최소한의 양자역학

최소한의 양자역학 - 아무도 모르지만 누구나 알아야 할
프랑크 베르스트라테.셀린 브뢰카에르트 지음, 최진영 옮김 / 동아엠앤비 / 2025년 10월

물리는 어렵지만 은근히 재미있다. 어릴 때와 달리 성인이 되어 접한 물리는 재미있었다. 내가 전혀 몰랐던 걸 알아간다는 지식에 대한 갈증을 채워주는 측면이 있었다. 학생 때 배운 물리는 재미도 없었지만 어려웠다. 물리도 어려운 데 양자역학은 더욱 이해하기 힘들다. 지금까지 양자역학에 대한 책을 몇 권읽었는데 아무것도 모르겠다. 워낙 유명한 개념 정도만 알 뿐이다. 그럼에도 또 읽게 되는 마력이 있다. 과학인데 마력이라는 표현을하다니 아이러니하다.

TV 등에서도 양자역학에 대해 설명하는 예능 프로 등이 나오면 심심치 않게 본다. 양자 역학을 연대순으로 알려주는 책을 읽어도 보통은 그때 뿐이다. 시간이 지나면도 아니고 책을 덮으면 완전히 검은 색이 된다. 이번에는 <최소한의 양자역학>을 읽었다. 책에 인상적인 문구가 있다. 양자역학은 물리학이 아니라는 표현이다. 여기에 최대한 쉽게 쓰기 위해 이 책에는 수식 등을 거의 사용하지 않는다고 한다. 그만큼 읽는데 어렵지 않게 했다는 뜻이다.

책을 쓴 것도 부부가 썼다. 남편이 양자물리학자이고 아내가 언어학자이자 극작가이다. 남편과 함께 썼을 것이라 생각하는데 아무것도 모르는 양자역학을 썼다는 점이 대단하다. 실제로 책에는 고대부터 출발해서 물리에 대해 설명하며 시작한다. 여기에 재미있는 뒷 이야기 등도 실려있다. 단순히 과학자가 썼다면 그런 식의 구성은 하지 않았을 듯하다. 그렇다고해도 어렵다. 책을 2주가 넘게 잡고 읽으면서 이해하려 노력했지만 불가능에 가까웠다.

양자역학을 가면 거의 철학에 가깝다. 과학인데도 철학적인 이야기를 하게 된다. 무엇보다 양자역학은 우리가 오랜 세월동안 갖고 있던 상식에 반하는 내용이 많다. 그렇다보니 이해하기 어렵다. 그나마 가장 많이 써먹는게 끌어당김의 법칙이다. 이건 자기계발에서 수없이 많이 써먹는다. 아주 극히 일부르 갖고 전부인양 이야기하는 듯하다. 과학이긴 하니 더욱 써먹기 쉽게 사람들을 현혹하는 듯도 하다. 이런 식으로 양자역학은 도대체 뭐에 쓰는 물건인지와 같다.

양자역학에서 가장 유명한 개념 중 하나가 쉬뢰딩거의 고양이다. 상자 안에 고양이가 있다. 고양이가 죽었는지 살았는지에 대한 이야기다. 상자에 있는 고양이는 죽어 있을 수도 있고, 살아 있을 수도 있다. 상자를 열어보기 전까지는 절대로 모른다. 상자를 열어야만 정확한 상태를 알 수 있다. 그렇다고 고양이가 상자를 열었다고 달라지는 건 아니다. 분명히 상자 안에 있는 고양이는 이미 죽어 있거나 살아 있는 상태다. 우리가 그 사실을 알지 못할 뿐이다.

이런 식으로 양자역학에서 나오는 개념은 딱히 정답이 없는 듯하다. 이를테면 여기에도 있지만 저기에도 있다. 위에서 아래로 떨어지지만 아래에서 위로 올라도 간다. 이런 식으로 자연스럽게 철학적인 개념이 들어간다. 그렇다고 이게 철학은 아니라고 분명히 말한다. 과거에는 전혀 알지 못했던 개념이 과학이 발달하고 물리학이 깊어지면서 생겨났다. 처음에는 이론으로만 주장했다. 대표적으로 아인슈타인이 발표한 상대성이론이 대표적으로 이걸 증명하지 못했다.

아인슈타인이 주장한 이론이 현실에서 된다는 건 몇 십년이 지나서 증명 되었다. 여기에 또 어려운 게 크게 볼 때 뉴턴의 만유인력 법칙은 이전까지 우리가 알고 있는 걸 이론적으로 탄탄하게 만들었다. 그걸 금지옥엽처럼 믿고 과학으로 발전시켰다. 그러다 뭔가 맞지 않는 게 생겨났다. 그 부분을 양자역학이 보완했다. 그렇다고 해서 뉴턴이 알려준 물리 개념이 틀린게 아니다. 그걸로 맞는 것도 있고, 양자역학으로 가야 맞는 것도 있다. 오죽하면 아인슈타인마저도 양자역학에 대해 확실히 맞다고 표현하지 않았다.

스스로 이해할 수 없다는 표현까지도 했다. 그러니 나같은 사람이 어떻게 알겠는가. 더구나 양자역학은 다른 분야와 달리 100년이 조금 넘은 역사를 갖고 있다. 그러다보니 과학자들마저도 양자역학에 대해 정확히 하는 사람이 없다고 한다. 자신이 공부하고 주장하는 정도만 안다고 할까. 지난 100년 동안 인류가 엄청난 발전을 한 원동력은 양자역학에 기인한다. 여전히 양자역학으로 풀어야 할 개념은 무궁무진한 듯하다. 이 책을 읽어 아주 조금 양자역학에 대해 알았다는 정도긴 하다.

증정 받아 읽었습니다.

까칠한 핑크팬더의 한 마디 : 과학자도 잘 모른다면 내가.

친절한 핑크팬더의 한 마디 : 어려워도 읽으면 읽을만 하다.