일반인이 궁금해서 공부한 양자역학 1

안녕하세요.JEA 입니다.

제가 물리학도는 아니지만 항상 관심을 가지고 있는 분야가 양자역학이라는 분야입니다. 복잡한 수학공식을 몰라도 일반인의 수준에서 양자역학을 이해하고자 많은 노력을 했던 것 같네요.

그래서인지 어쩌면 일반인이 이해하기 쉽게 양자역학을 풀어낼수 있지 않을까 하는 바램으로 글을 써내려가 보겠습니다.물론 제가 이해하고 있는 범위내에서 입니다. (전공자가 아니라 오류나 부족한 부분이 있을수 있으니 보충해주셔도 좋습니다.)

먼저 양자역학을 이야기하기전에 아인슈타인의 상대성이론에 대해 이야기하고자 합니다. 영화나 티비를 통해 시간여행에 대해서 한번쯤 들어보셨지요? 상대성이론에 의하면 빛의 속도보다 빠르게 이동하면 과거로의 시간여행이 가능하지만 빛의속도는 상대성이론상 우주 최고속도이기에 과거로의 시간여행은 사실상 불가능합니다.(블랙홀 등 예외적인 경우는 제외)

시간여행을 이해하려면 상대성이론에서 이야기하는 시공간의 개념을 이해해야 하는데요. 사전적 의미로 시간은 시각과 시각사이의 간격을 말합니다. 그리고 공간은 물질이 존재하거나 어떤 사건이 일어날수 있는 장소를 의미하지요. 우리는 시간의 흐름을 태양의 이동이나 시계를 보고 알수 있고 공간은 우리가 활동하고 있는 장소를 통해 항상 느끼고 있습니다. 여기서 포커스를 좁혀서 시간을 이해하기 위한 질문을 한가지 던져 보겠습니다.

‘시간은 흐르는 것일까요? ‘

아니면,

‘우리가 시간을 따라 이동하는 걸까요?’

질문을 더 잘 이해하기 위해서 예를 들어 보겠습니다. 우리가 기차에서 잠이 들었다가 깨어났다고 생각 해봅시다. 고개를 돌려 옆 창문을 보니 다른 기차가 지나가는 것이 보입니다. 순간 우리는 정지해 있고 옆 기차가 지나가고 있다고 느낄 수 있습니다. 사실 옆기차가 정지해 있고 우리 기차가 달리고 있는데도 말이죠.

마찬가지로 우리가 태어날때부터(혹은 그 이전부터) 나를 포함한 모든 물체들이 시간방향으로 이동하고 있었다면 시간이 흐르는 것인지 우리가 시간을 따라 이동하는 것인지 어떻게 알 수 있을까요?

옛사람들은 태양이 지구 주변을 돈다고 믿었고 실제로 그렇게 보였습니다.그러나 세심히 관찰하자 지구가 태양주변을 돈다는 것을 알게되었지요.(사실 관점에 따라 둘 다 옳을 수 있으나 이 이야기는 차후에 다시하겠습니다.) 이와 마찬가지로 실제로는 우리가 시간을 따라 이동하고 있는데 시간이 흘러간다고 느끼는 것은 아닐까요?

이런 가정을 통해 시간에 대해 이해해 보고자 합니다.
다음편에 이어서 연재하겠습니다.^^