김상욱의 양자 공부 (김상욱 교수)

 

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책명 : 김상욱의 양자 공부

지은이 : 김상욱

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나의 몸과 우주는 텅텅 비어 있다!!

 

나의 몸을 비롯해 세상의 모든 물체는 수없이 많은 원자로 구성되어 있다. 그 원자는 원자핵과 전자로 구성되어 있다. 그 원자의 크기를 부산시 전체의 크기라 할 것 같으면 그 속에 농구공 하나의 크기가 핵과 전자이다.

 

그래서 원자의 속은 텅 비어 있을 정도이다. 이러한 원자들로 구성되어 있는 우리 인간의 몸도 텅 비어 있다. 비록 피부와 근육과 딱딱한 뼈가 만져진다 해도 말이다. 인간과 우주는 사실 텅텅 빈 존재이다.

 

현대 물리학의 핵심은 양자역학이다. 원자의 세계에서 일어나는 현상을 설명하는 것이 양자역학이다. 특히 전자의 성질을 파악하는 것이 요체다. 어떤 때는 전자가 입자라고 했다. 또 어떤 때는 파동이라 했다. “코펜하겐 해석”의 입장은 전자는 빛(광자)과 마찬가지로 입자와 파동의 성질을 동시에 지니고 있다.

 

이 양자역학을 바탕으로 우리가 너무도 당연하게 여기는 컴퓨터나 TV, 스마트폰, 카드 결제의 기능이 가능해졌다.

 

그래서 어쩌라고? 원자를 알아야 한다고? 눈에도 보이지 않는 전자가 입자인지 파동인지 알아야 한다는 말인가 하고 물으면 잠시 멍해진다. 하하

 

물리학자들은 전자가 입자이다, 혹은 파동이다, 하면서 그것을 증명해 왔다. 보어는 전자가 입자이면서 파동이기에 상보성을 주장하였다. 하이젠베르크는 불확정성의 원리에 기반을 둔 행렬 역학 방정식으로 유명하다. 슈뢰딩거는 전자가 갖는 파동성에 입각하여 파동이 확률적으로 나타난다는 파동 방정식을 만들었다.

 

2019년 구글이 양자 컴퓨터를 구현했다. 양자 역학의 핵심인 양자 중첩을 이용하여 양자 컴퓨터로 계산하면 고전 컴퓨터로 1만 년 걸릴 문제를 불과 200초 만에 풀어냈다. 양자컴퓨터는 오늘날 학계가 아니라 기업이 주도하고 있으며, 미국보다 중국이 더 많은 투자로 앞서가고 있다.

 

양자 생물학은 철새의 비행도 설명한다. 철새가 지형지물이 하나도 없는 바다 한가운데서 어떻게 방향을 찾아가는지를 설명한다. 양자 역학은 인간의 의식을 이해하는데도 중요하다,고 1989년 물리학자 펜로즈는 “황제의 새 마음”에서 주장하였다.

 

양자 역학에서는 측정이 중요하다. 입자성과 파동성은 전자가 둘로 나뉠 때가 아니라 측정할 때 결정된다. “달을 보지 않으면 달은 없는 것인가?” 측정이 있기 전에는 아무 것도 없다. 아니 측정이 대상을 만든다. 그렇다면 우주에는 실체나 본질은 없다. 질문과 답, 측정과 정보만이 있을 뿐이다.

 

어떤 사찰에 깃발이 게양되어 바람에 날리고 있었다. A스님이 말했다. “깃발이 움직이고 있군.” 이 때 B스님이 말했다. “아니다, 바람이 움직이는 것이다.” 이 때 큰스님이 지나가면서 말했다. “그것은 바람이 움직이는 것도 아니고, 깃발이 움직이는 것도 아니다. 스님들의 마음이 움직이는 것이다.”

 

요즘 내가 관심을 갖고 공부하고 있는 불교 철학과 양자 역학은 어떤 비슷한 점을 가지고 있을까?

 

반야심경의 핵심은 “오온이 공한 것을 비추어 보고 온갖 고통에서 건넜다.”이다. 2565년 전에 부처님이 터득한 경지는 참으로 대단하다. 물질이 텅 비어 있음을 알았다.

 

“색즉시공 공즉시색” 물질은 빈 것과 다르지 않고, 빈 것이 물질과 다르지 않다. “진공묘유” 텅 비어 있지만 묘한 것으로 가득 차 있다. 물론 그것을 통해 부처님은 탐욕과 갈등을 버려라는 말이었을 것이다.

 

이 책을 읽으며 나는 과학과 철학, 불교의 관점을 비교하면서 관찰하는 재미가 짭짤했다. 하하

 

우주의 본질은 무엇인가? 우리는 “매트릭스”라는 또 하나의 세상에 살고 있을 뿐인가? 실재가 무엇이며 이해가 무엇인가? 개념이냐 어휘냐? 양자 역학이 던지는 질문들이 하나같이 철학과 맞닿아 있다.

 

이 책 다음으로 김상욱 교수가 쓴 “떨림과 울림”이라는 책을 이미 구입해 놓았다.

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1925.12. 아인슈타인이 보어와 토론하는 모습

 

 

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맛집 소개할게요!!

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