오펜하이머, 노벨상 그리고 주식 (2) - 과학 이야기

주식 이야기 좀있다 하고 과학 이야기 해보려 함.

내가 가장 좋아하던 분야가 물리화학, 양자역학이라고 했잖슴. 이 보이지 않는 세상에도 오랜 서사가 있고 밀리컨의 전자 실험부터 시작해보자.

 

 

 

이게 뭐냐면 밀리컨이 전자의 존재를 증명한 실험임. 원자 전자 분자 양성자 어려운 이야기들이 있는데 분자는 H2O (물) 이고 원자는 H, O 양성자는 O에서 무게와 + 전하를 담당하는 중심핵 같은 것, 전자는 양성자 주위를 떠다니면서 다른 원자랑 상호작용하는 구성물질임

지금이야 저 그림이 상식이지만 그 당시는 원자가 뭔지도 모르고 저게 덩어리로 있는지 각자 결합하는지 왜 수소 2개랑 산소 하나는 되는데 수소 1개랑 산소 2개는 안되는지 모르던 시절이니까 갖가지 추측을 하고 연구를 했음.

나중에 밝혀지지만 양성자는 무게가 있으니 어떻게 개노가다 하면 되는데 전자는 무게도 거의 없고 (역시 나중에 밝혀졌지만 날아다니니까) 찾아낼 방법이 없는거임. 어디 있는지도 모르겠고.

 

그래서 약간 추측성 증명을 했는데 기름방울을 엄청 쏘니까 이게 자꾸 튕겨나오는거야. 뭐가 오염되었나 싶어서 시료도 바꿔보고 실험도 다시 해보고 했는데 이게 오류가 아니라 뭐가 있는게 확실해진거지. 그럼 어떡해? '증명'
추측성 증명이라는게 어떤 느낌이냐면 그 당시에 봤지 이거 있고 식은 이렇게 되는거야 보다는 이런 결과가 있으니 필연적으로 전자라는게 있다 라는 증명을 한거임.

예를 들어서 노량진역 지나가는 사람들 옷에 고양이 털이 묻어있으면 노량진역에서 고양이를 키우는지는 모르겠지만 길고양이든 고양이가 사람을 사냥하려 했든 고양이가 있긴 있다. 이런식으로

 

미드 빅뱅이론에 나온장면인데 공돌이 너드들은 여자가 안경쓰고 '분자(molecule)'라고 하면 매력을 느낌. 내 경험에 의하면 사실임 ㅋㅋ

 

그리고 이후 전자를 포함한 원소와 양성자, 주기율표에 대한 연구가 더 이뤄졌는데 내가 좋아하는 연금술이야기임.

 

주기율표인데 순서는 보통 양성자의 무게 몇짜리가 뭉쳐있느냐 이런 느낌임. 예를 들어서 29번 구리는 양성자 무게가 29짜리에 전자 29개가 뭉쳐있고, 47번 은은 양성자 무게 47짜리에 전자 47개가 묶여있는거.

그리고 놀랍게도 위 그림상 파란부분 제외하고 양쪽 빨강 노랑부분은 세로줄에 따라 상당히 유사한 모습을 보이는데 세로로 2번째 줄 12번 마그네슘과 20번 칼슘은 하필 산소 2개와 결합을 잘하고, 2번 헬륨, 10번 네온, 18번 아르곤은 어떤 다른 원자랑도 반응을 잘 하지 않음. (장난칠때 목소리 바꾸려고 마시는 헬륨가스 그 헬륨 맞음)

아무튼 이게 알고보니 원자의 양성자를 중심으로 전자가 껍질을 채워가고 8개가 넘으면 다음 껍질로 밀려나는거임. 예를 들어서 17번 염소는 8+8+1이니까 8번 껍질 2개 + 가장 바깥쪽 껍질에 1개 자투리 배치, 8번 산소는 가장 안쪽 8개 바깥쪽 0개

 

라고 하면 과학 너무 쉽죠? 가장 안쪽 껍질은 2개가 맥스야, 그 바깥쪽부터 8개가 맥스고

그래서 염소는 2+8+8+1, 산소는 2+6 이렇게 이해하면 되고, 가장 바깥쪽 껍질에 있는 전자가 8개가 되기 쉬운 방향으로 반응을 하는거지 예를 들어서 어떤 원소 바깥쪽 껍질은 6개 있는데 다른 원소가 2개 있다? 그럼 반응하는거임. (2+8+8+)2랑 (2+8+8+)6은 마지막 2+6이 8이 되니까 우와 결합 잘한다.

이 비밀이 밝혀지니까 H2O 의 구조도 이해가 되는게 H =1, O=(2+)6 이니까 H*2개 (H갯수) * 1개(전자 갯수) + O*1개(O 갯수) *6개 (전자 갯수) 하면 1*2+6=8 입니다. 완벽하네요. 1*3+6=9고 1*1+6=7이니까 H1O나 H3O는 잘 안되는겁니다.

