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뼛속까지 이과​ 

학창 시절 뇌리에 선명한 선생님들이 있다. 중학교 1학년 담임이었던 송창헌 선생님. 그분은 숙직하는 날 밤 자주 부르곤 했다. 라면을 끓여 먹으며 애플 2 컴퓨터 프로그래밍을 같이 공부하거나, 내가 프로그래밍한 게임을 자랑하기도 했다. 밤하늘이 맑은 날이면 운동장 한가운데서 커다란 반사 망원경으로 달을 관찰했다.

고등학교 시절의 김선주 선생님. 첫째 날 "일본 놈들은 나쁜 놈들이죠."라는 파격적(?) 멘트로 수업을 시작하셨다. 일제 강점기 때 만들어진 일본식 어휘, 수업방식을 거부했던 것으로 기억한다. "뿌라스", "마이나스", "이코르"등 당연히 사용하던 일본식 읽기가 아닌 "더하기", "빼기"가 더 익숙하게 만들어주셨다. 그 영향으로 지금도 나는 플러스, 마이너스라고 말하기가 너무 어색하다. 중요한 물리 공식을 단 한 명의 낙오자도 없이 반 전체 아이들 모두 암기 미션(1번부터 마지막번까지 실시간으로 외우기)에 성공했던 수업이 가장 기억에 남는다. 그 학기 중간고사 물리과목은 거의 모든 아이들이 만점 혹은 만점에 육박하는 점수를 받기도 했다.

2학년 문과/이과를 정하는 시점에 주저 없이 이과를 선택했다. 비록 예체능으로 방향을 잡아 일찌감치 4B 연필과 물감을 묻히고 살았지만 인문계 고등학교에서 이과 출신 디자인 전공자는 거의 전무했던 것으로 기억한다. 그만큼 나에게는 물리에 대한 분야가 진심이었음을 증명한다. 

양자 역학 

이 세상의 모든 것은 원자로 이루어져 있다. 양자 역학은 '원자'의 운동을 기술하는 학문이다. 원자의 크기는 대략 1/10,000,000,000(백억분의 일) 미터로 매우 작다. 지구의 크기를 100원짜리 동전이라고 가정한다면 100원짜리 동전의 크기가 원자의 크기이다. 눈앞으로 지나가는 버스와 같이 눈으로 볼 수 있다면 어렵지 않게 기술할 수 있지만 눈으로 보이지 않기 때문에 움직임을 기술하는데 커다란 제약이 따른다. 눈으로 본다는 것이 무엇일까? 우리가 무엇인가를 관찰한다는 것은 반사된 빛을 보는 것이다. 빛은 파동과 입자, 두 가지의 성질을 동시에 가진다. 어떻게 두 성질을 동시에 갖고 있을까? 원자(양전하) 주위를 전자(음전하)가 공전하고 있는데 고전역학에 따라 전자기파를 발생하고 에너지를 사용하면서 충돌 후 소명되어야 하는데 왜 충돌하지 않을까? 등을 기존의 고전역학에서는 설명이 불가능했기 때문에 새로운 이론이 필요해서 등장한 학문이다. 결론은 이렇다.

눈으로 마주하는 모습과 미시세계의 양상은 완벽하게 다르다. 양자 역학을 통해 미시세계의 작동 방법을 완벽에 가깝게 예측할 수 있다. 그런데 그 차이점을 늘어놓으면 도저히 우리의 사고로는 이해를 할 수가 없다.

예를 들면 이런 것들이다. 원자 주위를 도는 전자의 정상 상태(라고 이름 붙인)의 궤도는 각각 불 연속적인 고유의 반지름을 갖고 그 중간이 없는 상태를 궤도의 양자화라고 한다. A 궤도와 B 궤도 사이는 없고, A에서 B궤도를 중간 단계 없이 순간 이동 하면서 빛을 흡수하고 방출하기 때문에 원자와 전자가 충돌하지 않는다. 양자는 그 띄엄 띄엄한 값을 갖는 물리량을 말한다. 마치 디지털 세계와 비슷하다. 하나의 궤도에서 사라져 다른 궤도에서 나타나는 현상을 양자 도약이라고 한다.

우리가 관측할 수 없는 세계, 양자 역학을 이해하는 사람이 있다면 그것을 새빨간 거짓말이라고 존경하는 물리학자 리처드 파인만께서 말씀하셨다.

신은 주사위 놀이를 한다 

1927년 코펜하겐에서 열린 제5차 솔베이 회의에서  아인슈타인은 양자 역학에 대해 "신은 주사위 놀이를 하지 않는다."라고 주장했다. 틀렸다. 세상(우주)이 만들어진 근본은 확률이며 다른 이론으로 설명이 불가능하다. 우리 몸속의 전해질의 성분은 바다와 같다. 즉 생명은 바다에서 왔으며 바다는 우주의 특정 확률로 생성된 물에서 시작되었다. 사진의 최소 입자가 RGB로 구성된 픽셀인 것처럼 생명의 근원은 수소 두 개와 산소 하나인 H2O다. 단순하다. 어떻게 만들어졌냐고? 확률이다. 신은 주사위를 굴렸고 그 확률로 우주가 무구한 세월에 걸쳐 지금의 지구의 생명에 도달했다.

시간은 흐르지 않는다 / 시간이 제로(Zero)인 세계 

2024년 QUANTUM TOKYO 전시는 미시적 세계를 다룬다. 아니 우주의 관점에서 나 스스로 입자가 되기로 했다. 나는 Quantum이다. 관측이라는 행위로 인해 양자의 세계는 결정된다. 두 양자가 아무리 먼 거리에 있더라도 하나의 상태가 관측이라는 행위를 통해 상태가 결정되면 다른 하나도 동시에 결정된다. 양자 얽힘에 의해 우주가 나를 관측하는 찰나 나는 셔터를 누르는 행위로 정해지는 것이며 무한에 근접한 확률로 눈앞의 장면들이 결정된다.

새벽 세시 신주쿠 가부키초의 피사체와 나는 우주적 확률로 조우하며 예측이 불가능한 불확정성의 원리로 각 RGB 입자들이 모여 거시적인 상태가 결정된다. 미시적 세계를 다루는 양자역학이 거시적 세계에 밀접하게 영향을 미치는 것과 같다. 현실의 모든 것들도 결국은 원자의 결합으로 이루어져 있다는 점에서 봤을 때 눈앞에 펼쳐진 현실 또한 필연적으로 미시세계의 성질에 영향을 받아야 하기 때문이다. 네 개의 챕터는 자연스럽게 내가 멈춘 시간의 흐름 기준으로 배열했다. 의도적인 순서의 뒤틀림은 있다. 보는 분들에게 선입견, 편견을 최소화 하기 위함이다.

나의 두 아이가 같은 시간 고통에 중첩되어있다. 이런 사진전 따위는 아무런 힘이 되지는 못하지만 녀석들을 믿고 흔들리지 않는 모습을 지속하는 것이 최선이라고 본다. 

진심을 담아 그들의 도약을 염원한다.

제로(Zero)의 세계에서  | 재의 귀인 | 권장윤

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