우화
【정견망】
이 문제를 언급하면 아마 어떤 사람들은 또 무슨 이상한 말이냐고 말할 것이다. 자전하고 떠 공전도 하는 거대한 성구(星球)가 어떻게 파동성(波動性)이 있단 말인가? 여태 이런 말은 들어본 적도 없고, 본 적도 없다. 이 문제에 대한 논의와 이해를 돕기 위해 먼저 물리학에서 양자(量子) 및 파동-입자 이중성에 대해 살펴보자.
양자는 에너지 등 물리적 양의 이산적인 자연 단위를 말한다. 1900년, 물리학자 플랑크가 흑체(黑體) 복사를 연구하던 중 물질의 이러한 불연속적인 양자적 속성을 발견했다. 그는 물질이 흡수하거나 방출하는 방사선 에너지 양자의 크기가 hυ(여기서 h는 플랑크 상수이고 υ는 방사선의 주파수)임을 발견했다. 에너지가 양자로 분화되는 현상은 보편 법칙의 한 예일 뿐이다. 각운동량과 같은 다른 물리적 양 또한 양자화할 수 있다.
양자 하나의 값이 대단히 작기 때문에 양자화는 비교적 큰 물체의 운동에는 큰 영향을 미치지 않으며, 각 양이 마치 연속적으로 변할 수 있는 것 같다. 그러나 전자, 원자, 중성자, 양성자 등 미시적인 입자의 운동을 말하려면 이러한 양자화 효과를 무시할 수 없다.
[역주: 플랑크 상수는 약 6.626 × 10⁻³⁴ J·s로 대단히 작기 때문에 우리가 보는 일반적인 크기의 물체에 대해서는 그 영향을 무시해도 큰 상관이 없다]
예를 들어, 빛은 어떤 면에서는 연속적인 전자기파처럼 행동하지만, 미시적인 수준에서는 불연속적인 양, 즉 양자로 방출되거나 흡수된다. 주어진 파장의 빛에 대해, 방출되거나 흡수되는 모든 양자는 동일한 에너지와 운동량을 갖는다. 이러한 입자와 같은 빛다발을 광자(光子)라 한다.
앞에서 언급했듯이, 사람들은 양자가 사람들이 일반적으로 상상하는 것처럼 둥글고 매끄러운 표면을 가진 작은 입자가 아님을 알 수 있다. 이는 양자의 크기가 hυ라는 사실에서도 잘 이해할 수 있다. 플랑크 상수 h를 제외하면, 양자의 크기는 주파수 υ와 직접적으로 관련된다. 즉, 물질의 변화하는 주파수가 극히 높아서 파장이 극히 짧을 때면 물질은 입자의 성질을 드러낸다.
양자 개념은 사실 서로 다른 주파수 공간, 서로 다른 장(場) 공간, 서로 다른 입자 공간이 같은 공간 같은 위치에 공존할 수 있다는 것을 증명하는데 왜냐하면 그것의 물질 구성이 무형(無形)의 경계(境界)를 가진 미시적인 입자이기 때문이다.
파동-입자 이중성[波粒二象性]은 미시적 입자의 기본 속성 중 하나다. 전자, 광자, 전자기파 등은 모두 파동-입자 이중성을 가지고 있다. 20세기 초에 사람들은 광전효과(光電效果)와 같은 현상에서는 빛이 입자적 성질을 나타내지만, 간섭이나 회절과 같은 현상에서는 파동적 성질을 나타낸다는 것을 처음 발견했고, 이를 통해 빛이 파동과 입자라는 이중적 성질을 가지고 있다는 결론을 내렸다.
1924년, 프랑스의 물리학자 L. 드브로이는 실험적으로 증명된 빛의 이중성과 유사하게 입자도 파동의 속성을 가질 수 있다고 제안했다. 3년 후, 전자의 파동적 특성이 실험적으로 발견되었다. 물리학에서 미세한 입자의 파동적 특성을 드브로이파라 하며, 물질파(物質波)라고도 한다. 미시적인 입자는 파동-입자 이중성을 가지고 있다. 입자의 질량이 클수록 파동의 성질은 덜 중요해지므로, 우리가 일상생활에서 보는 거시적인 물체는 입자의 성질만 가지고 있다고 간주될 뿐이다.
