스스로 만들어보는 양자지우개

여러분도 양자역학의 가장 신기한 효과 중 하나를 보여주는 실험을 쉽게 구할 수 있는 장치들을 이용해 집에서 직접 해볼 수 있다.
글 | Rachel Hillmer and Paul Kwiat















양자역학(quantum mechanics) 이론은 이 세계가 움직이는 방식에 내재하는 근본적인 불가사의함을 보여주기로 유명하다. 현실에 대한 우리의 일상적인 인식의 정수인 상식적인 개념은 파괴되어 버린다. 동시에 다른 두 경로를 통과하는 하나의 물체처럼, 서로 양립할 수 없는 모순된 선택사항들이 공존할 수 있다. 또 사물은 정확한 위치와 속도를 동시에 가질 수 없다. 그리고 우리가 관찰하는 사물의 속성과 사건은 뿌리 깊은 임의성의 지배를 받으며, 이러한 임의성은 우리가 관측에 사용한 도구나 인간 시력의 불완전함과는 전혀 상관이 없다.

원자나 다른 입자들이 현실의 녹색 당구대 위를 굴러가는 당구공처럼 고전적으로 잘 움직이는, 그런 믿을 수 있는 세계는 사라졌다. 대신 이들은 때때로 파동으로 행동하면서, 어떤 곳에서 분산되기도 하고 서로 교차하면서 간섭 패턴을 형성할 수도 있다.

그러나 이런 모든 기이함은 여전히 일상적인 생활과는 거리가 있는 듯하다. 양자효과는 원자의 영역 안에 붙잡혀 있는 전자들과 같은 미시계(tiny system)가 포함되었을 때 가장 분명하게 드러난다. 여러분들은 아마 양자현상이 대부분의 현대공학기술의 근저를 이루고 있으며, 다양한 양자역학적인 기이한 현상들이 실험실에서 증명될 수 있다는 사실을 추상적으로 알고 있을 것이다. 하지만 여러분이 양자현상을 집에서 볼 수 있는 유일한 방법은 .....