공유결합, 탄소결합 이런건 문과분들한테는 너무 어려우니까 일단 생략해봅시다

 

아무튼 그러다보니 잘봐바. 구리가 29번이고 실버가 47번이고 골드가 79번이잖아. 그럼 실버 양성자에 어떻게 전자 22정도 더 갖다 붙이면 골드가 되지 않을까? 성격도 비슷하다며... 그냥 용접하듯 고온에서 가열하든 고압을 주든 아니면 22번 티타늄을 같이 넣고 끌이고 식히거나 수소를 그냥 막 22개 쏟아둣든 어떻게든해서 은을 어떻게 잘 만지면 금으로 바꿀 수 있지 않을까 하는거임. 이게 어려우면 구리를 은으로 바꾸는거라도 할 수 있지 않을까??

 

아무튼 이게 연금술임. 금 좋잖아...

 

 

많은 실패를 남기고 몇가지 성과는 거두었지만 아무튼 연금술은 잘 안되었는데 이제 전자에 대한 연구 결과가 남은거임. 전자는 어떻게 지지고 볶고 해도 안되더라, 아니더라 어떤때는 되더라. 누구랑 누구는 되더라. 그래? 식이나 그래프 갖고 와봐.

 

 

위에 기름방울 실험은 헷갈렸음. 생각해보니 당연한건데 양성자 무게있으면 쟀겠지... 전자는 톰슨 음극선 실험 이후에 러더퍼드라는 과학자가 금박에 빛을 쏘니까 자꾸 산란되더라 하면서 노량진역에 고양이 있음 하듯, 아무튼 내가 위치나 공식, 무게 같은거는 밝히지 못했는데 '전자라는게 있긴 있음'. 한거임.

 

점점 길어지니까 자세한 설명은 대충대충 중요한것만 짚고 넘어가보자.

 

이제는 양자역학임. 슈뢰딩거의 고양이 있자너. 양자역학의 세계에서는 확률적으로 존재한다. 지금 내가 컴퓨터 앞에 앉아있는 시간이 20시 30분인데 20시 35분에 나의 존재는 옥상가서 담배피우는 중인 '나' 20%, 컴퓨터 앞에 앉아서 글을 계속 쓰고 있는 '나' 60%. 화장실에 있는 '나; 10%, 갑자기 미국 학회가서 발표하는 '나 0.4% 이런식으로 확률적으로 존재하는거고. 내가 어떻게 존재할지는 그때 가봐야 알 수 있다. 그 전까지는 나는 옥상 담배, 컴퓨터 앞, 화장실, 미국 학회가 동시에 존재하고 있고. 그 순간이 되어봐야 나의 존재가 결정된다. 이런 이야기임.

 

 

전자 이야기로 넘어가면 또 수학 잘하고 과학 잘하는 사람들이 전자의 위치나 특성 같은걸 알고 싶어진거임. 전자의 위치를 알면 어떤 화학반응을 일으키기도 쉽고 그러면 생산 공정이 저렴해지겠지. 아니면 반대로 화학반응을 일으키기 힘들게 하면 안전할 수 있고. 아무튼 이런저런 연구를 해보려고 하는데 이게 보려고 하면 안보여.

왜냐하면 물체를 보려면 빛이 물체에 반사가 되고 그게 우리 눈으로 들어와야하는데 문제는 전자가 가벼워서 빛을 쪼이면 위치가 바뀌는거임. 어 그런데 그러면 빛이 질량이 있는건가? 님들 햇빛 많이 보면 키가 작아지나요?? 빛을 가진 어떤 물체에 자꾸 막 때려맞는거니까 ㄷㄷㄷㄷ

아니 그럼 전자 위치가 자꾸 바뀌는데 어쩌라고요. 빛이 광자 (질량이 있는 물질)인지는 너네가 연구해보셈 아무튼 나는 발견했고 증명했음. 수고 하고 어물쩡 넘어간거야. 있는건 맞는것 같고 위치를 측정하려고 하니 위치가 바뀌어서 찾을 수 없다는 무적 논리를 만들어낸거임.

그래서 이거갖고 슈뢰딩거 고양이를 한거야. 아니 고양이가 죽어있는 상태와 살아있는 상태가 동시에 존재하는데 확인하려니까 하나의 상태로 확정된다는...?? 그래서 처음에는 이게 비꼬려고. 박스에서 고양이 야옹야옹 하는데 이거 그럼 박스 열면 갑자기 죽는거임? 반대로 정확하게 측정할 수 없거나 눈으로 볼 수 없으면 존재하는거 아니냐 새끼들아? 그럼 달도 존재하는거 아니겠다? 하면서 서로 비꼬다가 생각해보니 이것만큼 완벽하게 양자역학을 설명할 수 있는 예시가 없는거임 ㅋㅋ

 

 

논리가 산으로 가는거임. 그래서 결론은 측정하는 순간 위치가 바뀐다. 라는 무적 논리가 생겼는데 여기서 어떤 정신나간 나같은 사람이 주식을 떠올리는거지. 야 이거 주식이랑 양자역학이랑 비슷한데?

 

67,300원짜리 삼성전자도 내가 (시장가로) 팔면 67,200원이 되고 반대의 경우도 67,200원짜리 주식도 사려면 67,300원이 되자나. 이게 사려고 하거나 팔려고 하면 가격이 바뀐다니까요. 오 좀 비슷한데? 좀만 섞으면 뭐 나올것 같은데??

 

 

이걸 실제로 설명하고 막대한 돈을 벌어낸 사람들이 있으니 블랙 숄즈, LTCM입니다.

노벨수학상도 타고 러시아 모라토리움 전까지 100조씩 굴렸다고 합니다.