그렇다면 큰 스케일의 성구(星球)나 성계(星系) 등도 파동성을 가지고 있을까? 이는 충분히 추측과 탐구해 불만한 가치가 있는 중요한 주제다. 성구와 성계가 파동성을 가지고 있다는 것이 확인된다면, 인류의 우주에 대한 관점은 근본적인 변화를 겪게 될 것이다. 우리 인류가 살고 있는 지구는 마치 하나의 전자(電子)와 같고, 단지 큰 스케일의 공간에서 파동하는 하나의 작은 입자일 뿐이다. 광활한 밤하늘은 도처가 파동 속에 있으며, 일종 신비로운 현(弦)의 진동에 의해 제어된다[역주: 초끈 이론을 참조할 것]. 이 현의 진동은 물과 같은 파동이 아니라 3차원적이며 전체 공간 전체에 퍼져 있다. 그러므로 미시적인 것에서 거시적인 것에 이르기까지 전체 우주는 조화롭고 질서가 있다. 일부 과학자들은 여러 해 전에 이미 우주가 일종의 현의 진동 상태에 있을 것이라고 추측하기도 했다.
그렇다면 왜 성구의 파동성을 관찰할 수 없는가? 어떻게 해야만 이런 종류의 파동성을 관찰할 수 있는가? 여기에는 가장 먼저 우리 관찰자가 있는 위치와 관련된다. 지금 우리는 성구 위에 서 있기 때문에 심지어 성구(지구) 자체의 자전과 공전도 직접 느낄 수도 없는데, 우리가 어떻게 성구의 파동성을 관찰하고 느낄 수 있을까? 만약 사람이 전자 위에 서 있다면 마찬가지로 전자의 스핀(자전)과 공전을 느낄 수 없을 것이며, 다른 전자나 미시적인 입자의 파동성도 전혀 관찰할 수 없을 것이다.
실험 결과 전자기파도 파동-입자 이중성을 가지고 있음이 밝혀졌다. 파동-입자 이중성에서 우리에게 알려주는 것은 파동성과 입자성이 동시에 존재할 수 없다는 것이다. 즉, 어떤 물질이 파동의 속성을 보일 때는 입자성은 나타나지 않고, 반대로 입자의 속성을 보일 때는, 파동성이 나타나지 않는다.
전자기파 스펙트럼에서 우리가 명확히 알 수 있다시피 주파수와 파장은 그 범위가 무한한 반면, 인류가 관찰할 수 있는 가시광선 영역은 겨우 0.77μm~0.39μm 사이에 불과하다. 이때 우리가 관찰하는 파장이 비교적 긴 전자기파는 파동의 성질을 보인다. 하지만 전자기파의 파장이 점점 짧아질수록, 즉 주파수가 점점 커질수록, 측정 기술과 수단의 도움으로, 파장이 극히 짧을 때 전자기파가 입자성을 보인다는 것을 발견했다.
파동-입자 이중성 현상을 알고 나면, 우리는 물리학자들이 이 현상을 설명한 것이 매우 엄격하고 객관적이라는 것을 알게 된다. 즉, 파장이 극히 짧으면 물질이 입자로 ‘변하는’ 것이 아니라 입자의 성질을 ‘나타낸다’. 이는 아주 중요한 문제를 설명한다. 즉, 파장이 극도로 짧을 때 물질의 본질은 변하지 않지만, 각기 다른 주파수 공간에서 물질이 표현되는 형식이 변한다. 다시말해 파동-입자 이중성은 전자기파 다이어그램에서 관찰자의 위치와 관련이 있다.
전자기 스펙트럼에서 당신이 관찰하는 위치를 미시적인 입자, 즉 전자보다 작은 위치로 옮기면 전자, 원자, 원자핵, 중성자, 양성자 등의 소위 미시적인 입자들이 모두 성구나 성계만큼 커지는 것을 발견할 것이다. 어디에 무슨 파동성이 있는가! 전자보다 훨씬 작고 훨씬 작은 물질의 입자만이 파동성을 보인다는 것을 발견할 것이다!
