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과학에서 수소가 차지하는 비중은 어마어마합니다. 그것은 수소원자가 가장 흔한 원자이기도 하지만, 수소원자의 구조때문이기도 하죠. 수소원자는 원자핵 하나와 전자 하나가 모여서 이루어진 것으로 가장 심플한 구조입니다. 그래서 원자핵이나 전자에 관한 이론들을 검증할 수 있는 일종의 시금석이 됩니다. 실제로 수소 원자의 실험에서 나온 0.26% 오차는 전세계 물리학자들을 당황시켰지요.

제가 이번에 가장 놀라웠던 것은 "양자화된 공간"이었습니다. 슈테른-게를라흐 실험에 나온 것인데, 은 입자들을 레이저처럼 쏘고 자기장을 통과시키는 실험입니다. 대부분 물리학자들은 은입자가 자기장을 통과하면 마치 빛이 프리즘을 통과하는 것처럼 연속적인 선으로 보일 것이라 예상했죠. 하지만 실험의 결과는 놀라웠습니다. 연속적 선이 아니라 두 개의 점으로 수렴되었습니다. 

결국 원자들이 이동할 수 있는 길이 정해져 있다는 결과였고, 양자론을 믿지 않았던(혹은 편리한 계산을 위한 가정 정도로 이해했던) 물리학자들로 하여금 양자론이 사실이라고 믿게 했습니다. 

양자화된 공간은 공간에 대한 우리의 생각을 되짚어보게 합니다. 우리는 공간을 어떻게 생각할까요? 일단 물체가 있는 것이 공간이고, 물체를 치워도 그만큼 있는 텅 빈 것이 공간이라 여깁니다. 채워져있거나 비어있거나 하죠. 

우리에게 공간은 연속적으로 펼쳐져 있습니다. 그래서 공간 속에서 어디든 자유롭게 갈 수 있습니다. 하지만 이 실험처럼, 원자에게는 그렇지 않습니다. 공간 자체가 길처럼 정해져있습니다. 기차가 철로를 벗어날 수 없는 것처럼,

양자 역시 공간에 묶여있습니다. 이런 상황에서는 공간은 텅 비어있지 않고 반대로 우리를 제약하고 있는 것 같습니다. 

그런데 또 반대로 생각하면, 더욱 편하게 만들기도 하더군요. 여기서 다른 공간으로 이동할 때 중간의 연속적인 지점들을 거치도 않아도 되잖아요. 공간이 양자화 되어있다는 것은 늦잠을 자서 지각을 했을 때, 현관문을 열면 바로 교실이란 얘기가 되겠지요. 아, 그럼 그것까지 고려해서 더 늦잠자려나 ㅋㅋ

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◎ 막스 플랑크 .. 빛이 가진 에너지는 양자화 되어 있다.

◎ 아인슈타인 .. 빛 그 자체가 양자다. 

◎ 구조론 .. 공간이 양자다.

제가 무슨 이야기만 하면 '니가 몰라서 그런 소리 하는데 학계에 50년 전에 이미 알려져 있던 이야기다'고 면박주는 사람이 많았는데.. 그런 소리 한 두번 들은건 아니고. 근데 검색해보니 과연 '공간이 양자다'라는 말이 나오네요. 

중요한건 구조론은 실험으로 알아낸게 아니고 선험적으로 구축한 거라는 거죠. 이론이 만들어진 경로가 다릅니다. 여러번 이야기 했지만 .. 공간이 양자다.. (이런 표현은 처음 사용함)는 아이디어는 17살때 제논의 궤변에서 얻은 힌트입니다.

'발이 빠른 아킬레스는 한 걸음 앞선 거북이를 이길 수 없다.' 여기서 무한대 개념이 나옵니다. 추월하려면 무한대 분의 1의 지점을 통과해야 하는데 그건 없다는 거죠. 이를 극복하는 방법은? 아킬레스는 가지 않았다고 정하면 됩니다. 아킬레스가 간게 아니라 공간이 온거지요.

공간이 양자라는 말은 최소 공간단위 1, 시간단위 1이 있으며 그것보다 작은 크기는 없다는 말입니다. 0.5공간은 없으므로 아킬레스는 거북이를 추월할 필요가 없어집니다. 모든 운동은 대칭에 의해 성립하고 대칭의 파트너는 이미 한 걸음 앞에 있어야 하기 때문이죠. 즉 0.5는 없고 아킬레스가 1을 갈때 상대방도 1을 와야 하는 것입니다. 

교류전기는 순간 전압이 제로가 됩니다. 1초에 72번 극을 바꾸기 때문입니다. 그러므로 감전사 당할 위험이 낮아지죠. 직류는 바로 사망. 극을 바꾸는 순간에 전압이 떨어지듯이 영화필름이 1초에 30번 돌아갈 때 그 사이에 멈추듯이 운동 제로상태가 됩니다.

즉 공간 상을 비행하는 아무리 빠른 속도라도 일정한 제로상태, 정지상태를 가진다는 말입니다. 1칸을 움직일때마다 대칭을 만들어야 하기 때문입니다.