제6권 · Chapter 1 · 1절 (계속)

1-2. 광전효과 — 아인슈타인이 밝힌 빛의 입자성

빛을 비추면 전자가 튀어나온다 — 그런데 이상하다

금속판에 빛을 비추면 전자가 튀어나온다. 이 현상 자체는 그리 놀랍지 않을 수도 있다 — 빛이 에너지를 가지고 있으니, 그 에너지가 전자를 밀어내는 것이겠거니 하고 생각할 수 있다.

하지만 실험을 자세히 들여다보면, 도저히 설명이 안 되는 기이한 점들이 나타난다.

첫째, 아무리 강한 빨간 빛을 쏘아도 전자는 꿈쩍도 하지 않는다. 그런데 아주 약한 자외선을 살짝 비추면 전자가 즉시 튀어나온다. 빛의 양(세기)이 아니라 빛의 **색깔(진동수)**이 결정적이라니 — 이상하지 않은가?

둘째, 더 놀라운 것이 있다. 빛을 비추는 순간, 정말 말 그대로 순간적으로 전자가 튀어나온다. 지연 시간은 10억 분의 1초도 되지 않는다. 만약 빛이 파도처럼 연속적인 에너지를 전달한다면, 전자가 충분한 에너지를 "모을" 때까지 시간이 걸려야 하지 않을까? 계산해 보면 몇 시간은 걸려야 한다. 그런데 전자는 기다려 주지 않고 즉시 나온다.

1905년, 스위스 베른의 특허청에서 근무하던 26세의 물리학자가 이 수수께끼를 풀었다. 그의 답은 당시 물리학의 상식을 정면으로 뒤엎는 것이었다:

"빛은 연속적인 파동이 아니라, 에너지 덩어리(양자)의 흐름이다."

그 청년의 이름은 알베르트 아인슈타인(Albert Einstein). 그리고 이 논문이 — 상대론이 아니라 — 그에게 노벨 물리학상을 안겨주었다.

핵심 질문: "빛이 파동이라면, 광전효과의 기이한 특성들은 왜 설명되지 않는가? 빛에 대해 우리가 놓치고 있는 것은 무엇인가?"