1906년 10월 5일 한 독일인 사내가 목을 매 자살을 했습니다. 정말 불행한 삶을 산 사람이었습니다.
그의 이름은 루트비히 볼츠만, 소심한 성격의 그는 자신을 비판하는 사람들을 향해 강한 반발을 하지 못했고 우울증을 얻고 결국 자살을 하고 말았지요.
볼츠만은 원자를 주장했었지요. 하지만 원자는 과학적 해석을 위한 것이지 실제 존재하지는 않는다고 보는 것이 당시의 견해였습니다.
불츠만의 죽음이 더욱 비극적인 것은 그의 주장이 그가 죽기 1년전에 이미 인정받았다는 것입니다. 한 젊은 과학자가 원자의 존재를 부정할 수 없는 결정적인 논문을 발표하였기 때문이지요.
그 젊은 과학자가 바로 알버트 아인슈타인입니다. 생긴 모습과는 달리 늘 도전적이었던 그는 대학 졸업 후 제대로 직장을 잡지 못하다가 친구 아버지의 도움으로 스위스 베른의 특허 사무실에 자리를 잡습니다. 할일 없는 일의 특성상 자신의 연구를 실컷 할 수 있었던 그는 1905년에 기가 막힌 논문 3편을 연달아 발표하면서 세계과학계에 발을 들여 놓습니다. 그가 논문을 발표할 수 있게 도와 준 사람이 바로 플랑크상수로 유명한 플랑크입니다.
아인슈타인을 떠오릴때 마다 생각나는 말이 하나 있습니다. 그는 학교생활에 적응하지 못한 것으로 유명합니다.
"좋던 싫던 그 모든 내용을 시험을 보기 위해 머리 속에 처넣어야 했다. 이런 강압의 결과 나는 기말시험이 끝나면 그 후 1년 내내 어떤 과학적 문제를 생각하는 일에도 흥미를 느낄 수 없게 되곤 했다"
아인슈타인이 했다는 말입니다. 100년도 더 지난 지금 한국에서는 변한 것은 하나도 없고, 오히려 더 난리이니 한숨만 나옵니다.
하여간 아인슈타인이 발표한 논문 중 하나인 브라운 운동은 모두 원자에 의한 것임을 알아냈습니다. 즉 원자의 존재를 말한 것이지요. 뿐만 아니라 그는 원자의 크기까지 알아낼 수 있다고 주장했습니다. 불쌍한 볼츠만....오늘같이 인터넷이나 전화가 발달했다면 그런 불행한 죽음은 없었을텐데요...
이런 원자는 리더퍼드에 의해 구체적으로 그 모습이 나타나기 시작했습니다. 지금 우리가 아는 태양계의 궤도 모양이지요. 하지만 이것은 문제가 하나 있었으니 바로 왜 전자가 원자핵으로 떨어지지 않는가 하는 문제였습니다.
하지만 이 문제는 얼마후 닐스 보어에 의해 해결이 되지요. 그는 양자도약이라는 기막힌 아이디어로 문제를 간단히 해결합니다. 하지만 이것이 고생의 시작이라고는 생각 못했을 것입니다. 고전물리학의 입장에서 보면 말도 안되는 이론이기 때문입니다.
특히 알버트 아인슈타인은 아주 싫어했습니다. 하지만 프랑스의 드브로이가 물질파를 발표하자 아인슈타인과 같은 고전물리학자들은 아주 만족해했습니다. 고전물리학으로 설명할 수 있는 것이었으니깐요.
"양자도약? 웃기고 있네. 원자는 파동이 맞아. 요즘 젊은 것들이 이상한 것을 만들어 가지고 난리야..."
보어와 같은 젊은 학자들은 위축될 수 밖에 없었습니다. 게다가 슈뢰딩거라는 천재적인 학자가 물질파를 한단계 더욱 발전시켜 파동방정식이라는 것을 만들어 냅니다.
고전물리학자들은 환호성이 들리는 듯 합니다.
"거봐~!!! 파동이지? ㅋㅋㅋ"
그때 즈음 또 한명의 천재가 등장 합니다. 바로 베르너 하이젠베르크 입니다. 정말 대단한 천재이지요. 어느날 그는 병을 얻어 조용한 섬에 가서 요양을 하고 있었지요. 그는 그곳에서 생각에 푹 잠길 수 있었습니다. 그는 원자에 대한 기존의 모든 것을 버리고 새롭게 생각을 하기 시작을 했습니다.
그러던 어느날 그는 한가지 사실을 깨닫게 되지요. 마치 석가모니가 깨달음을 얻은 것 처럼요. 그리고 다시 학교로 돌아가 자신의 생각을 이론으로 완성합니다. 그것이 바로 '행렬역학'입니다. 닐스 보어는 하이젠베르거의 행렬역학에 흥분합니다. 그리고 다시 기존의 고전물리학자들에게 자신들의 이론으로 공격을 시작합니다. 하지만 수백년간 지켜온 고전물리학은 매우 막강했습니다. 하이젠베르거와 보어는 낙담하게 되지요.
보어와 하이젠베르거는 매일 밤마다 토론하고 괴로워합니다. 모든 과학계가 그들을 공격하고 그들은 고립되었습니다. 보어와 하이젠베르거는 악몽과 같은 하루 하루를 보냅니다. 그러던 어느날, 하이젠베르거는 한가지 사실을 깨닫습니다.
그것이 바로 불확정성의 원리로 알려진 것이지요. 정말 대단한 천재라는 생각이 듭니다. 이제 보어와 하이젠베르거는 기존의 과학계에 도전할 막강한 무기를 얻게 되었습니다. 그래서 신세대 과학자와 구세대 과학자간의 전쟁이 벌어지지요.
그것이 바로 세계적인 과학자들이 모두 한자리에 모인 1927년 솔베이 물리학회입니다. 코펜하겐 해석으로 알려졌는데 고전물리학의 시대가 끝나고 새로운 시대가 시작하는 때입니다.
현재까지 양자역학의 모든 해석을 바로 이 코펜하겐 해석에 의지하고 있습니다.
자연에는 확률과 애매함이 존재한다는 것이지요.
세계 최고의 지성들이 수많은 실패와 고뇌 끝에 만들어낸 현대 과학은 모든 철학과 역사등을 포함하고 있습니다. 그들의 연구가 무엇이었는지 그들의 삶이 어땠는지 그리고 그것들이 지금의 나에게 무엇을 의미하는지 늘 생각해야 할 문제입니다.
나는가수다에서 어떤 가수가 무슨 말을 했는지 1박2일에서 무슨일이 일어났는지 보다 더욱 우리에게 현실적으로 중요한 일이라고 생각합니다.