[박종진의 과학 이야기] 불확정성의 원리

우선 제목만 보고 이 글 읽기를 포기할지 모른다. 먹고 살기도 힘들고 할 일도 많은데 뜬금없이 불확정성의 원리라니, 시간 낭비라고 생각할 사람이 많을 것이다. 하지만 학문이란 원래 쉬운 지식을 공연히 복잡하고 어렵게 포장해서 우리를 애먹이지 않았던가. 그렇다면 양자역학이란 엄청난 이론을 떠받치고 있는 불확정성의 원리가 도대체 무엇인지 그 정체나 살펴보기로 하자. 알고 나면 참 별것도 아니기 때문이다.   19세기 초반에 원자를 다루는 미시세계가 밝혀지기 시작하자 가장 먼저 문제가 된 것은 원자의 세계에서는 뉴턴의 운동 법칙이 들어맞지 않는다는 것이었다. 지구와 달은 물론, 태양계의 모든 행성의 움직임, 나아가서는 우주의 모든 운행에 철석같이 맞아떨어졌던 뉴턴역학이 원자의 세계에서는 통하지 않았다.     수소 원자는 양성자가 하나인 핵 주위를 전자가 공전하는 모습을 하고 있다. 마치 지구를 중심으로 인공위성이 돌고 있는 것과 흡사하다. 거시 세계에서는 인공위성의 속도를 높이면 고도가 올라간다. 그런데 핵 주위를 도는 전자의 속도를 높여도 그런 일은 일어나지 않았고 오히려 전자는 순간적으로 다른 궤도로 옮아갔다. 유식한 말로 양자 도약을 했다. 그뿐만 아니라 전자의 위치를 알면 속도가 불분명해지고, 반대로 속도를 파악하고 나면 전자의 위치를 알 수 없었다. 소위 고전역학이라고 부르는 뉴턴역학에 익숙한 일반 사람들은 그 이유를 알지 못했다.   이때 혜성과 같이 나타난 사람이 바로 베르너 하이젠베르크였다. 31살의 젊은 청년이었던 그는 불확정성의 원리라는 이론으로 원자 세계에서 일어난 이런 이상한 현상을 해결해 버렸고, 그 공로로 노벨상을 받았다.     하이젠베르크에 따르면 핵 주위를 공전하는 전자는 그 속도를 알면 위치를 알 수 없고, 위치를 알면 속도를 알 수 없다. 마치 우리가 동전의 앞면과 뒷면을 동시에 볼 수 없는 것처럼 미시세계에서는 전자의 움직임과 속도를 동시에 파악할 수 없었다. 이런 사실을 학문적으로 멋들어지게 표현한 것이 바로 불확정성의 원리다. 전자의 공전 궤도가 그렇게 멋대로인 것을 설명하는 이론이 양자역학이고, 전자의 그런 엉뚱한 운동을 대변한 것이 바로 불확정성의 원리다.   이때 딴지를 건 사람이 바로 고양이 사고실험으로 유명한 슈뢰딩거였다. 슈뢰딩거는 양자역학이란 신종 엉터리 학문을 어떻게 해서라도 뒤집고 싶어서 고양이 사고실험을 했지만, 그 실험은 오히려 양자역학을 대변하는 실험이 돼버렸고, 파동방정식이란 수학 공식을 만들어서 해결하려고 했지만, 결과는 하이젠베르크의 행렬역학에서 나온 답과 같았다. 같은 현상을 정 반대 각도에서 접근했는데 똑같은 해를 얻었다.   불확정성의 원리 때문에 원자 안에서 전자가 위치한 곳이 확실하게 파악되지 않고 확률에 의한 전자구름으로 보였다. 구름이 짙으면 그곳에 전자가 있을 확률이 높을 뿐이었다. 그 말을 들은 아인슈타인은 '신은 주사위 놀이를 하지 않는다.'라고 화를 냈다고 한다.     질량을 가진 전자는 엄연한 입자다. 그런데 일단의 신진 과학자들은 그런 전자도 파동의 성질을 갖는다고 하며 '양자'라는 아예 새로운 이름으로 불렀다. 양자역학이 막 태동하는 순간이었고 이 새로운 이론을 잘 설명한 것이 바로 불확정성의 원리다. (작가)     박종진박종진의 과학 이야기 불확정성 원리 원리 때문 원자 세계 고양이 사고실험

