알베르트 아인슈타인이라고 하면 양자역학과 상대성 이론 등이 먼저 떠오릅니다. 양자역학은 원자 단위 아래의 아원자 입자 등 미시 세계와 이와 같은 계에서 일어하는 현상을 탐구하는 현대물리학의 한 분야인데요. 다소 개념이 생소하지만 아인슈타인은 빛네어지가 진동수에 비례한다는 주장을 했습니다.
또한 그는 아무도 달을 보지 않으면 달이 존재하는 않는 것인가? 라는 의미 심장한 말을 한적이 있는데요. 따라서 초기의 물리학자들은 양자역학을 인정하지 않는 사람들도 많았다고 전해집니다. 또한 양자역학은 빛의 속도에 가깝게 움직일때는 상대성이론을 적용해야 하기 때문에 일부에서는 상대론적 양자역학으로 불리는데요. 일반 사람들에게는 난해한 내용인 만큼 양자역학의 세가지 원칙에 대해 한번 살펴보도록 하겠습니다.
1. 양자화 속성
위치, 속도, 색상과 같은 특정한 속성은 숫자에서 숫자로 다이얼과 같이 특정하게 설정된 양으로만 발생합니다. 이것은 속성이 부드럽고 연속적인 스펙트럼으로 존재해야함을 뜻하고 있습니다. 특정 설정이 있는 다이얼 처럼 클릭되었다는 것을 설명하기 위해 과학자들은 ‘양자화’라는 단어를 만들었다고 알려집니다.
2. 빛의 입자
빛은 입자처럼 움직인다고 합니다. 빛이 파동처럼 움직인다는 것은 보여주는 200년전의 실험과는 반대로 처음에는 가혹한 비판을 받았지만 요즘에는 호수 표면의 파동과 비슷하다고 여겨집니다. 빛은 벽에서 튀어나와 모서리 주변에서 구부러지고 합쳐지거나 상쇄될 수 있다는 점에서 입자와 비슷하게 움직입니다. 입자가 많은 빛은 더 밝은 빛을 생성하고 상돼되는 빛의 파동은 어둠을 생성합니다. 광원에서 방출되는 색상은 속도와 거리에 따라 결정되기도 합니다.
3. 물질의 파동
물질은 파동처럼 움직일 수 있습니다. 이것은 물질이 전자와 같은 입자로 존재한다는 것을 보여주는 과거의 주장과는 상반됩니다.
최근 서양의 한 실험에서는 빛의 속도로 아주 작은 크기의 물질을 쏘았을때 파동의 형태로 변한다는 가설을 입증했다고 합니다. 이것은 물질이 파동상태로 존재할 수 있으며 반면에 파동이 물질 상태로 변할 수 있음을 의미합니다. 아직까지 양자역학은 완전히 정복된 분야가 아니지만 미래 과학의 핵심적인 열쇠가 될 수 있다고 생각합니다. 이러한 양자역학이 발전되었을때 우리가 영화에서나 보아오던 시간여행이나 차원이동이 가능할 지도 모른다고 생각합니다.
지구상에서 밝혀진 과학들은 아직도 가야할 길이 멀게 느껴집니다. 우리는 은하계에서도 아주 작은 지구라는 별에서 살고 있지만 무한대로 넓은 우주에 무엇이 있으며 우주 공간이 어떠한 작용을 하고 있는지 잘 알지 못합니다. 이것은 인류가 영원히 풀지 못할 숙제가 될 수 있지만 시간이 지나가면서 점차적으로 개척될 것으로 보입니다.
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