♤ 최첨단 물리학이 알아낸 이 세상의 진실
요즘 유행하는 오픈월드 게임은 고작 0과 1의 디지털 신호에 의해 전자전 게임이라는 방대한 세계를 작동하게 만들었다는 사실에 놀라게 됩니다. 하지만 이런 게임 속 세상의 모든 오브젝트들은 플레이어가 해당 오브젝트들을 관측할 수 있는 상태에서만 렌더링 될 뿐 실제로 관측 전에는 존재하지 않습니다. 그런데 만약 우리가 살고 있는 세상도 이와 같다면 어떨까요?
이 이야기가 허무맹랑하게 들릴 수 있지만, 문제는 이것이 단순한 상상이 아니라 실제로 양자역학의 세계에서 일어나고 있다는 사실입니다. 최첨단 물리학이 알아낸 바에 따르면 우주에 존재하는 입자는 관측 전까지 '양자 중첩' 이라는 상태에 있으며, 관측하는 순간 비로소 입자의 상태가 결정되는 데, 마치 우주가 우리가 바라볼 때만 렌더링되는 것처럼 보입니다.
20세기 초반 원자의 구성 요소인 원자핵과 전자를 발견해 낸 과학자들은 엄청난 난관에 부딪쳤습니다. 원자핵에 존재하는 전자의 궤도가 불연속적[불연속적 : 쭉 이어지지 않고 띄엄 띄엄 되어 있다. 양자역학에서는 전자가 특정 궤도에서만 존재하기에 전자의 위치가 불연속적이라고 함] 이라는 것이었습니다.
모든 원자속의전자 궤도는 매우 규칙적인 특정 위치에만 존재했으며, 이 말은 예를들어 전자의 궤도가 1->4로 이동할 때, 1->2.5->3.5 이런 식으로 이동하는 것이 아니라, 마치 디지털 세상처럼 1에서 4로 점프하여 이동한다는 것입니다. 이 중간 과정을 관측할 수 없다는 것은 매우 큰 미세테리입니다.
이에대해 닐스 보어는 전자가 이동하는 중간 과정을 관측할 수 없다는 이유만으로 중간 과정을 아예 지워버렸고, 양자 도약이라는 말로 이 중간 과정을 무시하였습니다.
당시까지만 해도 양자 도약이 생기는 이유는 우리의 관측 기술의 한계[과거 : 양자도약은 중간과정을 관측할 수 없는 기술적 한계일 뿐, 현재 : 양자도약은 매우 자연스러운 자연의 기본 법칙이다 ]로 여겨져서 양자역학을 불편하게 여기는 과학자들도 많았지만 놀랍게도 최신 물리학에 따르면 실제로 전자는 1->4로 이동할 때, 중간과정 없이 1에서 사라져서 4로 순간이동을 하며, 이런 현상은 마치 컴퓨터 시뮬레이션 프로그램에서 처리하는 방식과 매우 유사합니다.
뿐만아니라 양자역학이 알아낸 또 다른 놀라운 현상은 양자중첩이라는 현상으로 입자는 우리가 관측하기 전까지 입자가 아닌 그 입자가 취할 수 있는 모든 가능성이 중첩된 파동의 상태로만 존재하며, 우리가 관측하는 순간 무수한 가능성의 하나인 파동 중 한가지의 상태로 변한다는 것입니다.
다시 말해서 관측하기 전에는 그 상태로 존재하지 않는다는 것이며, 양자역학에서 관측[물질은 관측 전에 존재 가능한 모든 상태가 중첩되어 있다가 관측한 순간 그 중 한가지 상태로 확정된다. (관측 전에는 확정된 상태로존재하지 않는다)]이라는 행위는 단순히 실제 존재하는 어떤 현상을 확인하는 것이 아니라, 특정 현상을 만들어 내는 행위에 가깝습니다.
