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빛의 물리학 - EBS 다큐프라임
EBS 다큐프라임 [빛의 물리학] 제작팀 지음, 홍성욱 감수, EBS MEDIA 기획 / 해나무 / 2014년 5월
평점 :

이 책은 미국드라마보다 더 재미있는 책이다.
난 항상 미국드라마가 세상에서 제일 재미있다고 생각했는데 이 책이 더 재미있다고 증명할 수 있다.
이 책은 그림이나 사진들이 자세하게 나와서 물리에 대한 이해가 더 쉬워진다.
중력이 지구가 당기는 거라고 생각했는데 지구가 휘어서 생기는 것이 중력이라는 것을 처음 알았다.
물리를 전공하고 초등학교때부터 아인쉬타인에 빠져서 상대성이론을 전부 공부를 했지만 중력이 휘어진 것이라는 것을 이 책을 통해서 알았다니 지적충격이다.
빛을 통해서 모든 물리의 의문이 풀린다는 것도 신기했다.
평상시에는 그냥 빛이었는데 그 빛의 의미가 이렇게 큰 줄은 몰랐다.
난 법학적성시험의 언어나 추리지문에 물리가 항상 나와서 읽기 시작했는데 정말 재미있었다.
스크린 앞에 이중 슬릿을 세워 놓고 이중 슬릿 앞에서 전자총을 이용해 전자를 하나씩 계속 쏘는 실험이 있다.
전자 한개를 쏘면 전자는 스크린상의 어딘가에 도달해서 그 자리에 점을 비춰내는데 이 점이 스크린의 어느 장소에 비춰지는지는 확실한 예측이 불가능하다.
두 개의 슬릿에 전자가 통과하는 것을 감지할 수 있는 센서를 부착했을 때 두 센서 중 한쪽밖에 반응하지 않는다.
전자 한 개를 쏘는 일을 수없이 반복하면 많은 점들이 스크린의 여기저기에 비춰지는데 그 점들의 집합이 파동에서만 나타나는 간섭무늬의 모양과 똑같은 것을 알 수 있다.
이 실험은 모순적이다.
전자가 입자라고 하면 어느 쪽이든 하나의 슬릿만 통과할 것이므로 2개의 슬릿으로 생기는 간섭무늬에 대해 설명할 수 없다.
만일 전자가 파동이라고 하면 두 센서중 한쪽밖에 반응하지 않는다는 실험과 모순된다.
결국 전자가 입자라고 해도 모순이고 파동이라고 해도 모순이다.
과학의 세계에는 이 실험에 대해 과학자들이 지지하는 표준적인 해석이 존재하며 이 해석을 코펜하겐 해석이라고 부른다.
과학자들은 이 실험의 결과를 그대로 인정했다.
쏘아진 전자전자는 간섭무늬를 만들어 낼 수 있으며 공간적인 확장을 갖고 두 개의 슬릿을 동시에 빠져 나갈 수 있는 파동과 같은 존재이다.
이 파동의 정체는 입자가 어디서 입자가 어디서 관측될지의 확률의 파동이다.

전자가 스크린에 도착해 관측되면 전자는 스크린위에서 점처럼 관측되었으므로 입자가 된다.
전자는 관측하기전에는 확률파동이며 관측하면 입자가 된다.
우리가 관측하지 않을 때에도 전자가 입자라면 간섭무늬는 나타날 수 없다.
코펜하겐의 해석에 따르면 관측 이전에는 모든 물질이 확률파동 상태이므로 존재할 가능성이 있는 채로만 존재하며 상태가 확정되는 일은 있을 수 없다.
이중 슬릿 실험에는 다른 방식의 설명도 가능하다.
많은 세계가 서로 겹쳐 동시에 존재한다고 가정하는 것이다.
이 우주 자체가 다양한 우주가 서로 겹쳐 가능성으로소 존재하는 하나의 파동이라면 서로 다른 우주의 전자들이 서로 간섭하여 간섭무늬가 만들어질 수 있다.
다세계해석이 이것을 말하는 것이다.
다세계는 절대로 관측할 수 없다.
두 세계를 동시에 보고 관측할 수 있는 나는 존재할 수 없기 때문이다.
그래서 이 책을 보면 두 세계에 있는 쌍둥이 자매가 한 자매는 엄청 늙었고 다른 자매는 늙지 않았다는 얘기가 나온다.
다세계의 존재는 관측에 의해 증명될 수 없다.
다세계 해석에는 3가지의 문제점이 있다.

다세계는 일상적인 상식으로 받아들일 수 없다.
다세계가 있다는 것을 관측에 의해 증명할 수 없다.
많은 세계가 있는데 관측자가 지금 이 세계에 존재하는 것을 설명할 수 없다.
그러나 다세계 해석의 3가지 문제는 코펜하겐 해석도 일상적인 상식에서 벗어나 있으면 관측하지 않았을 때 파동이라는 것을 관측에 의해 증명할 수 없고 전자가 왜 한쪽 슬릿을 통과했는지에 대해서도 설명할 수 없다.
왜 과학자들에게는 코펜하겐 해석만 받아들여지고 다세계 해석은 일반적으로 수용되지 않고 코펜하겐 해석은 슈뢰딩거 방정식을 생기게 했다.
다세계 해석은 이를 받아들인다고 해도 새로운 방정식이 탄생하는 것이 아니다.
과학자들이 이 다 세계 해석을 적극적으로 받아들일 이유가 없는 것이다.
다세계 해석은 코펜하게 해석과 예측 방정식이 똑같으므로 유용하지 않아서 사용되지 않는 것이다.
이 실험에 대해 그것을 설명할 해석은 복수로 존재하며 어느 것이 진리인지를 알 방도는 존재하지 않는다.
이중 슬릿 실험을 설명하는 정합적이고 과학적인 설명으로 파일럿파라는 것을 도입한 파일럿 해석이라는 것도 존재한다.
왜 현대 과학은 그 중 코펜하겐 해석을 표준 해석으로 선택했을까,,,,
그것은 많은 해석들 가운데 코펜하겐 해석이 과학자들에게는 가장 단순하고 펀리한 해석이었기 때문이다.
모든 과학이론들은 더 설명이 가능하고 뛰어나면 그 이론이 다른 이론을 이기는 것이었다.
이 책은 그런 과정들을 이해하기 쉽게 설명을 하고 있다.
정말 이 책을 읽기를 잘한것 같다.