신기한 양자역학

닐스 보어는 "양자역학을 접하고도 놀라지 않는 사람은 그것을 제대로 이해하지 못한 사람이다"라고 말했다. 닐스 보어는 왜 이런 말을 했을까?

 

양자역학 이론에서 물질은 확률적으로 존재한다. 지금 눈 앞에 과자가 있다고 가정하자. 그 과자는 원자로 구성되어 있다. 그리고, 그 원자는 양자역학 이론에 의하면 확률적으로 존재한다. 간단하게 이야기하면 과자의 원자들이 다음 그림과 같은 가우스 분포를 이룬다는 말이다. 

위의 가우스 확률분포 그래프에서 x축은 위치를 나타내고 y축은 입자가 나타날 확률을 의미한다. 여기서, 원점 0은 현재위치이다. 이 그래프에서 중요한 것은 x가 엄청나게 큰 수가 되어도 확률 p는 절대 0 이 되지 않는다는 것이다. x축의 값은 현재 위치에서의 거리인데 현재위치에서 100km가 되어도 p는 매우 작은 수이지만 0은 아니라는 것이다.

 

이것이 의미하는 것은 눈앞에 있는 과자의 원자가 어느 짧은 순간 지구 반대편에서도 잠시 존재할수도 있다는 것이다. 또는, 다른 은하계에 과자 원자가 잠시 있다가 올수도 있다는 것이다. 보통 사람들은 너무 말도 안되는 이야기라고 생각할 수 있는데 물리학자들은 대부분 이러한 것을 확고히 믿고 있고, 실험으로도 어느정도 증명되었다.

 

 

이와 같은 원리로 벽도 통과할 수 있다. 인간은 원자로 구성되어 있고 원자는 벽을 통과할 수 있으니 사람도 벽을 통과할 수 있다. 다만 원자하나가 벽을 통과하는 것도 확률이 매우 낮은데 인간을 구성하는 모든 원자가 동시에 벽을 통과하는 것은 천문학적으로 낮은 확률이 된다. 하지만, 이론적으로 가능은 하다.