<세상에서 가장 쉬운 과학 수업 양자 전기역학> 노벨상 수상자들의 오리지널 논문

세상에서 가장 쉬운 과학 수업 : 양자전기역학 - 선형대수학의 역사부터 파인먼 다이어그램까지 ㅣ 노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학 14
정완상 지음 / 성림원북스 / 2025년 3월

<세상에서 가장 쉬운 과학 수업>시리즈는 경상국립대학교 물리학과 정완상 교수가 학생들에게 과학과 수학의 즐거움을 더 깊이 있게 알려주고자 쓴 책이다. 시중에 중고등학생을 위한, 또는 다양한 종류의 교양 과학 도서가 있지만 이 시리즈는 조금 특별하다. 바로 진짜 노벨상 논문을 쉽게 풀어낸 '노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학 시리즈'이기 때문이다. 우리나라에서 노벨 문학상은 나왔다. 다음으로는 노벨 과학상 수상자가 쏟아져 나오기를 바라는 마음으로 쓴 이 책에는 해당 노벨상 수상자들의 영어 논문과 함께 그 논문을 유의미하게 이해할 수 있게 해주는 배경지식이 차곡차곡 정리되어 있다.
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과학고, 영재고, 이공계를 지망하는 학생들에게 추천하는 과학도서!

책 앞부분에는 경희대학교 이과대학 물리학과 교수 및 전 부총장인 남순건 교수님의 추천사가 나온다.

과학을 처음 공부할 때 이런 책이 있었다면 얼마나 좋았을까

처음 <세상에서 가장 쉬운 과학 수업>시리즈를 알게 되었을 때 나도 딱 이렇게 생각했다. 지금은 과학과 전혀 상관 없는 일을 하고 있지만 취미로, 지적 유희를 위해 종종 교양과학 도서를 읽고 있다. 그러나 만약 학생 때 이 책을 접할 수 있었다면? 과학에 훨씬 흥미를 갖고 파고들었을 지도 모르겠다는 생각을 하게 되었다. 과학에 각별한 흥미를 가진 학생들, 과학에 특별한 재능을 보이는 아이들, 또는 과학고나 영재고, 이공계 대학을 희망하는 학생들이 이 시리즈를 읽는다면 많은 도움을 받을 수 있을 것이다.

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​<세상에서 가장 쉬운 과학 수업>은 다른 중고생대상 과학도서나 교양과학도서처럼 수식을 배제하지 않는다. 정완상 교수는 양자역학, 상대성 이론 등 어려운 과학 이론을 다루는 책들이 너무 수식을 피하고 역사 이야기 위주로 쓰였다고 느꼈다. 그러나 이렇게 쉬운 접근을 하는 책이 있다면 과학 꿈나무들을 위해 또는 탐구심과 지적 유희를 즐기는 독자들을 위해 좀 더 심층적으로, 진짜 논문을 이해할 수 있게 돕는 책도 필요하다고 생각한 듯 하다. <세상에서 가장 쉬운 과학 수업>에서는 노벨상 오리지널 논문을 이해하는 데 필요한 수식과 이론을 피하지 않고 설명하였다. 물론 청소년들이 이해하기 쉬운 내용도 나오지만 대부분은 고등학교 수학을 할 수 있다면 이해할 수 있도록 풀어 썼다. 한번에 100%를 이해하지 못한다 하더라도, 저자는 30% 이상으로 이해한다 해도 대단하다고 말한다.
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<세상에서 가장 쉬운 과학 수업 양자전기역학> 편에서는 양자전기역학의 창시자 중 한 명인 파인먼(리처드 파인만)의 논문을 다뤘다. 이 논문에 쓰인 브라켓 기호를 설명하고자 저자는 디랙의 오래된 논문 내용을 넣었고, 이것을 이해하기 위해서 선형대수학이 필요하여 1장에 선형대수학의 역사, 2장에 디랙의 벡터 기호 브라켓을 설명했다고 한다. 마지막 부분에는 파인먼의 양자전기역학 논문의 내용을 수식을 줄여서 다루었는데, 파인먼 다이어그램을 통해 대학원 수준의 양자전기역학 내용을 쉽게 이해할 수 있게 구성했다고 한다.

본문을 시작하기 앞서 글래쇼 박사의 인터뷰가 실려 있다. 약전자기 통일 이론으로 1979년 노벨 물리학상을 수상한 분으로 파인먼이 가장 존경하는 과학자라고 한다. 양자전기역학이란 무엇인지, 먼저 나온 양자장론 이론과 파인먼이 양자역학을 설명한 새로운 방식, 파인먼 논문의 개요와 영향 등에 대해 이야기한다. 파인먼의 양자전기역학에 대한 배경지식이 없다면 인터뷰부터 꼼꼼히 읽는 것을 추천한다.

<세상에서 가장 쉬운 과학 수업 양자전기역학>에서는 먼저 선형연립 방정식이 무엇인지 알아보면서 선형대수학의 역사에 대해 이야기한다. 크라메르 공식, 지금은 고등학교 교육과정에서 없어졌지만 예전에는 배웠던 행렬과 행렬식을 이용한 연립방정식 푸는 방법, 벡터에 대한 기본 지식을 익히고 파인만이 논문에 사용한 디랙 브라켓에 대해 배운다. 이렇게 차근차근 논문을 이해하기 위한 필수 배경 지식을 쌓은 후 마지막에 파인먼의 양자전기역학 논문에 대해 다룬다. 책의 뒷 부분에는 파인먼의 양자전기역학 논문의 원문도 함께 실려 있으므로, 원본이 궁금하다면 이를 참고하면 된다.

미래의 과학도를 꿈꾸며 영재고나 과학고를 준비하는 학생들, 이공계를 지망하는 학생이나 과학 이론을 좋아하는 어른들, 함께 공부하며 아이들과 지식을 나누고 싶은 학부모들, 창작물에 과학이론을 이용하고 싶은 이들 등 다양한 이들에게 <세상에서 가장 쉬운 과학 수업 양자전기역학> 은 많은 도움을 줄 것이다.