2-5. 보어와 양자역학 — 아주 작은 세상에서는 규칙이 달라진다

"양자역학에 충격받지 않은 사람은 양자역학을 제대로 이해하지 못한 것이다." — 닐스 보어

[1단계] 무슨 문제지? — 원자 속은 어떻게 생겼을까?

과학 시간에 원자 모형 그림을 본 적 있지? 가운데에 원자핵이 있고, 그 주위를 전자가 빙글빙글 도는 그림. 마치 태양 주위를 행성이 도는 것처럼 말이야.

이 그림, 익숙하지? 그런데 말이야…

이 그림은 틀렸어.

응, 정말이야. 과학 시간에 봤던 그 익숙한 그림은 실제 원자의 모습과 상당히 달라. 전자는 행성처럼 깔끔한 원 궤도를 돌지 않아.

"그러면 전자는 대체 뭘 하고 있는 건데?"

이 질문에 답하려면, 물리학에서 가장 이상하고, 가장 놀랍고, 가장 성공적인 이론을 만나야 해. 그 이름은 양자역학(영문: quantum mechanics).

양자역학의 세계에서는 우리가 "당연하다"고 생각한 것들이 완전히 뒤집혀. 입자가 동시에 두 곳에 있고, 벽을 뚫고 지나가고, 보기 전에는 상태가 정해져 있지 않아. 아인슈타인조차 **"이건 너무 이상해!"**라고 했을 정도야.

준비됐어? 물리학에서 가장 신기한 세계로 들어가보자.