[박순형 칼럼] 양자역학, 보이는 것 너머의 세계
만유인력 등 고전물리학 발전에
과학자들, 모든 문제 해결 확신
설명할 수 없는 현상들 발견돼
증명 못한 양자역학 탄생 100년
양자 중첩과 얽힘 원리 이용한
양자 컴퓨터, 속도 대폭 빨라져
AI 기술이 급속하게 발전하고 있지만, 이러한 과학 기술이 규제나 윤리적 점검 없이 앞만 보고 달려가고 있습니다. 이 과정에서 국가 간 경쟁은 패권 싸움으로 번지고 있으며, 단순한 기술 혁신이 아니라 자존심 전쟁의 양상을 띠고 있습니다.
그러나 이 전쟁을 이끄는 원동력은 사람이 아니라, 오만과 교만, 그리고 세계 패권을 쥐려는 탐욕입니다. 이와 유사한 상황은 과거에도 있었습니다. 19세기 후반, 서구 물리학자들은 ‘이제 모든 것이 밝혀졌다’는 자신감에 차 있었습니다. 그들은 자연의 모든 현상을 설명할 수 있다고 확신했습니다.
아이작 뉴턴의 고전 역학은 19세기 후반까지도 완벽한 법칙으로 여겨졌습니다. 그의 운동 법칙과 만유인력 법칙은 사과가 떨어지는 현상부터 행성의 움직임까지 모든 물리적 현상을 설명하는 강력한 도구였습니다. 뉴턴 역학을 바탕으로 과학자들은 우주가 정교한 기계처럼 일정한 법칙에 따라 움직이며, 모든 현상이 수학적으로 예측 가능하다고 믿었습니다.
그리고 제임스 클러크 맥스웰은 전기와 자기의 관계를 통합한 맥스웰 방정식을 발표하며 빛이 전자기파의 일종이라는 사실을 밝혀냈습니다. 이는 이후 무선통신, 전기 기술 발전의 기초가 되었습니다. 여기에 산업혁명이 맞물려 기계공학, 화학, 전기공학 등의 기술이 폭발적으로 성장했습니다. 에디슨의 전구, 벨의 전화기, 마르코니의 무선통신은 과학이 실생활을 혁신할 수 있다는 사실을 입증했습니다.
이러한 기술적 성과는 대중들에게도 ‘과학은 모든 문제를 해결할 수 있다’는 확신을 심어주었습니다. 과학이 완성되었다는 자신감 속에서도, 고전물리학으로는 설명할 수 없는 현상들이 발견되었습니다. 그중 하나가 빛의 에너지는 연속적이지 않고, 전자의 궤도 에너지나 회전운동량 등이 불연속적으로 존재한다는 사실이 밝혀지면서 고전물리학의 한계가 드러낸 것입니다.
고전물리학에서는 모든 물리적 현상을 연속적인 값으로 설명할 수 있다고 가정했는데, 실험 결과들을 설명하기 위해서는 고전물리학 이론과 반대로 빛의 에너지는 연속적이지 않고 작은 덩어리인 양자로 방출된다고 가정하였고, 비로소 실험 결과들을 설명할 수 있었습니다. 이렇게 하여 양자역학이 탄생하게 되었습니다.
하지만 19세기 말과 20세기 초, 과학자들은 이러한 발견을 실험적으로 증명할 방법이 없었기 때문에, ‘우리는 과학을 완성하였다’는 오만함을 유지했습니다. 지금 AI와 양자 컴퓨터 시대를 살아가는 과학자들의 자신감도 100년 전과 크게 다르지 않아 보입니다.
고전물리학은 거시세계를 설명할 수 있었지만, 미시세계에서는 완전히 다른 양자역학이 적용된다는 사실만 알았을 뿐, 거시세계와 미시세계를 통합해 물질의 현상을 설명할 수 없음에도 과학 기술에 대한 신봉은 자신감을 넘어 19세기 말의 분위기를 넘어서는 모습들을 볼 수 있습니다.
양자역학이 실제 활용되고 있는 분야 중 하나가 양자 컴퓨터입니다. 양자 컴퓨터는 기존 컴퓨터와 다르게 정보를 비트 대신 큐비트로 처리합니다. 큐비트는 양자 중첩과 양자 얽힘이라는 양자역학적 성질을 활용한 정보 단위입니다.
