퀀텀 스토리, 짐 배것

뉴턴의 고전물리학

   

   

막스 프랑크, 공동 복사 연구

   

고전 열역학과 통계물리학이 가장 심하게 충돌했던 부분은 열역학 제2법칙이었다.

   

아인슈타인

   

"첫 번째 항이 에너지원리에 부합하자 나는 몹시 흥분하여 계산상의 실수를 연발했고, 결국 새벽 세시가 되어서야 최종 결과를 얻을 수 있었다. 물론 그럴만한 가치는 충분했다. 모든 항들이 에너지원리를 일사불란하게 다르고 있었던 것이다. 그 순간 내가 머릿속에 그려왔던 양자역학이 수학적으로 타당하다는 확신이 들면서 깊은 경외감을 느꼈다. 원자의 내부에 기묘하고도 아름다운 질서가 존재했던 것이다. 온갖 수학으로 장식된 경이로운 자연이 자신의 모습을 보여줬다는 것 자체가 나에게는 더할 나위 없는 기쁨이었다. "

   

너무나 흥분하여 잠을 이룰 수 없었던 하이젠베르크는 혼자 숙소를 조용히 빠져 나와 새벽길을 거닐다가 섬의 남쪽 해안에 있는 커다란 바위에 올라 일출을 지켜 보았다.

   

파동함수, 막스 보른의 해석.

   

그래서 우리는 기체의 특성을 논할 때 통계적인 평균값에 의존하는 수밖에 없다.

   

하이젠베트크는 불확정성원리가 인과율에 대한 사형성고라고 믿었다. 양자적 상호작용이 근본적인 단계에서 불연속적이라는 것은 상호작용의 결과를 정확히 예측할 수 없다는 뜻이기 때문이다. 그러나 따지고 보면 고전물리학에서도 인과율은 성립하지 않았다.

   

"현재를 정확히 알면 미래를 예견할 수 있다."는 것은 고전물리학의 결론이 아니라 가정이다. 현재를 정확히 아는 것이 원리적으로 불가능하기 때문이다. 따라서 우리에게 관측된 모든 것은 '하나밖에 없는 유일한 결과'가 아니라 수많은 가능성들 중 하나가 우연히 선택되어 나타난 것이다. 양자역학의 통계적 특성은 부정확한 지각과 밀접하게 관련되어 있으므로, 우리가 인식하는 통계적 세계의 저변에 '진짜' 세계가 숨어 있다고 가정할 수도 있다. 그러나 내가 보기에 이런 식의 가정은 아무런 의미가 없다. 물리학의 본분은 관측한 결과들 사이의 상호 관계를 설명하는 것이기 때문이다. 이 상황을 좀 더 정확히 서술하면 다음과 같다. 즉 모든 실험과 관측은 양자역학의 법칙을 따른다. .. 그러므로 양자역학은 인과율이 성립하지 않는다는 것을 선포한 최후의 법정이다. 그 이상의 판결 기관은 이 세상에 존재하지 않는다.

   

막스 플랑크는 히틀러에게 "유대인을 쫓아내면 독일 과학은 당장 붕괴된다"고 호소했다.

독일의 문리학자들 중 막스 보른과 제임스 프랑크를 비롯한 거의 4분의 1이 외국의로 이주.

슈뢰딩거도 나치당의 정책을 비난하다가 옥스퍼드로 망명함.

   

   

두 전자의 상호작용을 나타내는 파인먼 다이어그램, 전자들 사이에 가상 광자가 교환되면서 전기적 척력이 발생한다.

   

양전닝과 밀스

   

기묘한 입자

   

입자가속기의 출력이 높아짐에 따라 고에너지 충돌 실험에서 새로운 입자들이 속속 발견되었고, 모든 물질의 한 종류의 입자로 이루어져 있을 것이라는 철학자의 꿈은 완전히 사라지고 말았다. 실험물리학자들이 발견한 것은 단순 명료한 진리가 아니라, 온갖 입자들로 정신없이 들끓는 '입자 동물월'이었다.

자연은 가장 근본적인 단계에서 왜 이렇게 복잡하게 만들어져 있을까? 모두들 그 이유를 알고 싶어했다.

   

입자물리학의 표준모형

   

"사람이 전혀 없는 숲에서 나무가 쓰러지면 소리가 날 것인가? "

코펜하겐 해석을 믿지 않았던 존 벨은 아인슈타인과 마찬가지로 양자역학을 불환전한 이론이라고 생각햇다.

   

브론스테인의 육면체의 현대적 해석

   

양자역학

하나의 입자가 여러 개의 경로를 동시에 지나간다니, 이런 황당한 주장을 선뜻 받아들일 사람이 어디 있겠는가? 그러나 황당한 이론으로 계산된 값이 실험 결과와 너무나도 정확히 일치하고 있으니, 그저 믿을 수 밖에, 직관에서 벗어난다고 투덜대지 말고, 우리의 직관이 틀렸음을 인정해야 하는 것이다.

물론 이미 검증된 이론을 수용하는 입자에서는 그다지 어려운 일이 아니다. 그러나 이런 황당한 이론을 처음 개발하는 입장이라면 이야기가 완전히 달라진다. 그것은 학자로서 경력을 통째로 건 모험이며, 자신의 본능과 직관을 거스르는 지극히 부자연스러운 행동이다.