전자는 왜 두 곳에 동시에 있는가
전자는 왜 두 곳에 동시에 있는가 — 나는 이 실험을 알고서, 본다는 행위가 결백하지 않다는 사실에 오래 머물렀다. 우리가 무언가를 들여다보는 순간, 그것은 이미 들여다보기 전과 다른 것이 된다. 사람도 그러하지 않던가. 누가 지켜보는 자리에서의 나와, 아무도 없을 때의 나는 같지 않다. 한 사람을 안다고 말할 때, 우리는 그가 우리에게 보여준 한 면을 아는 것일 뿐, 그가 가질 수 있었던 모든 가능성을 아는 것은 아니다. 자연은 우리에게 일러준다. 묻기 전까지, 세상은 우리가 정한 것보다 훨씬 많은 모습으로 열려 있다고.
문이 두 개 있고, 한 사람이 그 앞을 지난다면 둘 중 하나로만 들어갈 수 있다. 너무도 당연한 일이다. 그런데 전자라는 작은 알갱이 하나를 두 개의 틈으로 보냈더니, 마치 두 틈을 동시에 지난 것처럼 행동했다. 하나가 어떻게 두 곳을 한꺼번에 지날 수 있는가.
1801년 토머스 영은 빛이 알갱이인가 물결인가를 두고 다투던 시대에, 두 개의 가는 틈에 빛을 통과시켜 보았다. 벽에는 밝고 어두운 줄무늬가 번갈아 나타났다. 두 틈에서 나온 물결이 서로 만나, 마루끼리는 더 높아지고 마루와 골이 만난 곳은 사라진 것이다. 빛은 물결이었다. 그렇게 결론이 난 듯했다. 그러나 한 세기 뒤, 그 자리에 빛 대신 전자 하나를 세우자 모든 상식이 무너지기 시작했다.
전자를 한 번에 하나씩, 아주 천천히 두 틈으로 쏘았다. 알갱이가 하나씩 가니, 벽에는 점이 하나씩 찍혀야 마땅했다. 그런데 점들이 쌓이고 쌓이자, 그 자리에 빛과 같은 줄무늬가 떠올랐다. 혼자 간 전자 하나가, 두 틈을 동시에 지나 제 자신과 간섭한 것이다. 더 놀라운 것은 그다음이었다. "어느 틈으로 갔나" 보려고 관측 장치를 켜자, 줄무늬는 사라지고 전자는 얌전히 한 틈으로만 지났다. 보지 않으면 둘, 보면 하나. 자연은 우리가 묻는 방식에 따라 다른 얼굴을 보였다.
- 양자컴퓨터는 바로 이 "동시에 여럿"의 성질을 셈에 쓴다. 한 번에 한 길씩 풀던 문제를 여러 길로 한꺼번에 더듬는다.
- 우리 눈의 망막이 별빛을 알아채는 일도, 빛알 하나가 분자에 닿느냐 마느냐의 양자적 사건에서 시작된다. 가장 작은 세계의 규칙이 우리 감각의 첫 문턱에 있다.
- 레이저, LED, 휴대전화 속 반도체 — 일상의 거의 모든 전자기기가 이 미시 세계의 규칙 위에서 작동한다. 상식에 어긋나는 자연이, 우리 삶을 떠받친다.
나는 이 실험을 알고서, 본다는 행위가 결백하지 않다는 사실에 오래 머물렀다. 우리가 무언가를 들여다보는 순간, 그것은 이미 들여다보기 전과 다른 것이 된다. 사람도 그러하지 않던가. 누가 지켜보는 자리에서의 나와, 아무도 없을 때의 나는 같지 않다. 한 사람을 안다고 말할 때, 우리는 그가 우리에게 보여준 한 면을 아는 것일 뿐, 그가 가질 수 있었던 모든 가능성을 아는 것은 아니다. 자연은 우리에게 일러준다. 묻기 전까지, 세상은 우리가 정한 것보다 훨씬 많은 모습으로 열려 있다고.
