[서평] 익숙한 일상의 낯선 양자 물리 (과학, 익숙한일상의낯선양자물리)

익숙한 일상의 낯선 양자 물리 - 아인슈타인과 함께 하루를 시작한다면
채드 오젤 지음, 하인해 옮김 / 프리렉 / 2019년 6월

양자 물리라는 말만 들어도 최소한 대학교에서 물리학을 전공하고 공부 열심히 한 전문가들과 관련있는 학문이라고 생각하는 분들이 대부분일 것입니다. 하지만, 책의 제목에서처럼 익숙한 일상에도 양자 물리가 함께 하고 있다는 것을 생각해 본 사람은 거의 없을 것입니다. 이 책에서는 고등학교 수준의 지식을 다루고 있으며, 책을 대충 훑어 보아도 수식 하나 보이지 않을 만큼 일반인에게 재미있게 이야기로 설명하고 있습니다.

책에서는 열 한 개의 일상을 통해 양자 물리를 만나고 있습니다. 막스 플랑크가 전기레인지나 토스터의 발열체가 내보내는 붉은빛을 설명하기 위해 사용한 ‘양자’가 물리와 일상에서는 어떻게 만나고 있는지를 알 수 있을 것입니다. 먼저 더 쪼개지지 않는 12개의 기본 입자는 6개의 쿼크 부류와 전자, 뮤온, 타우, 전자 중성미자, 뮤온 중성미자 타우 중성미자의 렙톤 부류가 있다고 합니다. 또, 네 가지 기본 상호작용에는 중력, 전자기력, 강한 핵력, 약한 핵력이 있다고 합니다. 태양은 네 가지 기본 상호작용이 각자 맡은 역할을 수행해야 빛을 낼 수 있다고 합니다. 책에서는 기본 상호작용 네 가지에 대해서 별도로 상세히 설명도 하고 있습니다. 태양에서 나오는 빛이 아닌 뜨거운 물체에서 나오는 빛은 오로지 물체의 온도에 따라서만 색이 바뀐다고 합니다. 물체가 어떤 물질로 구성되어 있던, 열을 가하는 방식이 다르던 상관 없다고 합니다. 이러한 빛과 관련하여 파동과 색, 열과 에너지, 자외선 파탄, 양자 가설의 이야기를 만날 수 있습니다.

알람 시계가 지금까지 기계적 장치에서 정해진 알람 시간이 되면 소리를 내는 단순한 원리라고만 생각했습니다. 하지만 물리적 물체의 운동을 토대로 한 기계 시게는 본질적으로 제조 과정에서 조금만 달라져도 오차가 발생하는 불안정성을 가지고 있습니다. 이상적인 시계는 물리적으로 움직이는 부품이 없는 시계이고 빛의 파동인 전기장 운동에 따른 변화하기 불가능한 진동수를 이용한 것이라고 합니다. 이러한 진동수를 알기 위한 문제의 답은 빛과 원자의 상호작용에서 발견하였다고 합니다. 이 부분에서 양자 모형이나 스펙트럼 등 어렵지만 이해하면 도움이 되는 이야기들을 많이 만날 수 있습니다. 또한 마이크로 분광학 실험은 레이저 배갈의 첫 발판이 되었다고 합니다. 복사의 유도 방출에 의한 마이크로파 증폭이라는 메이저, 복사의 유도 방출에 의한 빛 증폭이라는 레이저 등의 원리에 대해서도 만날 수 있습니다.

과학시간에 만났던 물리 이야기는 공식부터 나와서 그 원리와 왜 이 공식이 만들어졌는지도 모르면서 계산을 하였기에 재미가 없었던 것 같습니다. 하지만, ‘익숙한 일상의 낯선 양자 물리’에서는 실험이든 우연이든 어떠한 과정에 의해서 현재의 일상에서 만나고 있는 양자 물리 현상들이 밝혀졌는지 이야기를 통해 알 수 있었습니다. 역시 아무리 어려운 이론이나 공식도 결국은 사람이 궁금해 하는 것에서 출발했다는 것을 알 수 있었으며. 양자 물리의 복잡한 계산은 모르겠지만, 그 원리가 어디에서 시작되었는지는 알 수 있었던 즐거운 시간이었습니다. ^^

(출판사로부터 도서를 제공받아 작성한 리뷰입니다.)