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세상에서 가장 쉬운 과학 수업 : 양자정보 - 튜링의 계산기에서 차일링거의 양자순간이동까지 ㅣ 노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학 19
정완상 지음 / 성림원북스 / 2025년 11월
평점 :
2022 개정교육과정이 학교 현장에 적용된 이후 서울대에서도 2028학년도 대입전형 개편 방안, 미래역량 기반 심층 역량평가 면접 설계안 등을 논의하였고 최근에 그 방향을 정리하여 발표하였다. 그 중에서 주목할 부분은 바로 '탐침 질문'에 대한 사항이다. 서울대는 탐침질문을 ‘면접 상황에서 주제에 대한 깊은 생각을 끌어내고, 논의가 더 발전할 수 있도록 자신의 생각과 경험을 더 고민하여, 자세히 설명하도록 유도하는 추가질문이며, 열린 질문의 성격을 가짐’이라고 규정하였다. 내신이 5등급제가 되어 변별력이 떨어질 것으로 예상되는 상황에서 상위권 학생들을 탐침질문을 통해 학생들의 심층 역량을 판단하겠다는 것이다.
이러한 심층 역량은 하루이틀 한다고 해서 채워지는 것이 아니므로 단기간 학원을 다닌다고 대비할 수 없다. 중학생부터 또는 고1 시기 부터 다양한 학문적 지식을 쌓고 관심 있는 분야를 깊이있게 파고들어야 한다. 시중에 나와 있는 책 중에서 정완상 교수님의 '세상에서 가장 쉬운 과학 수업'은 이러한 능력을 키우는 데 가장 적합하다고 볼 수 있다.
먼저 현대 과학에서, 학교 과학 교과 과정 중에서 화제가 되는 주제들을 다루고 있다. 또한 노벨상 수상자들의 오리지널 논문을 읽을 수 있도록 해당 주제에 관련하여 과학 발전 과정, 과학자들의 사고 방식, 이론을 정립한 과정과 전문적인 수식까지 하나씩 차근차근 알려준다. 책에 나온 내용들을 정독하며 제대로 이해하고 이론을 따라간다면 최종적으로 책에서 목표로 하는 '노벨상 수상자의 논문'을 약간이나마 이해할 수 있다.
'노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학' 시리즈에서 최근 출간된 <세상에서 가장 쉬운 과학 수업 양자정보>는 현재 AI의 발전과 함께 가장 핫한 주제 '양자알고리즘과 양자컴퓨터'에 대한 내용을 다루고 있다.
정보의 개념과 시초에 대한 이야기부터 시작하여 암호의 발달, 컴퓨터의 개발과 발전 과정, 컴퓨터를 구동하는 비트와 이진법의 개념, 논리게이트, 고전 컴퓨터와 양자컴퓨터의 차이점, 양자 역학의 파동함수 또는 상태함수의 중첩원리, 큐비트의 정의와 양자 게이트 등을 소개한다. 양자 알고리즘과 양자 컴퓨터에 대한 내용을 쉽게 알려주고 이를 통해 무엇까지 가능할 수 있는지 등의 내용을 살펴본다.
'세상에서 가장 쉬운 과학 수업'시리즈가 전부 그렇듯이 이 책은 쉽게 이해할 수 있는 내용만 다루지 않는다. 대부분의 교양 과학책이 수식을 최대한 빼 버리고 아주 기초적인 내용만 넣은 다음 대략적인 말로 어렴풋이 설명하는 것에 반해, <세상에서 가장 쉬운 과학 수업 양자정보> 에서는 양자게이트와 얽힘의 관계 등을 설명하며 수학적으로 어려운 내용, 수식의 전개 과정까지 다룬다. 이 책을 잘 이해하지 못한다고 힘들어하기 보다는, 도전의식을 가지고 하나라도 더 알고자 하는 탐구정신을 갖기 바란다.
<세상에서 가장 쉬운 과학 수업 양자정보>는 '도이치 박사가 말하는 차일링거의 양자정보 혁명'에 대한 이야기로 시작한다. 도이치 박사는 1997년 차일링거 박사의 양자순간이동 논문에 관해 양자알고리즘을 최초로 만들어낸 과학자이다. 양자정보가 무엇을 다루는 학문인지, 양자 얽힘은 무엇인지 그리고 무엇을 가능하게 만드는지 등에 대해서 쉽게 짚고 넘어갈 수 있다.
<세상에서 가장 쉬운 과학 수업 양자정보>에서는 정보가 무엇인지 문자와 암호의 탄생부터 시작하여 라이프니츠가 어떻게 2진법을 만들게 되었는지, 디지털 논리의 기초가 어떻게 시작되었고 세계 최초의 컴퓨터가 탄생하게 되었는지 등부터 살펴본다. 고등학교 국어 지문으로 자주 출제되는 슈뢰딩거 실험으로 본 양자의 세계, 큐비트를 조작하는 기술 양자게이트, 아다마르 게이트, 큐비트와 양자 복제금지 정리 등의 내용을 수식과 함께 알아보고 양자 얽힘, 양자알고리즘, 양자컴퓨터 등에 대해서도 이야기한다. 어렵지만 흥미진진한 '양자정보'에 대한 과학수업에 푸욱 빠져보고 싶다면 꼭 이 책을 읽어보기 바란다.