마찬가지 이치로, 당신의 관찰 위치를 전자기 스펙트럼에서 파장이 아주 긴 반대쪽 끝으로 옮기면, 즉 몇백억 광년이란 이런 긴 파장의 각도에서 관찰하면, 지금의 태양계는 단지 원자 크기 정도에 불과하고, 지구와 다른 행성들이 전자처럼 떠다니는 것을 발견할 것이다. 지구상의 산과 강, 그리고 북적이는 군중은 눈에 보이지 않는 더 작은 입자가 될 것이다. 그때쯤이면 태양계, 별, 은하계 등도 파동성을 나타낼 것이다.
입자의 파동-입자 이중성은 전자기파의 파장이 매우 짧을 때는 그것이 입자성을 보이지만, 각 입자는 여전히 전자기파를 포함하고 있으며, 그 대신 파장은 매우 짧고 주파수는 매우 높아 광자(hυ)와 유사하다는 것을 말해 준다. 그러면 각 입자는 자신이 지닌 물리적 경관 정보 전체를 반영할 수 있어야 한다. 이것은 추측이나 억측이 아니다. 다만 현재 인류는 그러한 기술과 수단을 갖고 있지 않기 때문에 실증할 수 없을 뿐이다. 앞으로 기술이 발달하면 언젠가는 사람들이 복조(複調 변조된 신호에서 원래 주파수를 복원하는 것) 기술을 발명해 광자의 주파수(υ)를 복조하면 광자가 전달하는 전체 물리적 경관 정보를 얻을 수 있을 것이다.
영국의 천문학자 W.B.보너는 우주는 수축-폭발-수축의 무수한 순환을 거쳤으며, 각 순환은 대략 수백억 년 동안 지속된다고 주장했다. 즉, 그들은 “진동하는 우주”를 주장한다. 1965년, 샌디지는 각 진동의 주기가 820억 년이라고 제안했다.
리훙쯔 대사님은 지적하셨다.
“인류가 알고 있는 이 우주를 망원경으로 본 것은 역시 분자로 조성된, 이 층의 표면입자로 구성되어 있는 공간의 것이므로 그것도 역시 이 공간을 초과하지 못했다. 이 우주의 운동을 놓고 말할 때 물론 여러분도 알다시피 지구가 태양을 둘러싸고 돌고 있고 전자가 원자핵을 둘러싸고 돌고 있는데 물질은 운동하고 있으며 사실 또 더욱 큰 운동형식이 있다. 몇 년 전에 과학자들은 이미 그 지구가 숨을 쉬듯이 한 번 불어나고 한 번 줄어드는 것을 발견했다. 우리의 지구 그것이 분자로 구성되었다면 그럼 더욱 미시적이고 더욱 작은 그 생명 조합체, 지구 안에서 생존하는 그 생명 조합체가 지구를 보았을 때 우주가 아닌가? 지구를 구성하는 지구 안의 일체 분자들은 모두 성구(星球)가 아닌가? 그것도 한 층의 우주이다. 그렇다면 그것의 이런 움직임(浮動), 그것이 무엇인지 여러분 한번 생각해 보라. 오늘 그들이 본 우주 중의 그 현상과 같지 않은가?”(《캐나다 법회 설법》)
〈유감을 남기지 말라〉
그대는 왜 여전히 거짓말을 믿고
신의 부름을 거듭 거절하는가
길을 잃은 생명이여
나는 진심으로 그대 때문에 심히 유감이노라
인연이 있든 없든
나는 묵묵히 그대를 위해 축원(祝願)하노라
그대가 하루빨리 진상을 똑똑히 알기를
그대가 무사히 겁난(劫難)을 넘기기를
오직 양지(良知)로 편견(偏見)을 돌파한다면
그대에게도 아름다운 미래가 있으리니
후회막급 할 때까지 기다리지 말고
유감이 영원한 유감 되지 않도록 하라
（《홍음 3》）
원문위치: https://www.zhengjian.org/node/137758