어떤 때에는 자연의 심연을 바라보면서 무엇이 물리학의 본질인지, 어떤 원칙이 이 세상을 지배하는지 생각에 잠기곤 합니다. 이러한 주제를 탐구하면서 많은 학자들이 다양한 이론과 실험을 통해 지식의 경계를 넓혀왔지요. 특히 양자역학은 물리학의 근본적인 질문에 대한 답을 제공하는 열쇠로 자리매김하고 있습니다.
"Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality be Considered Complete?"라는 제목의 논문에서 Albert Einstein, Boris Podolsky, 그리고 Nathan Rosen은 양자역학의 완전성에 의문을 제기합니다 (Einstein, A., Podolsky, B., & Rosen, N., 1935). 이들은 양자역학이 물리적 현상을 정확히 설명할 수 없다고 주장하면서, '은연성'이라는 개념을 도입하게 되었습니다. 이 논문에서 사용된 예시는 두 개의 얽힌 입자를 다루는 것이었습니다. 이 입자들이 어떻게든 상호작용을 통해 얽힌 상태에 놓이면, 하나의 입자의 상태가 바뀌면 다른 하나의 상태도 즉시 바뀝니다. 이러한 현상은 고전 물리학에서는 설명할 수 없는 현상이었습니다.
Einstein, Podolsky,와 Rosen은 이러한 은연성 현상이 양자역학의 불완전함을 보여준다고 주장했지만, 이후의 연구에서는 이러한 은연성이 양자역학의 본질적인 부분임이 입증되었습니다. 이로 인해 양자역학은 단순히 입자와 파동에 대한 이론을 넘어서, 우리가 이해할 수 있는 현실의 근본적인 구조에 대한 이론으로 자리잡게 되었습니다.
양자역학의 흥미로운 점 중 하나는, 이를 이해하려면 우리의 직관을 뛰어넘어야 한다는 것입니다. 일상 생활에서는 상식적으로 이해되지 않는 많은 현상들이 양자역학에서는 자연스러운 현상으로 설명됩니다. 입자가 여러 경로를 동시에 지나는 '양자 중첩', 입자가 거리를 두고도 서로 영향을 미치는 '양자 얽힘' 등이 그 예입니다.
물리학이 탐구하는 세계는 광대하고, 양자역학만이 모든 것을 설명할 수 있는 것은 아닙니다만, 양자역학은 현대 물리학의 중심에 자리하고 있습니다. 그 이유는 양자역학이 제시하는 여러 현상과 원칙이 다양한 분야에서 응용되고 있기 때문입니다. 나노기술, 반도체, 신약 개발 등에서 양자역학의 원칙이 활용되고 있습니다.
그래서, 양자역학은 단순히 이론적인 물리학의 한 분야를 넘어, 인류의 미래와 직결된 중요한 학문으로 자리잡았습니다. 물리학이 단순히 이론적인 문제에만 관심을 가지는 것이 아니라, 실용적이고 현실적인 문제 해결에도 이바지하고 있음을 이로써 알 수 있습니다. 이러한 점에서, 양자역학과 물리학은 우리 인류가 앞으로 나아가야 할 길을 제시해주고 있는 것이라고 할 수 있지요.