지요.

 

사실 모든 사람이 이 빠른 광고를 보았습니다. 누가 보았을까요.

바로 여러분 속에 있는 또다른 여러분 !!!  바로 "무의식"입니다.

의식은 볼 수 없었던 것을 무의식이 본 것입니다. 그래서 무의식이 무섭습니다.

 

우리 행동의 80 %가 무의식이 지배하고 있죠.

이 무의식에 명령을 주는 것이 바로 최면술입니다.

자기도 모르게 행동하게 되는 최면술은 사실 무서운 결과를 초래할 가능성도

많습니다. 위 실험은 물론 당국의 허락을 받고 실험용으로 한 것입니다.

이 기법으로 광고하면 끝내주겠지만 법으로 아마 걸릴걸요.

 

여러분 고등학교 때 화학시간에 배웠죠. 원자핵 주위에 K, L, M, N... 등의 궤도가

있어서  그 궤도를 따라 전자들이 돈다는 것을..... 전자들이 아무데나 마음대로

다니지 못해요. 꼭 그 궤도 상에서만 돌아다닙니다. 띄엄 띄엄 떨어진 불연속의

궤도를 따라서만 돌 수 있는 것입니다.

 

이 띄엄 띄엄하게 떨어져 일정한 정수배를 가지는 양을 "양자(量子)"라고 합니다.

이어진 것은 하나도 없어요.다만 우리가 의식하지 못할 정도의 작은 양이라서

이어진 것처럼 보일 뿐입니다.

 

이 처럼 우주는 불연속한 것들로 이루어져 있습니다. 아주 큰 세계(빠른 세계)를

다루는 것은 상대성이론이며 아주 작은 세계(느린 세계)를 다루는 것은 양자론입니다.

 

그러나, 전자들이 보통 빛의 1/100 의 속도로 운동할 때는 괜찮으나 더 빠르게

움직일 때는 상대성 이론을 적용해야 합니다. 따라서, 상대성이론과 양자론은

자연을 탐구하는 볼록 렌즈이며 오목 렌즈입니다.

 

어느 것이 맞는다는 차원이 아니라 서로가 공존하여 조화를 이루어야 하는

망원경의 두 렌즈와 같이 상호 보완하는 관계입니다.




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