안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
입자와 파동의 결정적 차이는 공간을 차지하느냐예요. 공은 물질 덩어리라 한 자리에 두 개가 동시에 있을 수 없어요. 부딪히면 서로를 밀어내며 튕기죠. 그런데 파동은 물질이 아니라 매질의 흔들림, 즉 운동 상태예요. 줄의 파동이 지나간다고 줄이 이동하는 게 아니라 출렁임이라는 상태가 이동하는 거잖아요. 상태는 물질과 달리 한 지점에 여러 개가 겹칠 수 있어요. 한 지점의 매질이 두 흔들림을 동시에 수행하면 되니까요.
겹치는 순간 진폭이 더해지는 것도 이 때문이에요. 오른쪽에서 온 파동이 그 지점을 3만큼 올리라 하고 왼쪽에서 온 파동이 2만큼 올리라 하면, 매질은 두 지시를 합쳐 5만큼 올라가요. 마루와 골이 만나면 올리라는 지시와 내리라는 지시가 상쇄돼 순간적으로 평평해지고요. 중요한 건 이 겹침이 서로를 바꾸지 않는다는 거예요. 각 파동이 가진 에너지와 운동량은 각자 자기 진행 방향으로 계속 전달되고 있어서, 겹침 구간을 지나면 두 파동은 아무 일 없었다는 듯 원래 모양으로 갈라져 나가요. 두 사람이 스칠 때 잠시 그림자가 겹쳤다 다시 나뉘는 것과 비슷해요.
이 성질 덕분에 우리가 소리를 구분해 들을 수 있어요. 공연장에서 수십 개 악기의 음파가 공기 중에서 무수히 겹치는데도 각 소리가 망가지지 않고 귀까지 도착하잖아요. 파동이 입자처럼 충돌하는 존재였다면 소리도 빛도 서로 부딪혀 뒤죽박죽됐을 거예요.