퀀텀 리얼리티

들어가는 글

서문
왜 아무도 내게 이런 얘기를 해주지 않았을까?

1부 게임의 규칙
1. 양자역학에 대한 짧지만 완전한 안내서
2. 그건 그렇고 이 ‘실체’라는 게 대체 뭔데?
3. 과학 이론은 어떻게 작동하며 또 어떻게 오작동하는가?
4. 아인슈타인이 아침 식사를 하러 내려왔을 때

2부 양자역학 실전편
5. 양자역학은 완전하다. 그러니까 닥치고 계산이나 하자!
6. 양자역학은 완전하다. 그러나 그 내용은 다시 해석해야 한다.
7. 양자역학은 불완전하다. 그래서 뭔가를 추가해야 한다.
8. 양자역학은 불완전하다. 그래서 다른 뭔가도 더 추가해야 한다.
9. 양자역학은 불완전하다. 인간의 의식을 추가해야 하기 때문이다.
10. 양자역학은 불완전하다. 왜냐하면…… 됐어, 난 포기할래!

에필로그
어쩌면 또 다른 출구가 있을지도 모른다
부록
실재론적 명제와 양자역학의 공리
감사의 글

미주
참고도서
찾아보기

이 점은 확실히 짚고 넘어가자. 철학은 과학이 아니다. 철학은 분명 발전했지만 우리가 과학에서 기대하는 그런 발전은 아니다. 물론 철학이 과학 이론을 개발하는 방법을 알려주지는 않는다. 하지만 나는 철학에도 유용한 교훈이 있다고 믿는다. 이는 결국 ‘과학의 존재 이유는 무엇인가’에 관한 문제다. 앞으로 자세히 다루겠지만 이 문제를 깊이 들여다보면 형이상학 없이는 그 어떤 과학도 할 수 없다는 사실을 깨닫게 된다. 형이상학은 증명할 수 없는 것에 대한 가정이다. 그런데 이런 형이상학과 과학의 관계를 인정하는 순간, 철학으로 향하는 문이 열린다.
_ 그건 그렇고 이 ‘실체’라는 게 대체 뭔데?

아인슈타인의 일반 상대성 이론에 따르면 중력장 안에서 움직이는 시계는 시간 지연 효과를 겪는다. 시계의 무게를 재는 행위 자체는 시계가 시간을 가리키는 방식을 변화시킨다. 상자가 위쪽으로 튕기면 시간은 느려진다. 상자가 아래쪽으로 튕기면 시간은 빨라진다. 그러므로 바늘 위치를 측정하기 위해 추의 균형을 맞추는 과정에서 상자가 중력장 안에서 예측 불가능하게 튕기면, 시계도 이와 비슷한 비율로 예측 불가능하게 변화한다. 셔터를 여는 타이밍은 평형 조정을 끝내는 데 필요한 시간에 따라 좌우되므로 셔터를 열 정확한 타이밍에도 불확정성이 생긴다. 평형 조정이 오래 걸릴수록(광자의 에너지 측정의 궁극적 정확도가 높아질수록) 광자가 방출되는 정확한 순간의 불확정성은 더 커진다.
_ 아인슈타인이 아침 식사를 하러 내려왔을 때

전자의 이중 슬릿 간섭 실험을 다시 생각해보자. 지금 우리는 에너지가 낮은 광자의 약한 광원을 사용해 각각의 전자가 어떤 슬릿을 통과하는지 알아내려 하고 있다. 광자는 에너지가 낮아 전자를 경로 밖으로 튕겨내지는 않고 전자가 이 슬릿 또는 저 슬릿에서 산란되어 어느 슬릿으로 나갔는지만 알려준다. 실험이 진행되고 스크린에 밝은 점이 쌓이면 우리는 간섭 패턴이 만들어질 거라고 예상한다. 이런 식으로 “전자가 어느 길로 갔지?”의 입자적 성질과 파동의 간섭 행동을 동시에 드러낼 수 있다.
_ 양자역학은 완전하다. 그러나 그 내용은 다시 해석해야 한다.