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원자와 원자를 구성하는 소립자를

연구하는 학문인 양자역학은 거시세계를 다루는 고전역학과는 판이한 과학이론을 바탕에 깔고 있다.

주요이론으로 이중성’ ‘상보성’ ‘불확정이 있는데 같은 것의 다른 관점에서 표현으로 이해해도 될 것이다.


3가지 이론을 간단히 정리하면 다음과 같다.

첫째. 이중성

논리적으로만 보자면 대립되는 두 명제 가운데 하나가 참이면 다른 하나는 거짓이다.

이런 2분법은 선악 개념에 기초한 기독교 문화권에서 익숙한 현상이다.

그래서 서양인들은 대립물을 같은 하나로 보는 생각을 이해하기 힘든 것이다.


20세기 초 현대물리학이 발견한 것은 불교와 중국의 사상 철학을 기저에 깔고 있다고 보면 된다.

초미시세계는 서로 양립할 수 없는 두 개념이 혼재하는 것으로서 이것은 바로 자연의 본질이라는 것이다.


물리학에서는 이것을 처음에는 '이중성(duality)'이라고 불렀고,

나중에는 상보성(complementarity)’이라는 용어로 공식화 시켰다. 상보성의 중요한 예로는 하이젠베르크가 밝혀낸 불확정성의 원리.

불확정성의 원리란 물체의 위치와 운동량을 동시에 정확히 알 수 없다는 것이다.

운동량은 물체의 질량에 속도를 곱한 거니까 그냥 속도라고 해도 무방하다.


1860년대 전기와 자기를 기술하는 맥스웰 방정식이 완성되고,

그에 의해 빛은 전기장과 자기장의 파동, 즉 전자기파의 일종이라는 이론을 발표한다.


빛이 입자라고 처음으로 주장한 것은 아인슈타인(1921년 노벨물리학상)이었다.

빛이 입자라는 두 번째 증거는 광전효과.

금속에 빛을 쬐면 전자가 튀어나오는 현상이다. 그래서 빛이 입자와 파동의 이중성을 가진다는 것이다.


둘째. 상보성

파동인줄 알았던 빛이 입자성을 갖는다.

원자는 원자핵과 그 주위를 도는 전자로 구성된다.

닐스보어(1922년 노벨물리학상)가 수소 원자를 설명하는 이론을 내놓은 이후,

루이 드브로이(1929년 노벨물리학상)는 전자가 파동 같이 행동한다고 주장했다.

전자는 입자다.


셋째. 불확정성

상보성의 대립물 가운데 물리적으로 가장 중요한 것은 위치와 운동량이다.

운동이란 물체의 질량에 속도를 곱한 양이다.

상보성의 대상이 되는 것은 전자와 원자 같은 基本(기본) 입자들이다.

1cm 정도 크기의 물체 위에 1억 개의 원자를 올려놓을 정도로 초미세 물질이다.


상보성에 따르면 이렇게 작은 원자의 위치와 속도는 동시에 정확히 알 수 없다.

베르너 하이젠베르크(1932년 노벨물리학상)가 발견한 불확정성의 원리.

위치와 속도를 정확히 알 수 없다면 물체의 운동을 정확히 예측할 수 없게 되는 것은 당연하다.


이 세 가지 주요 이론을 불교 경전(교리)에서 중도적 용어로 자주 사용하는 용어 가운데 

양자역학과 가장 잘 어울리는 용어로 역유역무(亦有亦無)비유비무(非有非無)를 중도의 관점에서 연관 지워 보고자 한다.

우선 이 말이 불교의 핵심 교리인 중도(中道)적 표현이라는 것부터 알고 넘어가야한다.

흔히 사서삼경에 나오는 중용(中庸)과 같은 뜻으로 이해하는 경우가 많은데,

절대 그렇지 않다.

중용이 그 무엇인가를 선택하는 반면,

중도는 상대적으로 대립되는 것을 구별하지 않고

다 받아들인 후에 다시 그 둘을 다 놓아버리는 것으로 어느 하나에 억매이지 않는 것을 말한다.


그래서 현대 최첨단 물리학인 양자역학(量子力學)

불교의 중도(中道)가 이렇게 연결 된 것에 의미 부여가 가능하다.


역유역무는 있는 것이기도 하고 없는 것이기도 하다.

비유비무는 있는 것이 아니기도 하고 없는 것이 아니기도 하다는 말이다.  


양자역학자들의 저서에 보면 역유역무 비유비무 같은 표현을 많이 사용하고 있는데,

그 중 입자와 파동이 같은 것이기도 하고 아니기도 한 것의 표현은 거의 유사하다고 생각한다.


또 하나 불확정성의 원리에서 위치와 속도(운동량)를 동시에 측정할 수 없다는 말은

제가 여기에 대해서 한토마에 몇 번 글을 올린 것 같은데,

원자와 소립자의 초미시세계에서는,

찰나 순간보다 더한 수백 수천 만 번 요동치는 순간에 벌어지는 입자 운동을,

인간의 이성적 능력으로는 동시에 측정할 수 없는 것은 물론,

더 중요한 것은 유식(唯識, 오직 마음)불교에서 인간의 의식(마음)은 같은 시간대에 두 가지 생각을 동시에 할 수 없다는 것이다.

이것은 과학의 문제가 아니라,

마음이 무엇인가를 정확히 이해하면 자연 해소될 의문이라 생각한다.

그래서 불교와 양자역학의 만남은 자연스러운 것이다.


마지막으로 양자역학자들이 초기불교의 수행을 통한 깨달음의 경지는 아니더라도,

경전(교리)을 정확하게 이해하는 수준만 되어도,

각자가 연구하는 분야에서 쉽게 접근할 수 있을 것으로 생각하며,

그 깊이와 넓이는 물론 이해와 정확성까지도 얻을 것으로 생각한다.

 

20190121일 월요일   

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