양자역학의 역사에서 과학자들의 생각은 현실이 됐다

이 실험의 중요한 결론은 전자가 파동의 성질을 보일 때도 있고 입자의 성질을 보일 때도 있다는 것이다. 이러한 이중성은 물리학계에 있을 수 없는 일이었다. 그래서 많은 사람들이 반감을 가졌다. 양자역학을 세운 사람 중 하나인 닐스 보어는 “양자역학을 접하고도 놀라지 않는 사람은 그것을 제대로 이해하지 못한 사람이다.”라고 말했다. 만약 이중슬릿 실험을 처음 접했는데 놀라지 않았다면 뭐가 이상한 건지 이해가 갈 때까지 곰곰이 생각해 보기를 권한다.

“생각이 현실을 만든다.”

학계의 열띤 토론에 토론을 거쳐 물리학자들은 전자의 이중성을 인정하기 시작했다. 전자가 입자 같을 때도 있고 파동 같을 때도 있다고 ‘생각’하기로 합의한 것이다. 이는 기존 고전물리학과는 정반대의 생각으로, ‘혁신’ 그 자체였다. 신기하게도 이 생각에서 양자역학이 출발했고 우리 삶에서 ‘현실’이 되었다.

양자역학은 우리 일상에서 매우 밀접하다. 컴퓨터, 스마트폰, 카메라 등 거의 모든 전자기기가 양자역학을 기반으로 만들어졌다. 그리고 그 양자역학적 효과는 전자 소자가 작아질수록 더욱 중요해지고 있다. 우리 생활 속에서 양자역학이 자주 쓰이고 있다는 면에서, 영화 속 박해수의 말처럼 생각이 현실을 만들었다고 할 수 있다고 본다.

예술로 재탄생한 양자역학

쉽게 이해하기 어려운 매력 때문인지 양자역학은 미술에 영감을 주기도 한다. 학계에서도 힘들게 받아들여진 전자의 이중성을 예술 작품으로 표현한 미술 작가들이 있다. 이호탁, 이려진, 조말 작가로 이루어진 말탁진 팀이다.

그들의 작품 ‘가가도넛’을 보면 원탁 위에 쇠구슬들이 원을 그리며 운동하다가 중앙의 구멍으로 떨어진다. 자세히 묘사하자면 전자를 상징하는 쇠구슬들이 전자총에서 나오듯 하나씩 원탁 위로 떨어져 원을 그리며 중앙을 향한다. 이 원형의 운동이 파동을 의미한다. 원탁 아래에는 여러 개의 자석이 회전하고 있는데 쇠구슬이 자석을 만나면 운동을 멈추고 붙는다. 이는 외부 관측에 의해 파동에서 입자로 바뀐 전자를 표현한다. 이중 슬릿 실험에서 슬릿 앞에 검출기를 달면 전자가 갑자기 파동에서 입자로 행태를 바꾸는 것을 표현했다. 돌고 있던 자석이 원탁에서 멀어져서 쇠구슬이 떨어지면, 마치 전자가 다시 파동으로 돌아가듯 중심을 향해 떨어진다. 관측 여부에 따라 전자의 이중성이 돌변하는 이중 슬릿 실험을 아름다운 예술로 승화하였다. 말탁진은 “이중 슬릿 실험에서 관측되는 순간 파동에서 입자가 되는 전자의 모습을 비유하고자 했다”라고 밝혔다.