양자 역학의 세계 체험하기

손바닥으로 책상을 누를 때, 왜 손이 책상을 뚫고 지나치지 않는 걸까?

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보통 이런 질문은 미친 사람이나 하는 것이다.

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손과 책상이 무엇인가로 꽉 차 있는데 어떻게 투과한다는 말인가?

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여기서 말하는 '무엇'이 다름 아닌 원자다.

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원자는 꽉 찬 걸로 보이지만, 사실 텅 비어 있다고 했다. 그래도 전자가 있다.

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원자와 원자가 가까워지면 우선 전자들끼리 만나게 된다.

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전자들끼리는 서로 같은 부호의 전하를 가지고 있어 서로 싫어한다. 전문 용어로 하자면, 척력이 작용하여 밀어낸다.

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그래서 손은 책상을 투과할 수 없다. 그래도 기왕 책상을 누르는 김에 강하게 눌러 보자. 힘을 가하면 원자가 작아질 수 없을까?

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전자의 궤도 반지름이 10%로 줄어들 수있다면 책상도 같은 비율로 작아질 수 있다는 말이다. 그렇다면 이상한 나라의 앨리스처럼 크기가 변할 수 있다. 원자가 텅 빈 것이라면 눌렀을 때, 원자가 작아질 수도 있을 것 같은데 말이다.

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더구나 작아지는 데는 큰 제약도 없다. 어차피 원자핵은 전자를 좋아한다. 서로 전기적 인력으로 당기고 있다.

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하지만 전자는 허용된 최소의 반지름보다 더 작은 궤도를 돌 수 없다.

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즉 어느 이하로 줄어들 수 없다는 말이다. 왜 그러냐고? 이것 역시 양자 역학이 답해 준다.

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-[김상욱의 양자공부] 에서 - ​