에르빈 슈뢰딩거가 양자역학을 조롱한 이유

슈뢰딩거는 자신이 세운 이론을 고양이로 흔들었다

슈뢰딩거의 고양이는 양자역학을 설명하려고 만든 귀여운 예시가 아니었어요.

오히려 그는 이렇게 말하고 싶었던 겁니다.

"잠깐, 우리 이 이론을 그대로 믿으면 너무 이상한 곳까지 가는 것 아니야?"

이건 시험 문제를 만든 교사가 채점하다가 자기 문제에 항의하는 장면과 비슷해요.

에르빈 슈뢰딩거는 양자역학을 세운 핵심 인물입니다.

양자역학은 아주 작은 세계, 그러니까 원자와 전자 같은 것들이 어떻게 움직이는지 설명하는 물리학이에요.

그런데 1935년, 그는 논문에서 상자 하나를 꺼내 듭니다.

그 상자 안에는 고양이가 있어요.

그리고 양자역학의 규칙을 아주 크게 키워서 적용하면 이상한 결론이 나옵니다.

상자를 열어보기 전까지 고양이는 살아 있는 상태와 죽은 상태가 겹쳐 있다는 거예요.

이 말은 "고양이가 반쯤 죽었다"가 아닙니다.

커피가 식어가는 중이라는 뜻도 아니에요.

마치 휴대폰 알림을 열기 전까지 좋은 소식과 나쁜 소식이 동시에 떠 있는 것처럼 다루자는 겁니다.

슈뢰딩거는 바로 그 지점이 불편했어요.

작은 전자에게는 이상한 계산이 통할 수 있어요.

하지만 그 계산을 고양이에게까지 끌고 오면, 우리는 너무 이상한 말을 하게 됩니다.

그래서 고양이는 설명용 마스코트가 아니었어요.

그것은 슈뢰딩거가 양자역학 해석을 향해 던진 날카로운 질문이었죠.

"이게 정말 현실을 말하는 방식이 맞아?"

1926년 파동방정식이 원자의 세계를 새로 그렸다

그는 원자를 들여다본 것이 아니라 원자가 남기는 파동의 질서를 계산했어요.

이게 진짜 놀라운 지점입니다.

보이지 않는 와이파이 신호를 눈으로 보는 대신, 신호의 세기와 흐름을 지도로 그려내는 일과 닮았거든요.

1926년, 슈뢰딩거는 파동방정식을 발표합니다.

파동방정식은 전자가 어디로 움직이는지 딱딱한 공처럼 계산하는 방식이 아니에요.

전자를 물결처럼 보고, 그 물결이 어떤 모양으로 퍼지는지 계산하는 수식입니다.

당시 사람들은 원자 안을 직접 볼 수 없었어요.

현미경으로 들여다보면 전자가 작은 구슬처럼 돌아다니는 장면이 보이는 시대가 아니었습니다.

그래서 슈뢰딩거는 질문을 바꿉니다.

"전자가 어디에 있지?"가 아니라 "전자가 만들 수 있는 파동의 모양은 무엇이지?"

이 변화가 컸어요.

마치 보이지 않는 음악을 악보로 바꾼 것과 같았습니다.

소리는 눈에 보이지 않지만, 진동의 질서를 알면 어떤 음이 울리는지 알 수 있잖아요.

원자도 그렇게 다룰 수 있다고 본 겁니다.

그래서 슈뢰딩거의 방정식은 원자 세계를 새로 그렸어요.

단단한 태양계 모형이 아니라, 흔들리고 퍼지고 겹치는 세계가 나타났습니다.

하지만 바로 그 성공 때문에 문제가 생겼어요.

전자를 파동처럼 다루면 계산은 잘 됩니다.

그런데 그 파동이 현실에서 무엇을 뜻하느냐고 묻는 순간, 고양이 상자가 다시 열리기 시작합니다.

노벨상 수상자는 전쟁의 유럽을 떠나 더블린으로 갔다

노벨상은 슈뢰딩거에게 안전한 연구실을 보장해주지 못했어요.

이건 정말 이상하게 들립니다.