기존 컴퓨터의 비트는 0 또는 1 중 하나의 값만 가질 수 있지만, 큐비트는 0과 1을 동시에 가질 수 있는 중첩 상태가 가능합니다. 즉 원자는 원자핵과 전자로 구성되는데, 전자는 관측되기 전까지 0과 1 값을 확률적으로 동시에 가지고 있다가, 관측되는 순간 특정 값(0 또는 1)으로 확정됩니다. 이는 기존의 전통적 물리학과 충돌하는 개념입니다.
고전물리학에서는 물질의 특성이 이미 결정돼 있으며 관측 여부와 상관없이 같아야 하지만, 양자역학에서는 관측이 이루어지는 순간이 돼야 상태가 결정됩니다. 양자 얽힘은 두 개 이상의 입자가 서로 영향을 주고받는데, 한 입자의 값이 결정되는 순간 다른 입자의 값도 즉시 결정되는 것을 의미합니다.
이러한 양자 중첩과 양자 얽힘 원리를 이용하면 여러 입자를 동시에 처리할 수 있어, 양자 컴퓨터의 속도는 기존 컴퓨터보다 기하급수적으로 빠를 수 있습니다. 이처럼 양자역학의 법칙은 기존 물리학의 개념을 깨뜨리며, 우리가 알고 있는 세계가 단순한 기계적 법칙으로만 설명되지 않는다는 사실을 보여줍니다. 이러한 양자역학의 세계를 기독교의 관점에서 어떻게 바라보아야 할까요?
양자역학, 보이지 않는 것 설명
물질 세계 너머 세계 존재 가능
부활 후 시공간 초월 설명 예측
과학 발전, 하나님 입증 가능성
과학 완벽할 수 없어, 겸손해야
보이는 만물 이전, 하나님 계셔
성경은 “태초에 하나님께서 천지를 창조하셨다(창 1:1)”고 선포합니다. 그러므로 태초에 천지를 창조하시기 전부터 하나님께서는 존재하셨음을 알 수 있습니다. 아주 작은 물질의 세계를 설명한 양자역학 이론에 따르면, 하나님께서 천지를 창조하셨다는 것은 사람의 눈에 보이는 물질 세계를 만드셨다는 의미가 됩니다.
양자역학에서는 입자가 중첩되고 서로 연결되어 존재하다가 관측되는 순간 값이 확정되기 때문에 우리가 관측하는 세계, 즉 현재 눈에 보이는 물질 세계 너머의 세계가 존재하고 있을 가능성을 조심스럽게 생각해 볼 수 있습니다.
중요한 것은 눈에 보이는 것이 전부가 아니라 눈에 보이는 그 이전의 세계가 존재하고 있음을, 양자역학에서는 과학적이고 실험적으로 증명해 주고 있다는 것입니다.
양자역학이 발전하면 예수님께서 부활하신 후 시공간을 초월하여 닫힌 문을 통과해 나타나시거나 사라지신 사건과 같은 초자연적 현상에 대한 설명도 어느 정도 가능할 것으로 예측됩니다. 이는 과학이 발전할수록 하나님께서 창조주이심을 입증할 가능성이 크다는 것입니다.
과학의 발달이 오히려 하나님을 증명하는 복음의 도구로 쓰임을 받을 수도 있을 것이라는 생각을 해 보면서, 현재의 과학자들은 과학은 완벽할 수 없으며, 창조주의 영광을 이 세상에 드러내기 위한 자그마한 도구에 감사하는 마음과 겸손한 마음을 가지고 과학에 임해야 할 것입니다.
성경에는 눈에 보이지 않는 것이 보이는 세계의 근원이 된다고 말씀하고 있습니다. “믿음으로 모든 세계가 하나님의 말씀으로 지어진 줄을 우리가 아나니 보이는 것은 나타난 것으로 말미암아 된 것이 아니니라(히11:3)”.
눈에 보이는 만물 이전부터 계셨던 하나님입니다. “또한 그가 만물보다 먼저 계시고 만물이 그 안에 함께 섰느니라(골 1:17)”.
‘눈에 보이지 않는 영원한 세계’에 대한 말씀입니다. “우리가 주목하는 것은 보이는 것이 아니요 보이지 않는 것이니 보이는 것은 잠깐이요 보이지 않는 것은 영원함이라(고후 4:18)”.
박순형 목사
웨이크신학원 교수
‘AI 시대 과학과 성경’ 강의
국제독립교회연합회 서기
극동방송 칼럼. 국민일보 오늘의 QT 연재
(주)아시아경제산업연구소 대표이사
이학박사(Ph.D.)
아세아연합신학대학원(M.Div)
필리아교회 담임
