입자는 어느 길로 갈까 — 모든 길로 간다면?

그때 그곳

양자역학은 계산이 잘 맞았지만 그림이 없었습니다. 전자가 A에서 B로 갈 때 무슨 일이 일어나는지 상상할 방법이 없었죠.

게다가 전자기 상호작용을 정밀하게 계산하려 하면 무한대가 튀어나왔습니다. 답이 무한대로 나오는 이론은 쓸 수가 없습니다.

왜 이 질문이었나

파인만의 발상은 이랬습니다. 전자가 A에서 B로 갈 때, 어떤 하나의 길로 가는 게 아니다. 가능한 모든 길로 동시에 간다.

직선으로도 가고, 빙 돌아서도 가고, 달까지 갔다 오기도 합니다. 각 경로마다 값을 계산해 전부 더하면, 대부분은 서로 상쇄되고 우리가 보는 결과만 남습니다.

쉽게 말하면 자연은 길을 고르지 않습니다. 전부 시도하고, 그 결과가 겹쳐 하나로 보이는 겁니다.

알아낸 것

그리고 그는 이 계산을 그림으로 그리는 방법을 만들었습니다. 파인만 다이어그램입니다. 선 몇 개와 꼭짓점으로 어떤 입자가 어떻게 상호작용하는지를 그리고, 그 그림에서 곧바로 수식을 읽어냅니다.

무한대 문제도 처리법이 나왔습니다. 재규격화라고 부르는데, 파인만 자신은 이것을 개운치 않은 눈속임이라고 했습니다. 다만 결과가 맞았습니다.

얼마나 맞았느냐면, 전자의 자기적 성질을 이 이론으로 계산한 값과 실험값이 소수점 아래 열 자리 넘게 일치합니다. 물리학에서 가장 정밀하게 검증된 예측입니다.

이 카드에 나온 말

확률진폭