우주가 나를 본다면 (관측, 양자역학, 존재)

나는 종종 이런 상상을 하곤 한다. 내가 하늘을 올려다보며 “우주는 나를 보고 있을까?”라고 묻는다면, 정말로 누군가 나를 지켜보고 있을지도 모른다는 생각이다. 말 그대로 상상일 수도 있지만, 물리학과 철학을 조금이라도 들여다본 사람이라면 이 질문이 단순한 감상이 아니라는 것을 느낄 수 있을 것이다. 우리는 물리적으로 우주를 관측하고 있지만, 그 우주 역시 우리에 의해 관측당함으로써 어떤 영향을 받고 있는 것은 아닐까. 과학은 이를 어떻게 설명할까. 나아가, 존재란 무엇이며 내가 지금 여기 존재함을 어떻게 설명할 수 있을까. 이 글은 ‘우주가 나를 본다면’이라는 가정에서 시작된 나의 질문에 대한 탐구의 기록이다.

관측: 우주는 관측될 때만 존재하는가?

내가 고등학교 때 처음 접한 양자역학 개념은 충격 그 자체였다. 물리 선생님이 "보지 않으면 입자는 파동 상태로 존재하고, 보는 순간 입자가 된다"고 했을 때 나는 선뜻 믿을 수 없었다. 그렇다면, 내가 지금 눈을 감고 있을 때 이 세상은 파동일까? 이 의문은 나에게 존재 자체에 대한 질문을 불러일으켰다. 양자역학에서 가장 유명한 실험 중 하나인 ‘이중 슬릿 실험’은 관측의 의미를 재정의하는 계기가 되었다. 이 실험에서는 전자가 두 개의 틈(슬릿)을 지나갈 때 관측하지 않으면 파동처럼 간섭 무늬를 만들지만, 관측하면 입자처럼 하나의 경로를 선택하여 통과하게 된다. 이 실험은 내가 생각했던 물리적 세계의 기본 개념을 뒤흔들었다. ‘보는 행위’만으로도 세상의 결과가 달라진다면, 나는 단순한 관찰자가 아니라 현실에 개입하는 존재라는 말인가? 나는 대학에 들어가 우주론과 물리학에 대해 더 공부하게 되면서, ‘관측자 효과(observer effect)’라는 개념을 접했다. 이 개념은 단순히 실험 환경에서 발생하는 기술적 문제를 넘어서, 실재에 영향을 미칠 수 있는 관찰자의 역할을 설명한다. 그렇다면 이 우주는 ‘나’와 같은 관측자가 있어야만 확정되는 것일까?

상태	관측 여부	결과
전자	미관측	파동처럼 간섭 무늬 형성
전자	관측됨	입자처럼 한 경로 통과

이 표는 단순해 보이지만, 내가 느끼기에 현실에 대한 질문이 담긴 압축 파일과 같다. 이 실험은 "우주는 관측될 때만 존재하는가?"라는 질문에 명확한 과학적 기반을 부여한다. 내가 보는 순간, 현실은 결정되고 나의 존재 역시 그 순간 확정되는 것이다. 그렇다면, 보지 않으면 그 모든 것이 불확정 상태로 존재한다는 사실은 얼마나 섬뜩하고도 매혹적인가.

양자역학: 현실은 확률의 합인가?

나는 평소 선택을 내릴 때 고민을 많이 한다. 이런 내 성향 때문에 양자역학의 ‘확률’이라는 개념이 유난히 매력적이었다. 모든 입자는 관측되기 전까지 여러 가능성을 가진 ‘중첩’ 상태로 존재하며, 관측 순간 한 가지 상태로 결정된다는 개념은 내가 삶에서 겪는 모든 가능성을 물리적으로 설명하는 듯했다. 슈뢰딩거의 고양이 사고실험은 이러한 중첩 상태를 쉽게 설명해준다. 상자 안에 고양이가 있고, 독극물이 방출될 확률이 50%라면 상자를 열기 전까지 고양이는 살아 있으면서 동시에 죽어 있는 상태다. 이것이 중첩의 개념이다. 관측하는 순간 고양이의 상태는 결정되며, 관측자는 그 상태를 선택하게 된다. 양자역학에서는 이 과정을 '파동함수 붕괴(wave function collapse)'라고 부른다. 수학적으로는 입자의 상태를 확률의 파동함수로 표현하며, 관측을 통해 하나의 고유값으로 수렴한다. 이러한 개념은 나에게 ‘현실은 고정된 것이 아니다’라는 깊은 깨달음을 주었다. 내가 경험하는 세계는 무한한 가능성 중 하나가 확정된 것일 뿐이며, 내가 선택하지 않은 다른 현실도 어딘가 존재할 수 있다는 상상은 현실보다도 더 현실적으로 느껴졌다.