2024.01.26. 13:40

[보험 상식] 보험의 원리

“화재보험을 오랜 기간 가입해왔는데 한 번도 사용한 적 없어 보험료가 아깝다.” “차 사고로 한 번 클레임했더니 보험료가 엄청 올랐다.” 보험 관련 일을 하다 보면 이런 불평을 종종 듣는다.     도대체 보험은 왜 존재해서 우리를 귀찮게 하는 걸까.   당장 눈에 보이지 않지만, 우리의 삶에는 다양한 위험이 존재한다. 주택을 소유한 사람은 지진과 허리케인 등 자연재해로 인한 경제적 손실의 위험이 있으며, 운전자는 운전 중 갑작스러운 교통사고의 가능성이 있다. 또한 건강해 보이는 사람도 암, 당뇨병, 뇌졸중과 같은 병마의 위험에 처할 수 있다.   이러한 잠재적인 위험으로부터 어떻게 내 삶과 내 재산을 안전하게 보호할 수 있을까. 이에 해답으로 우리는 보험이란 제도를 만들어냈다.   보험은 ‘가입자에게 증권에 명시된 재해로 인해 발생한 경제적 손실을 보상해주는 계약’이다. 가입자는 미래에 발생할 수 있는 손실을 보험자(보험회사)로부터 보장받는 대신 약정된 보험료를 지불한다. 이로써 보험 가입자는 잠재적인 경제적 위험과 손실에 대한 보상을 보험회사에 전가하게 된다. 다시 말해 예상은 되지만 발생이 불확실한 손실의 위험을 피보험자가 보험자에게로 이전하는 것이 바로 보험이다. 보험가입자는 적은 금액을 지불하는 대신 잠재적인 큰 손실로부터 비교적 자유로워진다.   통계적으로 봤을 때 수많은 보험가입자 중 극히 일부만이 손실을 본다. 보험회사는 이들의 손실을 보험가입자 전체로부터 거두어들인 보험료에서 충당한다. 보험회사는 가입자들에게 발생할 수 있는 위험의 정도를 예측하여 보험료를 측정하고 징수한다. 동일한 위험에 처한 다수의 보험가입자가 납입한 보험료를 모아 실제로 사고를 당한 소수의 가입자에게 보험금을 지급한다는 위험분산의 원리가 보험의 가장 기본적인 개념이다.     보험업계는 표준화된 위험군을 만들어 운영한다. 동전을 한 번 던져서 앞면이 나올 확률은 100% 혹은 0%지만, 여러 번 던지면 50%에 가까운 확률을 얻을 수 있다. 또한 각 사업장에서 발생할 사고의 가능성도 발생하냐 안 하냐에 따라 100% 또는 0%이지만, 사업장의 수가 많을 경우, 그 위험의 확률과 피해의 정도를 예측할 수 있게 된다. 보험사는 이러한 통계로 보험료의 산정기준을 정하게 된다.     그러나 그 표준에 벗어나는 경우 혹은 별도의 위험군을 형성할 경우, 이들을 별도의 체계로 보고 운영해 보험료를 산정하고 그에 대한 합리성을 부여한다. 따라서 사고가 발생해 클레임한 경력이 있다면 수년간 높은 사고 위험군에 속하게 되어 보험료가 올라가게 된다.   보험료율은 보험료 산출을 위해 설정되는 위험 노출 단위당 가격으로 백분율로 표시된다. 보험료율 중 위험률이 위험 노출 단위당 0.1%라는 것의 의미는 1000번의 위험 노출당 사고가 한 번 발생한다는 뜻으로, 생명보험의 경우엔 피보험자 1000명 중 1명이 사망하는 확률을 의미한다. 재물보험에서는 보험가입금액 1000달러에 대해 보험사고 발생으로 1달러의 손실이 발생하거나, 1000번 중 1번의 사고가 나는 것을 의미한다.     보험에 따라 다르지만 보통 실제 보험료율은 매우 낮다. 대부분의 가입자는 평생 보험을 유지하고 보험 클레임을 한 번도 해보지 않았어도 지극히 정상이라 볼 수 있다.   ▶문의: (877)988-1004         [email protected] 진철희 / 캘코보험 대표보험 상식 보험 원리 보험가입자 전체 보험료 산출 보험 가입자

2022.11.06. 18:00