20세기 초중반, 물리학의 혁명은 양자역학과 상대성이론의 양대 기둥 위에서 정신없이 이뤄지고 있었습니다. 아인슈타인은 물론 이제는 물리에 관심 있는 사람이라면 많이 들어봤을 플랑크, 슈뢰딩거, 하이젠베르크를 비롯한 수많은 물리학자들은 오로지 수학과 논리만 가지고도 인류가 도달하지 못 했던 자연의 가장 내밀한 비밀에 도달한다는 두려움과 설렘을 동시에 가지고 있었을 것이라 생각합니다. 그런데 흥미롭게도 그 두 기둥은 서로 잘 어울린 것은 아니었습니다. 양자역학의 초기에는 상대성이론이 끼어들 여지가 없었고, 상대성이론 (1905)의 주창자 아인슈타인은 양자역학의 가장 근간이 되는 해석을 받아들이지 않기도 했으니까요. 그렇지만 자연은 이 두 기둥이 각자 따로 놀게끔 만만한 상대는 아니었습니다. 양자역학의 핵심 방정식인 슈뢰딩거 방정식 (1926)은 전자의 상태를 확률론적으로 기술하기 위해 상태함수를 활용하고, 그 함수의 형태는 수학적으로는 파동함수 (wave function)으로 기술됩니다. 문제는 전자가 빛의 속도에 점점 근접하는 경우에는 슈뢰딩거가 주창한 원래의 방정식만으로는 그 상황을 설명할 수 없다는 것이었습니다. 즉, 전자의 상대론적 효과를 고려할 수 있는 양자역학이 필요했던 상황이었던 셈입니다. 이 상황을 수학적으로 제일 먼저 깔끔하게 해결한 물리학자로서 폴 디랙 (Paul Dirac)이라는 사람이 있습니다. 그의 이름을 딴 디랙 방정식 (Dirac equation)은 상대론적 양자역학의 효시가 된 방정식으로서, 원래의 형태는 전자 같은 페르미온 (Fermion, 반정수 (1/2, -1/2, 3/2 같은 수)의 스핀 (spin)을 갖는 입자를 통칭)의 거동을 설명하기 위한 방정식이었습니다.

디랙이 관심을 가졌던 부분은 양자역학에 상대론적 효과를 도입한 결과물이 수학적으로 깔끔하게 기술될 수 있어야 한다는 점이었습니다. 그는...