[전문가 Q&A] 양자란 무엇인가

중앙일보

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문)양자란 무엇인가.

- 돌맹이처럼 눈에 보이는 입자는 아니다. 우리 주변의 물질이나 빛 등이 점이나 다발 형태로 뚝뚝 끊어져 작용하는 에너지를 말한다. 양자는 1.2.4 등 정수로만 나타나고, 2.5, 3.7 등 소수로는 존재할 수 없다.

문)누가 처음 개발했나.

- 개발했다기 보다는 제안했다. 1900년 10월 19일 막스 플랑크가 내부가 까맣게 칠해져 모든 빛을 흡수할 수 있다는 ''흑체'' 내의 열에너지 등의 현상을 설명하려다 막히자 이같은 양자를 가정해 문제를 해결했다. 양자론의 첫 포문이다.

문)양자역학은 한사람이 만들었나.

- 양자역학은 플랑크.아인슈타인.보어.파울리.하이젠베르크.슈뢰딩거.디랙 등 수많은 과학자들이 만들어 낸 공동 작품이다. 계속 새로운 이론이 추가되고 있다.

문)광양자란 무엇인가.

- 빛이 연속적인 파동이 아니라 알갱이와 같은 입자로 이루어져 있다는 주장으로 아인슈타인이 1905년 처음으로 제안했다. 하지만 빛이 입자라고 해서 그것이 바둑알처럼 정지 질량을 가지고 있는 것은 아니다. 빛은 정지 질량이 없으면서도 에너지 다발의 형태를 띠면서 물질에 영향을 미친다.

문)빛을 왜 입자이면서 파동이라 하는가.

- 빛 파장이 작을 때는 입자의 성질을 띠며 파장이 크면 파동의 성질을 띠기 때문이다. 두가지 성질을 갖는 것은 전자도 마찬가지다.

문)양자역학에 의하면 우리는 세계를 불확실하게 이해할 수밖에 없다고 하는데, 그렇다면 우리는 자연에 대한 완전한 이해를 포기해야 한단 말인가.

- 자연을 아주 무한히 작은 크기 안에서는 어쩔 수 없이 불확실하게 볼 수밖에 없다는 뜻이다. 육안으로 보는 우리 주변에서는 이런 불확실성은 현저하게 줄어들기 때문에 자연을 통제하며 이해할 수 있다.

문)양자투과 효과란 무엇인가.

- 양자역학에 의하면 에너지 장벽보다 낮은 에너지를 가진 입자도 이 장벽을 넘을 수 있다. 즉 1m 밖에 뛰지 못하는 꼬마도 2m 높이의 장대를 넘을 수 있는 것이다. 양자역학의 세계에서는 현실 세계에서 불가능한 것도 확률적으로는 가능하다.

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