파리의 에펠탑 꼭대기에서 500g의 공을 떨어뜨렸을 때 3초 뒤에 그 공의 낙하지점을 구하라는 질문은 운동역학의 고전적인 질문에 속한다. 어떤 장난꾸러기 학생이 이런 질문에 이런 반응을 보인다고 하면 어떨까. 그 공이 만약에 떨어질 마음이 없다면 어떤가요, 그 공이 처음엔 잘 떨어지다가 중간에 딴 생각이 나서 옆길로 세어버리면 또 어떤가요. 만약 이 ‘엉뚱한 공’이 실제 존재한다면 그 공은 자연과학의 근본을 뒤흔들어버릴 위험이 있다. 과학사에서는 실제로 그런 일이 있었다.

양자역학을 창시한 물리학자 하이젠베르크는 ‘입자의 위치를 정하려고 하면 그 운동량이 확정되지 않고, 그 운동량을 정확히 측정하려고 하면 위치가 확정되지 않는다.’고 했다. 이것이 바로 그 유명한 ‘불확정성의 원리’다. 불확정성 원리는 입자의 위치와 운동량이 동시에 확정된 값을 가질 수 없다는 원리다. 그것은 입자가 파동의 성질을 겸하고 있기 때문이다. 불확정성 원리는 물리학이 궁극적으로 통계적 예측 이상은 할 수 없다는 것을 보여주었다.

일상 세계에서 공의 속도를 관찰하고 운동량을 측정하는 것은 ‘예측가능한’ 일이다. 그러나 먼지의 입자를 몇 천억 분의 일로 쪼갠 미립자의 세계에서는 이런 ‘예측가능한’일이 벌어지지 않는다는 것이 ‘불확정성의 원리’의 요체다.

철학자들은 이런 원리에 바짝 긴장했다. 만약 미립자에게 자유 의지가 있어서 자신의 운명을 자신의 마음대로 조절할 수 있다면 자연과학은 존재 기반을 잃어버린다. 우리가 일상의 세계에서 낙하 후 3초 후의 물체의 위치를 ‘예측’할 수 있는 것은 그 물체가 자유 의지에 따라 행동하고 있지 않고 ‘결정’론적인 법칙에 의존하고 있기 때문이다. 만약 일상 세계에서 낙하된 공이 땅에 떨어지지 않는다면 물리학은 존재할 수가 없다. 낙하된 공이 떨어지지 않는 세계는 마법과 팬터지의 세계이지 물리학의 세계는 아니다.

영화 ‘아마겟돈’에서 ‘글로벌킬러’라고 불리는 텍사스 주 크기의 행성이 시속 2만 2000마일의 속도로 지구를 향해 돌진해온다. 지구는 최대의 위기를 맞는다. 그때,NASA의 댄 트루먼 국장이 ‘사람을 직접 소행성에 보내어 소행성을 폭파시키자.’는 해결책을 제시한다. 소행성의 중심부까지 구멍을 뚫어 핵폭탄을 직접 장착하기 위해 선택된 사람들의 이야기가 바로 ‘아마겟돈’이다.

영화 속 소행성의 운동도 결국 물리학의 법칙에 지배되고 결정된다. 그 말은 소행성의 운동은 미립자처럼 ‘불확정’한 것이 아니라 ‘예측가능’하다는 말이다. 만약 소행성의 운동을 예측할 수 없다면 누구도 소행성을 폭파하겠다는 임무에 나서지 않을 것이다. 크게 불안해하지 않아도 된다. 우리가 살고 있는 세계는 ‘불확정성의 원리’가 지배하는 미립자의 세계는 아니다. 마이클 베이 감독, 브루스 윌리스·벤 애플렉·리브 타일러 주연,1998년작.