양자역학

양자역학 쫌 아는 10대 - 일상 어디에나 있는 아주 작고 이상한 양자의 세계 ㅣ 과학 쫌 아는 십대 16
고재현 지음, 이혜원 그림 / 풀빛 / 2023년 5월

과학 시간에 원자, 분자, 전자는 들어봤는데 '양자'는 또 뭐지? 요즘 여기저기서 심심치 않게 접하게 되는 '양자역학'에 관한 책이라 관심을 갖고 읽어보게 된 책, 《양자역학 쫌 아는 10대》이다.

작가인 고재현 교수는 물리학을 공부하고 디스플레이와 레이저 분광학 분야에서 양자 역학원리를 활용하고 있다고 한다. 칼럼과 책에 글을 쓰고 강연을 하며 과학 대중화를 꿈꾸며 실천하시는 분 같아 이 책을 통해 청소년들에게 보다 쉽게 양자역학을 소개하고자 하는 작가의 마음이 잘 느껴졌다.

20세기 초 탄생한 양자역학은 일반인에게 아직 낯설기는 하지만 이미 우리가 사는 생활 곳곳에서 영향력을 발휘하고 있다고 한다. 오늘날 많이 사용하는 스마트폰, LED, 전기차, 컴퓨터, 반도체 등이 양자역학에 대한 연구가 없었다면 존재할 수 없었을 것이라고 하니 말이다. 낯설지만 우리 생활 속에 속속 스며들어 있는 양자역학이 더욱 궁금해진다.

양자를 곧바로 언급하기 전에 고전 물리학의 흐름과 원자의 개념을 짚어준 점이 유익했다. 당시의 물리학으로 설명하기 어려웠던 현상에 대해 끊임없이 탐구하고 고민하던 플랑크, 아인슈타인, 콤프턴, 닐스 보어 등의 과학자들 덕분에 '양자역학'에 대한 연구가 탄생하게 배경을 알게 되면서 뭐든 갑자기 뚝딱 이루어지는 것은 없고 수많은 시행착오를 겪으면서 조금씩 진보하는 과정을 통해 큰 발전을 이루어 낼 수 있다는 것을 다시 한 번 느껴본다.

양자역학의 이론적인 설명이 있는 파트는 전문 용어나 수식이 나와 사실 모든 내용을 이해하기 쉽지 않았지만 파동의 간섭을 통한 보강, 상쇄, 양자 상태의 중첩과 얽힘, 파동함수, 슈뢰딩거 방정식 등의 개념을 챙겨가며 읽다보니 미시 세계에서 어느덧 고체-반도체-부도체의 구분까지 흘러가게 된다.

양자역학에 대한 연구가 공상과학영화에서나 보는 순간이동이나 큐비트를 사용하는 양자 컴퓨터, 양자 컴퓨터의 뛰어난 능력 때문에 무너진 현대 암호체계를 대신할 양자 암호 통신 등의 응용 분야로 이어진다고 하니 무궁무진한 변화를 가져올 미래 세계에 대한 기대를 갖게 했다.

"우리가 볼 수 있는 모든 사물, 생명체, 주변 사람들은 원자로 되어 있고, 양자역학이 이 원자를 이해하는 학문이다. 원자를 포함한 미시 세계를 이해하는 것은 바로 우리를 이해하는 과정이다. (p.150)"

책을 읽기 전에는 용어부터 생소한 양자역학은 이공계에서나 다룰 학문적인 개념일 것이라 생각했는데, 미래를 이해하는 데에 빠져서는 안 될 키워드가 될 것 같다. 양자역학에 대한 소개서로서 이 책을 접하고 나서 관심을 가져 관련 도서를 찾아보면서 이해를 더 깊이 다져나가면 좋을 것 같다.

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*도서를 제공받아 읽고 직접 작성한 리뷰입니다.