최근 신경과학의 흥미로운 발견 중 하나는 우리가 어떻게 사물을 볼 수 있는가 하는 것입니다. 단순히 생각하면 물체에 반사된 광자가 망막의 신경세포로 들어오고, 뇌가 그것을 해석했다고 볼 수 있겠지만, 놀랍게도 최신 연구결과에 따르면 그 반대입니다. 거의 대부분의 신호가 눈에서 뇌로 이동하는 것이 아니라, 뇌에서 눈으로 이동한다는 것입니다.
한마디로 뇌는 외부에서 들어오는 정보를 바탕으로 이미지를 만들어 내는 것이 아니라, 뇌가 보고 싶어하는 모습을 보도록 눈으로 신호를 보내는 체계에 가깝다는 것이 최신 신경과학이 예상[눈에서 뇌로 이동하는 신호보다 뇌에서 눈으로 이동하는 신호가 훨씬 많다] 하는 우리가 물체를 볼 수 있는 이유인 것입니다.
이 글은 베스트셀러 <시간은 흐르지 않는다>의 저자이자 세계적인 이론 물리학자인 카를로 로벨리의 3년 만의 신작 「나 없이는 존재하지 않는 세상」의 내용 중에서 인용하였습니다. 양자역학의 관측은 단순히 입자의 상태를 측량하는 것이 아니라, 입자의 상태를 결정짓는 매우 결정적인 행위로 여겨진다는 점에서 우리가 인식하는 우주는 우리가 관측하는 것과 매우 긴밀한 관계에 있다고 주장합니다.
마치 오픈월드 게임 속에서 특정 오브젝트가 렌더링되는 조건이 플레이어가 그 오브젝트를 관측할 수 있어야 하는 상황과 긴밀한 관계에 있는 것처럼 말입니다. 그러면 관측이란 과연 무엇일까요? 책 <나 없이는 존재하지 않는 세상> 에서는 양자역학에서 중요한 속성들인 양자도약, 양자중첩, 양자 얽힘 같은 현상들이 결과적으로 모두 관측의 결과라고 말합니다.
즉, 상호작용에 의해서만 이뤄지는 일들이며, 우주에 상호작용이 없다면 모든 입자가 중첩상태로 존재하여 입자가 존재하지 않고, 양자도약이 없어서 에너지 변화도 없는 상태가 된다는 것입니다. 그래서 상호작용이 없으면 이 세상이 존재할 수 없다고 이야기하고 있습니다. 사실 현실이라고 부르는 이 세계는 상호작용하는 실체들의 광대한 네트워크입니다.
사람이 돌을 던지고, 돌은 날아가 공기를 움직이고, 나무는 태양으로부터 산소를 만들고, 사람들은 공기를 마시고, 공기를 마신 사람들은 별울 보고, 지금 이 글도 읽게 됩니다. 이 세계는 끊임없이 상호작용하고 있으며, 지금이라는 이 순간의 상황을 형성하는 상호작용 과정에 있습니다. 전혀 상호작용을 하지 않는 대상이 있다면, 그것은 현상속에 존재하지 않는 것과 마찬가지라는 것이 카를로 로벨리의 주장입니다.
양자역학 이전에는 모든 입자들과 물체들의 속성은 관측과는 관계없이 별개로 존재하는 것으로 여겨졌지만, 양자역학에 따르면, 상호작용 때문에 존재할 수 있다는 것이 세상의 본질이라는 것입니다. 관측(상호작용)은 물질의 상태를 확인하는 행위가 아니라 물질의 상태를 결정하고 우주를 형성하게 만드는 존재의 작용입니다.
마치 오픈월드 게임에서 캐릭터가 해당 위치로 이동했다는 상호작용이 없다면 그 지역의 오브젝트들이 존재하지 않는 것처럼, 이 세상이 어찌보면 카를로 로벨리의 책 제목처럼, 나 없이는 존재하지 않는 세상이 아닐까요?
☞ 여기에 오시는 모든 분들이 최첨단 물리학이 알아낸 지구별 세상의 진실을 깨달으시며 영적 성숙의 세계로 옮아가시기를 기원드리겠습니다. 읽어 주셔서 감사합니다.