[SOH] 양자역학(量子力學)은 현대 물리학에서 가장 중요하면서도 가장 신비로운 분야이다. 비록 큰 성공을 거두긴 했지만 그중 가장 중요한 일부 개념과 현상에 대한 해석에는 여전히 의견이 분분하다.
양자역학에서도 가장 신비로운 현상을 꼽자면 미시적인 입자들 사이의 ‘양자 얽힘(quantum entanglement)’일 것이다. 최근에 과학자들이 발견한 신기한 양자 얽힘 현상이 그것의 신비감을 더해준다.
2023년 8월 14일 광학 분야 유력 학술지 '네이처 포토닉스'에 발표된 ‘공간적 이중광자 상태의 진폭 및 위상에 대한 간섭 이미지’란 연구 보고서에서 저자들은 최초로 이중광자 디지털 홀로그래피와 초고정밀 카메라를 사용해 두 개의 양자가 얽힌 광입자를 실시간으로 시각화하는 모습을 소개했는데 그 이미지가 전통문화의 태극도(太極圖)와 놀라울 정도로 흡사하게 보였다.
‘양자 얽힘’이란 멀리 떨어져 있는 두 입자 사이의 기이한 연결을 말한다. 아인슈타인은 이에 대해 ‘유령처럼 아주 먼 거리에서 작용해’ 두 광입자 또는 광자가 서로 분리할 수 없도록 결합시켜 아무리 멀리 떨어져 있을지라도 한 입자의 변화가 다른 입자의 변화로 이어지게 할 수 있다고 했다.
양자 물체를 정확히 예측하려면 물리학자들은 그것의 파동 함수를 찾아야 한다. 다시 말해 광자가 취할 수 있는 모든 가능한 물리적 값의 중첩을 설명할 수 있어야 한다. 얽힘은 한 입자에 대한 측정이 다른 입자의 즉각적인 변화를 초래할 수 있기 때문에 서로 연계된 두 입자의 파동 함수를 찾기 어렵게 만든다.
광학 홀로그램은 두 개의 빔을 사용해 3D 이미지를 만들어낸다. 홀로그램의 원리는 광선에서 나온 2개의 빛을 나눠 하나는 직접 스크린을 비추게 하고, 다른 하나는 우리가 보려고 하는 물체에 비추는 것이다.
이때 직접 스크린을 비추는 빛을 기준광(혹은 참조광, reference beam)이라 하고, 물체를 비추는 빛을 물체광(object beam)이라 한다.
홀로그램은 빛의 간섭 패턴에 의해 형성되는데 다시 말해 두 광파의 마루와 골이 더해지거나 상쇄되는 패턴이다.
물리학자들은 이미 제작된 간섭 패턴을 사용해 얽힌 광자 상태의 이미지를 캡처하는 유사한 방법을 사용한다. 그런 후 이미 생성된 이미지를 나노 초 수준의 초정밀 카메라로 이미지를 얻는데 두 개의 얽힌 광자가 놀라울 정도로 태극도와 같음을 보여준다.
고고학적인 연구에 따르면, 태극도는 최소 7000년 전에 이미 나타난 것으로 당연히 사전문명(史前文明)이 남겨놓은 것이다.
중국 고대에 줄곧 중화제일도(中華第一圖)란 찬사를 얻었는데 안에 담긴 함의에 대해서는 설이 분분했다. 양자 얽힘 그림이 태극도와 아주 유사한 것은 우연이 아니다.
양자 얽힘은 물질 사이의 연계가 우리 이 물질 공간에서만 나타나는 것이 아님을 잘 보여준다. 어쩌면 전인(前人)들이 양자 얽힘의 신비를 발견했고 이런 양자 얽힘 그림을 보았기 때문에 거기에 우주의 신비를 고도로 응축해서 전한 것은 아닐까?
참고자료:
正見網
문화부
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