과학을 연결하는 최소한의 양자역학

과학을 연결하는 최소한의 양자역학 - 지구 생물부터 우주 행성까지, 세상을 해석하는 양자역학 이야기 ㅣ 최소한의 지식 4
김상협 지음 / 지상의책(갈매나무) / 2026년 3월

본 도서는 출판사로부터 무상으로 제공받아 주관적인 리뷰를 했습니다..

'양자역학'이라는 단어에는 복잡한 심정이 담기죠. 어렵다는 생각과  궁금하다는 생각 그래서 양자역학을 미디어에서 만나면 궁금해서 쳐다보고 있습니다. 이해는 다른 영역이기는 합니다.  물리학자들은  우리가 사는 모든 영역에 양자역학이 관여되어 있다고도 합니다. 그런데 그러면서 입자는 어디서든 존재한다는 아리까리한 소리도 합니다.  물론 과학에서는 파동함수로 설명을 합니다. 이렇게 혼란을 줄수도 있는  양자역학을 <과학을 연결하는 최소한의 양자역학>에서는 학생의 눈높이로  생물학, 천문학, 조류학을 중심으로  해결하지 못한 이슈를 어떻게 양자역학으로 해결하는지를 통해  왜 양자역학이 필요한 지를 재미있게 설명합니다. 

저자는 김상협 물리 교사십니다.   과학기술부 과학교사상을 수상한 적도 있고  대한민국 과학 콘텐츠 대상도 받으셨습니다. <눈이 즐거운 물리><김상협의 무지개 연구> 등의 저서가 있습니다. 

빛의 색상이 언제부터인지 조절되기 시작했죠. 청LED의 발명때 부터일텐데요. 이렇게 될 수있는 원리는 에너지 밴드에 있는 밴드캡이라고 합니다. 그런데  청LED는 오랫동안 개발을 못해왔다고 합니다.  기존에 빨간색과 노란색은 개발이 되어 있어서 청색만 개발되면  백색광과  RGB가 완성되어 색의 혁명을 이루어낸거죠. 양자역학의 역사도 다룹니다. 아인스타인이 양자역학에 부정적이었다고 하네요. 그리고 전자가 어디에나 있다는 건 파동함수때문인데  벤젠의 구조에 대한 설명을 통해 양자중첩과 파동을 쉽게 설명합니다. 

단원을 시작할때는 토크쇼형태의 대화문장으로 여는데, 양자역학을 대표하는 사고실험이 있죠. '슈뢰딩거의 고양이'  실제 슈뢰딩거는  고양이를 좋아한다는 군요. ㅎㅎ 신기한건 양자역학인데, 생물학을 끌고 옵니다. 식물이 광합성을 하는 원리를 몰랐다는 겁니다.  광합성을 할때 받는 빛에너지가 양자중첩이 생기면서 간섭이 생기고 효율적인 에너지 보관경로를 만든다는 겁니다.  그외에 요즘 핫한 양자컴퓨터의 원리도 설명을 하고  다만 미래에도 일반인들이 양자컴퓨터를 쓰지는 않을 거라고 하네요. 단순계산은 현재 컴퓨터를 이길 수가 없다고 합니다.  양자역학에서 가장 흔하게 등장하는 천문학에서는 백색외성으로 설명하는데  스테이크가 잘익었는지를 확인할 때 사용하는 온도측정방법을 이용하는 것도 신기하고 빛으로 알수없는 우주의 장면을 중력파를 이용하는 것도 좋은 지식이 됩니다.  실제 중력파연구로 2017년에 노벨물리학상을 타셨다고 합니다. 

철새가 매년 똑같은 이동경로로 떼로 이동을 합니다. 새 몸속에 나침판이 있는지 에 대한 궁금증으로 많은 철새들이 해부를 당하는 곤욕을 당했다곻 니다. 그런데  양자생물리학자는 눈에 라디칼쌍이라는 분자단위의 조직이  나침반역할을 한다는 가설을 내놓았습니다.  지구의 자기장이 약하지만 철새는 이 신호를 증폭해서 볼수있게 하는 양자얽힘이 발생한다는 겁니다. 아직  양자역학은 시작이 아닐까요. 양자역학으로 모든 자연을 설명할 날도 멀리 않아보입니다. 학생들 뿐아니라 양자역학 입문서로도 좋은 내용이었습니다.