세계가 인정한 과학자도 시대가 흔들리면 책상 하나 지키기 어려웠습니다.

1933년, 슈뢰딩거는 노벨물리학상을 받습니다.

노벨물리학상은 물리학에서 가장 큰 공로를 세운 사람에게 주는 상이에요.

오늘로 치면 전 세계가 "이 사람은 시대를 바꿨다"고 도장을 찍어주는 일입니다.

하지만 유럽은 조용하지 않았어요.

나치 독일이 힘을 키우고 있었습니다.

나치 독일은 독재 정치와 폭력으로 사회를 장악한 정권이에요.

과학자에게도 그 압박은 예외가 아니었습니다.

연구는 칠판 앞에서만 이루어지지 않아요.

어디에 살 수 있는지, 어떤 학교가 받아주는지, 어떤 정치적 분위기 속에서 말할 수 있는지가 모두 연구의 조건이 됩니다.

슈뢰딩거는 그 조건이 무너지는 것을 봤습니다.

게다가 오스트리아가 독일에 병합되는 혼란도 이어집니다.

오스트리아 병합은 오스트리아가 나치 독일의 영향 아래 들어간 사건이에요.

그에게 고향과 연구실은 더 이상 단순한 장소가 아니었습니다.

선택을 요구하는 공간이 되었죠.

결국 그는 자리를 옮깁니다.

그리고 1940년, 더블린 고등연구소로 갑니다.

더블린 고등연구소는 아일랜드에 세워진 연구 기관으로, 과학자들이 깊은 연구를 이어가도록 만든 곳이에요.

이 장면은 조용하지만 세게 남습니다.

노벨상 메달을 가진 사람이 여행 가방을 들어야 했다는 사실.

양자역학을 흔든 머리도, 전쟁과 정치 앞에서는 피할 곳을 찾아야 했다는 사실.

말년의 슈뢰딩거는 생명의 비밀을 물리학에 물었다

슈뢰딩거는 원자만이 아니라 생명이 어떻게 자기 모습을 보존하는지도 묻고 있었어요.

고양이의 역설로 유명한 물리학자가 이번에는 생명에게 질문을 던진 겁니다.

"몸속에는 대체 어떤 지시문이 들어 있길래, 생명은 자기 모습을 이어갈까?"

1944년, 그는 《생명이란 무엇인가》를 냅니다.

이 책은 유전의 물질적 원리를 물리학의 눈으로 묻는 강연집이에요.

쉽게 말해, 부모의 특징이 자식에게 전해지는 일을 원자와 질서의 문제로 다시 본 겁니다.

여기서 중요한 건 생명을 신비한 안개처럼 두지 않았다는 점이에요.

슈뢰딩거는 생명을 정보와 질서의 문제로 바라봤습니다.

오늘식으로 말하면, 몸속 어딘가에 생명의 지시문이 암호 파일처럼 저장돼 있다는 생각에 가까워요.

그 당시에는 이 질문이 꽤 대담했습니다.

물리학자가 생물학의 문 앞에 가서 두드린 셈이니까요.

"생명도 물질로 되어 있다면, 그 질서는 어떻게 유지되는가?"

이 물음은 훗날 분자생물학자들에게 큰 자극을 줍니다.

분자생물학자는 생명을 아주 작은 분자들의 움직임으로 이해하려는 과학자들이에요.

생명이 감상적인 단어가 아니라, 읽고 풀어야 할 구조가 된 겁니다.

그래서 슈뢰딩거는 한 분야에만 갇힌 사람이 아니었어요.

그는 원자 세계를 파동으로 계산했습니다.

그리고 그 계산이 너무 이상해지는 순간, 고양이를 상자에 넣어 질문을 흔들었습니다.

말년에는 생명 자체를 향해 같은 태도를 가져갑니다.

보이지 않는다고 멈추지 않았어요.

대신 이렇게 물었습니다.

"보이지 않는다면, 그것이 남기는 질서는 어디에 있지?"

상자는 아직 닫혀 있습니다.

우리가 여는 것은 고양이의 운명만이 아닐지도 몰라요.