양자역학설명서

나 없이는 존재하지 않는 세상 - 카를로 로벨리의 기묘하고 아름다운 양자 물리학
카를로 로벨리 지음, 김정훈 옮김, 이중원 감수 / 쌤앤파커스 / 2023년 12월

<나 없이는 존재하지 않는 세상>은 양자역학에 관한 비전공자 설명서입니다. 많은 사람들이 양자물리학에 관심이 많죠. 하지만 설명하기 쉽지 않은 분야라고 합니다. 그래서  아인쉬타인은 이론자체를 반대했고 파인만은 양자역학을 이해하는 사람은 아무도 없다라고 했다고 합니다. 하지만 지금은  물리학과의 필수기본과목으로 들어가있는 학문입니다. 그리고 우리 인간을 둘러싼 대부분의 현상에 영향을 준다고 합니다.  그 역사의 이야기를 짧지만 간명하게 해줍니다. 물론 독자의 이해의 몫은 다른 문제이기는 합니다. ㅎㅎ

저자는 카를로 로벨리 프랑스 엑스마르세유대 이론물리학센터 교수입니다. 이탈리아인으로 볼로냐대 물라히가 학사, 석사 그리고 파도바대 박사를 받았습니다. 제2의 스티븐호킹이란 찬사를 받는 분이라고 합니다. 루프양자중력이라는 개념으로 블랙홀을 설명한 것이 동료들의  인정을 받았습니다. 

저자는 베르너 하이젠 베르크이야기로 양자역학기차를 출발시킵니다.  닐스 보어는 원자의 움직임에 궁금증을 가졌고 그것을 해결하기위해 10년이상 노력을 합니다. 여기에 하이젠베르크가 함께 합니다.  오랜기간 고립되어 생각하던 하이젠베르크는 새로운 도약적 생각을 발표합니다.  원자의 핵에 새로운 힘을 도입하기 보다 기존의 전기력을 활용합니다. 여기에는 관찰을 이용하고 우리가 관찰가능한 양만큼만 설명에 이용합니다.  이어서 슈뢰딩거의 고양이로 유명한 슈뢰딩거의 확률도 양자역학에서 중요한 업적일겁니다. (슈뢰딩거의 고양이이야기도 2장에 자세히 나옵니다)

하이젠베르크는 양자역학에 관찰을 끌어들였습니다. 그리고  관찰로 '상호작용'을 봤습니다. 물질과 물질사이의 관계지요. 이 관계가 없다면 속성도 없다는 걸 기억해야 합니다. 속성은 물리적 속성으로 전자가 상호작용의 결과 내뿜는 빛을 통해 속성을 보게 됩니다. 그것이 상대적일지라도요.  이 관계는 얽힘이라는 구조를 가지고 있습니다. 만남의 방법이랄까요.   이러한 관계는 상대를 상정합니다. 이를 설명하기위해 레닌의 경험비판론이 등장합니다.  공산주의 거장들의 이론에도 연대와 협력, 조직화가 함께 합니다. 이는 모두 상대가 있어야 하고 상대라는 존재로 인해 맥락이 생기고 그것이 발현하는 것을 관찰로 설명하게 됩니다.  물론 책내용의 반정도가 형이상학을 근거로 한 이론 물리학이라 쉬운 이해는 어렵지만 새로운 양자역학의 출현을 시킨 과정에서 들어나는 관계속에 나타는 빛이 관찰됨으로 조용한 카페에서 따뜻한 커피를 두고 도란도란 고순도 대화를 나누는 석학사이에 있는 듯한 즐거움도 함께 합니다. 

과학자들이 원자를 보기위해 전자현미경을 가져다대면 빛으로 인해 원자의 모습에 변형이 가해져서 제대로 원자를 볼수없다고 했죠. 이를 극복하기 위해 과학자들은 많은 노력을 했습니다. 파동설이네, 입자설이네  논란도 있었고 이제는 파동적 성격과 입자적 성격을 모두 인정하는 분위기인듯합니다. 양자역학은 여기에 더 나아가  불완전성을 가정합니다. 어디에나 존재한다는 안개론이 정설로 되는 것같습니다. 어쩌면 "견고한 무언가에 의문을 제기하면 다른 무언가가 열린다"는  저자의 말이  인간이 서있는 자연의 신비를 말해주는 듯합니다.  여기에 저자가 꾸준히 제시한 철학성까지 함께 하면서 발전해왔기에  양자역학을 신비하다고 생각하는지도 모릅니다. 

본 도서는 출판사로부터 무상으로 제공받아 주관적인 리뷰를 했습니다.