저는 언제부터인지는 몰라도 양자론에 관심이 있습니다.
그런데 정작 양자론에 대해 정확히 알지 못해서 이 잡지를 보게 되었는데
아주 친절하게 설명이 되어있더라고요.
물론 좀 안 좋은 점도 있어습니다.
양자론에 전혀 관련이 없는 것 같은 틀린 이론을 내세웠던
일본인 과학자를 현대 원자 모형의 토대를 다졌다고 중요하게 다룬다는...
뭐, 일본 뉴턴프레스가 만들어서 그렇겠죠.
그 점만 빼면 다 괜찮은데 말이죠.
그런데 양자론이란 무엇일까요?
양자론은 미시세계를 다루는 이론으로 파동과 입자의 성질을 동시에 가지는
양자에 대한 이론입니다.
대표적인 양자로는 광양자(광자), 전자, 뭐 그리고 기타 등등
대부분의 미립자는 양자라 봐도 상관이 없긴 합니다만
광자와 전자가 주로 소개되고 있습니다.
그런데 이 사실을 어떻게 알았냐 하면, 실험을 통해서 알았다고 합니다.
광자와 전자가 파동이라는 사실은 이중슬릿실험을 통해서
광자가 입자라는 사실은 광전효과를 통해서, 전자가 입자라는 것은 음극선 실험을 통해서
알려지기는 했으나 우리는 이것을 상상하기 힘듭니다.
보통 파동이라는 것은 매질의 진동이 퍼져나가는 것이라고 생각하면 되는데
매질이 없는 전자기파(빛)과 전자는 그 입자가 꼬불탕하게 움직이는 것도 아니고
여러개의 전자나 광자가 진동하는 것도 아니고....
저는 상상하지 못하겠습니다.
어쨌든, 이 책에서 가장 인상깊게 읽었던 것이 이중슬릿실험이에요.
이중슬릿실험에서는 벽이나 판자를 준비해서
제일 앞에는 슬릿(좁은 틈)이 1개 있는 것을, 그 뒤에는 슬릿이 2개 있는 것을 놓습니다.
그리고 그 뒤에는 스크린 혹은 전자의 실험일 경우 사진 필름이나 형광판을 놓습니다.
이제 슬릿이 1개 있는 곳에서 광원을 두거나 전자총으로 전자를 쏩니다.
그렇게 되면 스크린에 간섭무늬가 나타납니다.
그러니까 파동의 성질 중 하나가 좁은 틈이 있을 경우 회절이 됩니다.
그래서 슬릿을 지나면서 회절이 되다보니까 그것이 스크린에 도달했을 때 간섭을 하게 되어
파동의 마루와 마루, 골과 골이 만나는 곳은 진폭이 2배가 되어서 스크린이 밝아지지만
마루와 골이 만날 경우 파동이 상쇄되어 스크린은 어두운 채로 있습니다.
그러면 밝고 어두움이 그라데이션으로 반복되는 간섭무늬가 생기죠.
음...설명이 좀 허접하나....
(그림이 없어서 그렇다고 자가 위안을 한 후....)
전자의 경우는 이 전자가 두 번째 판에서 어디 슬릿을 지날지 궁금해서
전자를 검출하는 기계를 달면 간섭무늬라 나타나지 않습니다.
왜 그럴까요?
이것은 미립자가 거시적인 물체와 만나면 파동이 수축해서 그렇다는데
그 이유는 밝혀지지 않았다네요.
하여간....상식선에서는 이해가 안 가는 내용일지 모르겠습니다.
그렇지만 이 양자론 덕분에 많은 좋은 것들을 개발할 수 있었고
앞으로도 그럴 수 있을거라 의심치 않습니다.
그래서 이 책은 미래를 위해 읽어두는 것도 좋을 듯하네요.