양자역학 상식 입문, 세상에서 가장 쉬운 양자역학 수업

세상에서 가장 쉬운 양자역학 수업 - 마윈의 과학 스승 리먀오 교수의 재미있는 양자역학 이야기
리먀오 지음, 고보혜 옮김 / 더숲 / 2018년 5월

아인슈타인의 상대성이론이 나온 지, 100년이 넘었는데도, 아직까지 뉴턴의 고전 물리학 세상에서 사는 사람들이 너무 많다. 뉴턴이 다 틀렸다는 소리가 아니다. 뉴턴의 시대가 있었기에 양자역학의 시대가 나올 수 있었으나, 과학의 큰 방향이 달라지고 있는데, 아무리 과학자가 아니더라도 너무 무관심하고, 새로워진 과학을 이해하려고 하지 않는 점을 얘기하는 것이다. 새로워진 과학 중에 양자 물리학, 양자역학은 이 시대의 새로운 상식이 되어가고 있는 학문이라 생각한다.  

상식이란 사람들이 보통 알고 있거나 알아야 하는 지식을 말한다. 여기서 양자역학은 알아야 하는 지식이라 할 수 있다. 양자역학의 중요성에 일찍 눈을 뜬 마크 저커버그나 알리바바의 마윈 등과 같은 많이 사람들은 이 학문에 큰 관심을 가지고 공부한다고 한다. 

양자역학이 중요한 이유는 이 학문이 우주의 탄생과 소멸, 생명체, 시공간, 빛, 암흑물질 등 거의 대부분의 물리현상과 연관되어 있기 때문이다. 즉 양자역학은 세상의 많은 이치와 비밀을 풀 수 있는 실마리인 것이다. 

그런데 세상의 이치를 담은 만큼, 양자역학은 어렵다. 앞에서 상식이라고 했지만, 아주아주 어려운 상식이다. 각종 수식을 다 빼도, 양자역학에 대한 설명을 보고 있으면, 철학 책, 종교 서적 같다는 느낌까지 든다. 

그래서 좀 더 쉽게 양자역학에 입문할 수 있도록 책 하나를 추천하려고 한다.  리먀오 교수의 '세상에서 가장 쉬운 양자역학 수업'이라는 책이다. 이 책은 대학생 뿐만 아니라, 어린아이들, 부모들도 이해할 수 있게 쓰였다. 복잡한 수식 전혀 없다. 이해를 돕는 일러스트와 눈사태, 계단 오르기, 도로 주행 자동차와 같은 비유를 들어 설명하고 있다.

 

이 책은 과학사와 같이 양자역학에 직간접으로 관련 있는 과학자들을 시기별로 등장시켜 그들의 업적과 재미난 비하인드스토리도 같이 다루고 있다. 절대 빼놓고 이야기할 수 없는 인물, 고전 물리의 최고봉인 뉴턴 이야기로 시작해서, 나폴레옹에게 발탁되어 장관이 되었다, 6주 만에 잘린 라플라스, 칠판 필기 싫어한 볼츠만, 안하무인 결석생 아인슈타인, 물리 문제에 빠져 골 먹은 축구 골키퍼 보어, 무도회를 선택한 파울리 등 천재 과학자들의 재미난 사생활 이야기를 볼 수 있다. 

물론 이런 에피소드들은 양자역학에 거부감을 없애기 위한 달콤한 설탕과 같은 것들이다. 달콤함에 빠져들다 보면, 어느새 양자역학이 어떻게 발전되었는지 저절로 이해할 수 있게 된다.  

1, 2장은 원자의 구조를 밝혀내는 과정과 광자에 대한 이야기를 하고 있으며, 하이젠베르크의 불확정성 원리, 파울리의 배타 원리 등의 이야기가 나온다. 3장에서는 양자역학은 어디에 사용되는지, 레이저와 반도체를 예를 들어 설명하고 있고, 양자 전송에 대한 이야기도 한다. 마지막으로 4장은 미래 궁극의 컴퓨터인 양자 컴퓨터를 다룬다. 에니악으로 시작되어 슈퍼컴퓨터까지 컴퓨터의 역사와 튜링의 이야기, 양자 컴퓨터의 원리, 비전들을 말하고 있다.

또한 각 장의 끝에는 '알면 알수록 재미있는 과학 이야기'가 있어서 양자뿐만 아니라, 최신 과학 상식도 단편적으로 함께 다루고 있다. 짤막짤막 글은 짧지만, 의외로 다른 양자 책을 볼 때 큰 도움이 된다. 그리고 마지막에 4가지의 실험을 통한 양자역학 이해하기 파트도 구성되어 있다. 

'세상에서 가장 쉬운 양자역학 수업'은 책 분량도 많지 않고 재미있게 설명된 책이라 단숨에 읽은 수 있는 책이다. 내 경우 어려운 책이 있으면, 그전에 아주 쉬운 책을 보고 읽는 편이다. 이렇게 하면, 아무리 어려운 책도, 이해되는 부분들이 많아진다. '세상에서 가장 쉬운 양자역학 수업'도 충분히 그런 역할을 해주리라 생각한다.

그런데 분명 양자역학 몰라도 세상 사는데 지장 없다고 하는 분도 많을 것이다. 고전 물리 몰라도 사는데 지장 없고, 미적분 몰라도 잘 살 수 있다. 더하기 빼기 몰라도 글자를 몰라도 사는 것과는 상관없다. 대신 이 책 맨 앞쪽에 나오는 이론물리학자 머리 겔만의 말을 하나 남기겠다.  

'양자역학을 아는 사람과 모르는 사람의 차이는 양자역학을 모르는 사람과 원숭이의 차이보다 크다.'