4장 2

'10의 N승' 비디오는 1977년 당시 알고 있던 부분을 끝으로 하고 있기 때문에 탄소 원자의 중성자에 들어있는 한개의 양성자에서 끝납니다.

 그러나 지난 수년간 기술이 발전했고 과학자들이 더 깊은 "내부 우주"를 탐사한 결과 그들이 발견한 소립자가 생각한 대로 움직이지 않는다는 것을 알아냈습니다. 최소한 그것들은 지난 수백년간 우리가 믿어온 바의 물리 법칙에 따르지 않는다는 것을 발견했습니다.

 진짜 소동을 일으킨 가장 유명한 실험이 '이중 슬릿' 실험인데 그것은 1801년 영국 과학자 토마스 영이 최초로 빛을 가지고 한 것입니다. 그는 빛이 실제로 그때까지 믿어온 바의 입자가 아니라 파동처럼 행동한다는 것을 밝혔습니다.

 그리고 1961년 빛이 아니라 전자를 가지고 같은 실험을 했고 드디어 1974년에는 한번에 한개의 전자를 가지고 했습니다. 그때 이후 실험은 반복되었고 더욱 정교하게 이루어졌는데 번번히 같은 결과를 얻었습니다. 

 2002년 9월 이 '이중 슬릿' 실험은 '물리 세계'라는 잡지의 독자들에게 "가장 아름다운 실험"으로 뽑혔습니다. 그리고 유명한 물리학자 리처드 파인만은 "이 하나의 실험이 가리키는 바를 심사숙고함으로써 양자 역학의 모든 것이 얻어질 수 있다."고 말했습니다.

 그러니 이 실험이 얼마나 중요하며 세상의 작동원리에 대한 모든 이의 생각을 얼마나 바꾸었는지 알 수 있습니다.

 그래서 이 실험이 어떻게 이루어졌고 그 결과가 왜 그렇게 놀라운지 보려고 합니다...

[실험과정을 나타내는 그림 설명은 생략합니다. 유튜브에서 이중 슬릿 실험을 검색하셔서 동영상을 보시면 금방 알 수 있습니다.]

 실험 결과 얻어진 결론은 한개의 전자는 입자라기보다 파동이라는 것입니다. 최근 실험에 따르면 전자만이 아니라 중성자도 파동이라는 게 밝혀졌습니다.

 "물질은 이제까지 생각해온 바와 같지 않습니다. 과학자에게 물질은 언제나 고정적이고 예측할 수 있는 어떤 것이었습니다...우리는 공간은 비어있고 물질은 견고한 것으로 생각했습니다. 그러나 실상 그런 류의 물질이란 것은 존재하지 않습니다. 원자를 봅시다. 우리는 그것을 단단한 공 같은 것으로 생각합니다. 그런데 중성자도 전자처럼 여기저기 튀어다닙니다.(제프리 새티노바)"

 그러니 우리가 "물질 우주"라 부르는 원소들(원자 속의 중성자와 전자)은 입자가 아니라 파동입니다. 양자 물리학에서는 이것을 "파동-입자의 이중성"이라 합니다. 

 이것만으로 사람들은 어리둥절하지 않을 수 없습니다. 그러나 이것이 이야기의 끝이 아닙니다.