우리는 양자역학의 지배에서 벗어난 적이 없다는 사실은 많은 분들께 낯설게 들릴 수 있습니다. 일반적으로 양자역학은 전자나 원자처럼 눈에 보이지 않는 아주 작은 세계를 설명하는 물리학 이론으로 알려져 있습니다. 이로 인해 양자역학은 실험실이나 연구실 안에서만 의미를 갖는 학문이라고 오해되기도 합니다. 그러나 실제로 양자역학은 우리가 일상에서 경험하는 모든 물질의 성질을 결정하는 근본 이론입니다. 물체가 단단함을 유지하는 이유 전기가 흐르는 방식 반도체가 작동하는 원리 등은 모두 양자역학적 법칙에 의해 설명됩니다. 즉 양자역학은 특별한 상황에서만 등장하는 이론이 아니라 우리가 살아가는 세계의 기본적인 작동 원리라고 할 수 있습니다.
우리는 일상에서 물체의 움직임을 설명할 때 고전역학을 사용합니다. 공이 떨어지고 자동차가 움직이며 사람이 걷는 현상은 모두 고전역학으로 충분히 설명됩니다. 이 때문에 고전역학이 세상을 설명하는 완전한 이론이라고 생각하기 쉽습니다. 하지만 고전역학은 물체가 매우 작아지는 경우에는 정확한 설명을 제공하지 못합니다. 전자와 같은 입자는 고전역학의 법칙을 따르지 않기 때문입니다. 이때 등장하는 이론이 바로 양자역학입니다. 양자역학은 고전역학을 부정하는 이론이 아니라 고전역학을 포함하는 더 넓은 이론 체계입니다. 물체가 클 때는 양자역학의 효과가 평균화되어 고전역학처럼 보일 뿐입니다. 우리가 고전적인 세계에 살고 있다고 느끼는 이유조차도 양자역학의 결과라는 점입니다.
우리가 의자에 앉아 있을 수 있는 이유를 생각해보면 양자역학의 역할을 쉽게 이해할 수 있습니다. 우리 몸과 의자를 구성하는 원자들은 서로 완전히 밀착되어 있지 않습니다. 그럼에도 불구하고 우리는 의자를 뚫고 떨어지지 않습니다. 이는 전자와 같은 입자들이 동일한 상태에 동시에 존재할 수 없다는 양자역학적 원리 때문입니다. 이 원리로 인해 물질은 서로를 밀어내며 단단한 성질을 갖게 됩니다. 또한 스마트폰 컴퓨터 통신 장비에 사용되는 반도체 기술 역시 양자역학을 기반으로 발전했습니다. 트랜지스터의 작동 원리 전자의 에너지 준위 조절은 모두 양자역학 없이는 설명될 수 없습니다. 양자역학은 이론에 머무르지 않고 이미 우리의 생활 전반에 깊이 적용되어 있습니다.
결론적으로 우리는 양자역학의 지배에서 벗어난 적이 없다는 말은 과장이 아닙니다. 양자역학은 눈에 보이지 않는 미시 세계를 설명하는 학문이지만 그 결과는 거시적인 현실로 나타납니다. 고전역학적으로 보이는 일상의 현상들조차도 그 근본에는 양자역학이 존재합니다. 양자역학이 어렵게 느껴지는 이유는 우리의 경험과 직관이 그 세계에 익숙하지 않기 때문이지 이론이 현실과 동떨어져 있어서가 아닙니다. 우리는 인식하지 못한 채로 항상 양자역학이 지배하는 세계 속에서 살아가고 있습니다.
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