블로흐: 양자 이론과 원자 모델 (4)

원자의 움직임에 대해 양자 이론을 적용하게 되면, 그때마다 우리는 다음과 같은 놀라운 구체적 현상을 발견할 수 있습니다. 그것은 다름 아니라 원자에 속하는 구성물들이 불연속적으로 밀치는 듯 움직인다는 것입니다. 이와 관련하여 가령 막스 플랑크는 광선 에너지가 마치 양에 따라 시간적으로 어떤 뿐만을 사출된다는 사실을 제시한 바 있습니다. 그렇다면 이러한 사고는 움직이는 행위의 원자론에 관한 단초를 제공해주고 있습니다. 그것은 언제나 동일하게 드러나는 원자의 작용량인 h를 가리킵니다.

 

그것은 원자 모형의 모든 실험적 수정 사항이 보여준 바 있듯이 생기 없는 자연의 모든 원소의 진행 과정 속에서 함께 작동되고 있습니다. 이 점을 고려한다면, 우리는 어쩌면 다음과 같이 생각할 수도 있습니다. 즉 물질 그리고 전기의 충전은 “그 작용”하는 양에 따라 분배되어 있기 때문에 원자로 나누어져 있는지 모른다고 말입니다. 그렇다면 원자들은 어쩌면 처음부터 안정적으로 자리하는 존재가 아니라, 모든 진행 과정을 분산시키고 때로는 중단시키면서 제 자리를 차지하는, 그러한 존재임에 틀림없을 것입니다.

 

그렇지만 만약 원자들 그리고 전자들이 어떤 작은 조각의 의미에서 더 이상 어떠한 것도 남기지 않는다면, 만약 우리가 원자의 진행 과정을 해석할 때 어떤 유형의 자체적 흔들림을 통해서 하나의 결론에 도달하게 된다면, 이는 과연 어떻게 가능할까요? 이러한 경우는 마지막으로 언급될 수 있는 원자 모형, 더 정확히 말하자면 하이젠베르크의 순수한 파장 이론, 그리고 더 나아가 슈뢰딩거의 파장 방정식으로 나타난 것입니다. 여기서 다음과 같은 사항은 하나의 난제로 남아 있었습니다. 즉 전자는 원래 움직이는 힘의 점 (点)으로서 하나의 궤도를 스치는 게 아니라, 동시적으로 “자신의 전체적인 궤도 위에서 마치 닳아 없어지듯이 출현한다.”는 사항 말입니다.

 

하이젠베르크는 이러한 현상을 이른바 “불명료한 관계”, 혹은 “불안한 관계”라고 표현했습니다. 다시 말해서 원자에 종속되어 있는 부분적 요소+에게는 공간 개념이라든가 자극의 강도 등은 동시적 관점에서는 결코 명징하게 확정되지 않는다는 것입니다. 하나의 전자가 시간과 공간으로 어떻게 제 위치를 차지하는가? 그리고 그 에너지는 어떻게 서술되는가? 하는 문제는 인과율의 기준에 따라 설정될 수 없습니다. 특히 두 번째 에너지와 관련된 문제의 경우 -하이젠베르크가 나중에 술회한 바에 의하면 우리가 아직 함부로 판단할 수 없으며, 사실 자체에 주어진 게 아니라고 합니다.

 

따라서 하이젠베르크는 전자들이 이른바 원자라는 놀라운 껌질 속에서 제각기 다만 정태적으로, 어떤 “개연성의 파장”이라는 상 속에서 체류하고 있다고 공언하였습니다. 다시 말해서 통상적으로 파장 방정식으로 형식적으로 일반화시킨 방정식은 기껏해야 하나의 개연성만 전해줄 뿐이라고 합니다. 하나의 전자가 관찰되는 공간적 지점에 정확하게 도달하는 것은 하나의 개연성에 해당하므로, 언제나 타당하지는 않다는 것입니다.

 

전자들은 대부분의 경우 원래 설정된 지점에 정확히 도달할 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있습니다. 전자들의 당김과 밀침은 이러한 개연성을 파악하기 위한 수단으로 작용하며, 파장은 그 자체 이러한 개연성에 대한 단순한 상징에 불과하다고 합니다. 여기서 궤도라는 개념은 완전히 사라지고 맙니다. 왜냐하면 궤도는 더 이상 아무 것도 유동하는 전자의 공간적 위치 그리고 그 에너지에 관한 어떠한 무엇도 정확하게 설명해주지 못하기 때문입니다.