과연 어떤 것들이 양자역학의 도움을 받고 있는 것들인지 보기로 하자.
10. 핵융합로
태양에서 일어나는 핵융합은 지구 생명체의 근원이다.
태양에는 수소 원자가 풍부하고, 열과 압력이 그것들을 헬륨원자와 융합시킨다.
지구에 닿는 햇빛은 이때에 퍼져 나온 방사능 에너지이다.
이 연쇄적인 핵융합에 의해 일어나는 과정의 하나가 양자 터널이라는 현상이다.
핵융합을 지구상에서 재현하려고 하고 있지만, 그러기 위해서는 양자물리학자의 도움 없이는 불가능하다.
핵융합에 의한 발전은 아직 꿈에 지나지 않지만, 이 현실을 실현시키기 위해서는 양자역학의 이해를 더욱 고도화 시키지 않으면 안된다.
9. 완벽한 시계
지구궤도를 나르는 우주 정거장이나 인공위성을 동기 시키거나, 마리아나 해구나 에베레스트에서 완벽하게 정확한 시각을 알기 위해서는, 원자시계라고 하는 양자역학의 원리를 이용한 것이 이용된다.
이것은 지금까지도 인류에게 많은 공헌을 했지만, 더욱 더 정밀함이 요구되고 있는 요즘, 보다 고도의 양자시계 개발이 필요해 졌다. 초정도의 자동운전 자동차에서 우주여행까지, 그 응용 범위는 헤아릴 수 없을 것이다.
8. 양자 컴퓨터
오늘날 인공지능은 인간의 지성을 넘어서려 하고 있다. 알파고와 같은 고도의 인공지능이 나오기 시작하는 시대이다.
하지만 인간과 기계가 현재와는 비교할 수 없을 정도로 복잡하게 연결되어 있을 장래에는, 기존의 실리콘 칩 만으로는 충분하지 않을 것이란 예측이 나오고 있다. 여기서 등장하는 것이 양자 컴퓨터다.
양자 컴퓨터는 원자의 성질을 이용 함으로써 실시간으로 데이터의 저장과 처리가 가능하다.
양자 컴퓨터의 실험 결과는 놀라운 것이지만, 현시점에서는 경제적 채산성이 맞지 않아 실용성이 현저히 떨어진다.
전문가들 사이에서는 2030년 전후로 보급이 시작 될 것이라는 견해도 있다.
만약 양자 컴퓨터가 완성된다면, 현재의 슈퍼컴퓨터로 2년 걸릴 계산을 단 수 초 만에 처리하는 것이 가능해 진다.
7. 행성간 여행
인류가 지구 이외의 행성에 이주하는 것은 먼 미래의 일일 것이다. 미치오 카쿠 박사와 같은 저명한 미래학자에 따르면, 심층 우주로의 인류진출은 양자역학의 해결 여하에 달렸다고 한다.
종래의 기술로 다다를 수 있는 속도로는 태양계 내의 행성에 이주하는 것도 만만치 않을 것이다.
그렇기 때문에 양자역학으로 그 길을 모색하려는 것이다. (양자의 정보전달은 빛의 속도를 능가한다)
이미 우주선에서는 양자시계가 이용된다. 하지만 양자 컴퓨터가 완성되면 영화에서나 나올 법한 우주선을 만들 수 있게 될 것이다. 그리고 양자 얽힘을 완벽하게 이해 할 수 있게 된다면, 웜홀을 통과해 은하 사이를 이동하는 궁극의 방법이 가능해 질지도 모른다.
6. 침입 불가능한 암호
네트워크 보안은 현대에 직면한 큰 문제의 하나이고, 보다 견고한 암호기술이 점점 더 요구되어지고 있다.
은행업무에서 개인 카톡까지 매 분, 매 초 수십억의 데이터가 송신되지만, 실은 기존 기술로는 안전을 보장하는 것이 쉽지 않다. 하지만 양자 암호가 나온다면 말이 틀려진다.
이것은 광자를 제어해서, 아원자 레벨로 정보를 저장하는 기술이며, 투표나 위성 데이터를 시작으로 몇몇 장소에서 이미 응용되고 있다.