개념	설명	관련 사례
중첩 상태	여러 상태가 동시에 존재	슈뢰딩거의 고양이
파동함수 붕괴	관측 순간 하나의 상태로 확정	이중 슬릿 실험

내가 양자역학에 매료된 이유는 단순한 과학적 신기함 때문이 아니다. 현실이 본질적으로 불확실성과 가능성의 조합이라는 생각은, 내 인생의 불확실함을 받아들이는 데 도움이 되었기 때문이다. 모든 가능성은 존재하며, 그 가능성을 선택하는 주체는 결국 ‘나’라는 존재임을 느끼게 되었다.

존재: 실재란 무엇인가?

어릴 때 나는 자주 이런 생각을 하곤 했다. ‘내가 지금 꿈을 꾸고 있는 것은 아닐까?’, ‘나만 진짜이고 다른 사람은 모두 시뮬레이션이 아닐까?’ 이런 생각은 철없던 아이의 상상이었지만, 지금도 가끔 그런 생각이 스쳐 지나간다. 나는 실재하는 존재일까? 양자역학을 공부하면서, 이러한 질문은 단지 철학적인 것에 그치지 않는다는 것을 깨달았다. 예를 들어, 코펜하겐 해석에서는 입자의 상태는 관측되기 전까지 실재하지 않으며, 오직 관측될 때만 현실로 확정된다고 설명한다. 그렇다면, 나의 존재 역시 누군가가 인식하지 않으면 실재하지 않는 것일까? 우주는 나를 바라보고 있을까? 내가 생각하고 인식하는 이 순간, 우주는 나를 통해 자신을 관측하는 것일지도 모른다. 존재란 무엇인가에 대한 해답은 단순히 ‘나는 존재한다’는 데서 끝나지 않는다. '나는 관측되므로 존재하고, 관측하므로 존재하게 한다'는 순환 구조 속에 있을지도 모른다.

해석	주요 내용	존재와의 관계
코펜하겐 해석	관측 전엔 실재하지 않음	관측이 곧 존재의 조건
다세계 해석	모든 가능성이 실현됨	모든 선택이 실재함
참여적 우주론	관측자가 현실을 창조	존재는 상호작용으로 결정

이 표에서 보듯, 과학은 존재를 단순히 '있다'고 정의하지 않는다. 관측, 상호작용, 가능성, 인식의 복합 작용 속에서 존재는 확정된다. 내가 이 글을 쓰는 지금 이 순간도, 나의 존재는 내 의식과 행동, 그리고 이 글을 읽는 당신의 인식을 통해 현실화되고 있다. 어쩌면 존재는 고정된 실체가 아니라, 매 순간 생성되는 과정일지도 모른다.

우주는 결코 무관심한 공간이 아니다. 우리가 존재하고 관측하는 이 순간, 우주 또한 우리를 통해 존재의 의미를 완성하고 있다. 관측이 세상을 바꾸고, 양자역학이 가능성을 현실로 바꾸며, 존재는 그 모든 과정 속에서 확정된다. 이 거대한 우주 속에서 나라는 존재가 무의미하게 느껴질 수도 있다. 그러나 양자역학이 우리에게 말해주는 진실은, 가장 작은 존재가 현실 전체에 영향을 미칠 수 있다는 사실이다. 그러니, 지금 이 순간을 살아가며 스스로에게 물어보자. 나는 누구를 관측하고 있으며, 어떤 현실을 선택하고 있는가? 나와 같은 상상을 하는 사람이 또 있을지 이것 또한 궁금하다.