양자역학의 결정적 순간들

양자역학의 결정적 순간들 - 양자역학 탄생 100주년, 중첩과 얽힘이 만든 신비로운 세계 ㅣ 내 인생에 지혜를 더하는 시간, 인생명강 시리즈 34
박인규 지음 / 21세기북스 / 2025년 6월

*출판사로부터 책을 제공 받아 직접 읽고 작성한 리뷰입니다.

요즘 들어 양자역학을 다룬 책들을 자주 보게 된다. 얼마 전에도 양자역학에 대한 책을 읽었는데, 꾸준히 읽어오는 인생명강 시리즈인지라 다시금 양자역학에 도전하게 되었다. 솔직히 읽어도 읽어도 이해가 안 되는 게 양자역학인데, 양자 얽힘을 '이해했다'라고 말하는 순간 잘못 이해한 것이 양자 얽힘이라는 문장이 내게 묘한 안도감을 주었다. 그래도 양자역학에 대한 책을 여러 권을 읽다 보니 조금씩 익숙한 단어들이 생기는 것 같다. 그래! 읽고 또 읽어보자! 언젠가는 이해되겠지...!

우리가 양자역학을 이해하기 어려운 이유 중 하나가 바로 우리가 살고 있는 세계는 거시 세계이기 때문이다. 이는 앞에 읽었던 책에서도 다룬 이야기라서 한 번 더 리뷰하니 이해가 되었다. (우리 집 강아지에게 양자역학 가르치기라는 책에서는 이에 대해 사람은 눈에 보이는 것으로 이해하려는 경향이 짙은데 비해 강아지는 상황 그 자체로 받아들이기 때문에 양자역학 면에서는 강아지가 사람에 비해 더 빠르게 양자역학을 이해할 수 있다고 표현한다.)

양자역학에 관한 책을 읽게 되면 자연스럽게 입자와 파동, 원자뿐 아니라 코펜하겐 해석, 슈뢰딩거의 고양이, 닐스 보어와 알베르트 아인슈타인, 존 폰 노이만 등의 물리학자들을 마주하게 된다. 당연히 양자역학을 알려면, 관련된 복잡한 수식도 만나게 된다. 양자역학을 알기 전에 수식에 질려버릴 독자들을 위해 저자는 유독 어떤 페이지에 수식이 몰려있으니, 경기가 난다면 과감히 넘겨도 책을 이해하는 데 어려움이 없다고 이야기한다.(그러면 그 페이지들을 왜 수록했을까? 반대로 수식을 좋아하는 독자들을 위한 좀 더 디테일한 배려라고나 할까?)

이 책은 양자역학의 발전에 대해 설명을 하면서 각 학자들의 주장을 중심으로 책을 구성하였다. 덕분에 양자역학의 탄생부터 발전과정을 시기별로 접할 수 있었고, 아무래도 시간의 흐름에 따라 책을 읽어가는 것이 양자역학의 큰 틀과 그를 구성하는 구체적인 개념들을 이해하기 어려움이 없을 것 같다. 양자역학에 대한 책을 여러 권 접해서일까? 아님 유난히 이 책이 좀 더 이해하기 쉽게 설명하려고 노력을 해서였을까? 전혀 이해되지 않던 개념들이 하나씩 자리가 잡히는 느낌이다. 프리즘을 통해 보게 되는 광선들과 그에서 연결되는 입자와 파동의 개념을 통해 양자의 기본 개념을 잡을 수 있다. 입자와 파동은 구분할 수 있는 개념이 아니다. 그저 인간이 구분해둔 개념일 뿐이다. 그렇기에 어떤 물질을 가지고 입자와 파동을 구분하는 것은 인간의 양분법적 생각이지 양자역학적 개념이 아니라고 한다. 더 이상 쪼갤 수 없는 단위인 원자와 양자역학 속에 등장하는 수식의 단위를 볼 때마다 놀랍다. 굳이? 이렇게 작은 단위까지 알아야 할 필요가 있을까? 거의 인간이 인식할 수 없을 정도의 차이까지 알아내고자 고군분투하는 학자들의 노력이 대단하다고 느꼈다. 그런 작은 단위까지 집착하는 이유는 무엇인가? 무엇도 0이 아니라는 사실에 대해 밝히기 위한 노력이 지금의 양자역학을 만드는 토대가 된 것 같다. 양자 얽힘과 양자 중첩에서 만나게 된 슈뢰딩거의 고양이는 이제는 이해가 된다. 양자 중첩을 설명하는 데 이보다 더 한 실험이 있을까 싶을 정도다.

아직도 이해의 길을 멀지만, 이 책 덕분에 양자역학의 개념과 역사에 대해 한 걸음 더 나간 기분이다.