5. 정밀 광학기기
오늘날 양자역학이 가장 많이 응용 되고 있는 분야는 광학영역일 것이다.
세계최고의 현미경은 양자 터널을 이용해서 DNA나 전자 같은 극소의 물체를 검출한다.
다시 말해 근래에 있어서의 현미경 레벨의 혁신이나 발견은 양자역학의 수혜라는 것이다.
미래에는 양자역학을 이용한 망원경도 등장 할 것이다.
4. 의학으로의 응용
오랜 시간 동안 양자역학의 원리는 방사선기기나 MRI의 개발에 큰 공헌을 해왔다.
하지만 앞으로의 양자역학은 이것을 훨씬 상회하는 혁신을 의료계에 안겨 줄지도 모른다.
전문가에 따르면 나노테크놀로지와 양자 컴퓨터 기술은 암이나 장기부전 치료를 가능케 하는 훌륭한 도구라는 것이다. 또한 인체가 질병과 대적하는 보조 역할을 할 것이라고 지적했다.
3. 평행우주와 다차원 우주의 발견
인터스텔라와 같은 영화를 본 사람은 알 것이다.
현실에서는 사실이라기 보다는 이론일 뿐이며, 그 존재에 대한 학회의 태도도 엇갈린다.
하지만 스티븐 호킹과 같이 블랙홀이 다른 우주로 가는 입구일 가능성을 지적한 학자나, 브라이언 그린과 같이 평행우주와 다차원우주가 실재할 수 있다고 주장하는 사람도 분명 있다.
이들은 양자역학의 이해가 깊어지고 보다 고도의 기기들이 등장 한다면, 우리 우주 이외에도 또 다른 우주가 존재한다는 증거를 얻을 수 있을 것으로 예측하고 있다.
2. 시공 개념의 붕괴
일반인에 있어서는 충분히 머리가 지끈거리게 복잡한 상대성 이론이지만, 현재의 물리학은 이보다 더욱 머리를 쥐어짜게 만드는 이론을 제창하고 있다. 그들은 공간이란, 우주의 텅 빈 부분으로 보이지만, 실은 절대로 비어 있지 않다는 것이다.
그 공간에는 전우주의 95퍼센트를 차지하는 다크마타와 다크에너지로 가득 차 있다는 것이다.
한편, 시간에 대해서는 환상이라고 한다. 과거, 현재, 미래에 일어나는 수 많은 일들의 개념을 부정하고, 현실에는 시간이란 것이 없다고 말한다. 거기에 더해 시간이란 개념은, 양자 스케일과 함께 할 수 없다고 주장했다. 다시 말해, 아무 것도 없어 보이는 공간은 무엇인가로 가득 차 있고, 현실이라 생각하고 있는 시간도 현실이 아니라는 것이다.
1. 의식이 현실을 만든다
현실이 의식의 결과라고 한다면?
현실이 당신을 만드는 것이 아니라, 당신이 현실을 만들고 있다고 하면 어떤가?
이론물리학의 세계에서 가장 뜨거운 논쟁거리가 되고 있는 테마는 의식이다.
양자 레벨의 물질상태가 해석에 따라 다르다는 점에 대해서는 과학자들 사이에서도 의견이 일치한다. 혹자는 의식은 양자 레벨에서 물질의 움직임을 정의한다고 주장한다.
예로, 란자 교수는 시공과 마음이 우주의 정보를 해석하기 위한 단순한 도구라고 생각하며, 하메로프나 펜로즈 교수는, 의식이란 뉴런 속의 극소 튜브가 진동하면서 생기는 양자중력 효과의 결과라고 주장한다.
마지막으로, 이처럼 많은 연구가 진행되고 또 우리에게 현실화 되었을 때 분명히 유익한 부분으로 다가올 양자역학이지만, 현재 중요한 것은 이런 모든 복잡한 이론에 너무 심취하지 말고 한 발짝 물러서서, 우리가 현실이라고 생각하는 제한 된 시간을 좀 더 행복하게 사용하는 것이 아닌가 한다.