모든 것이 양자 이론

모든 것이 양자 이론 - 세상을 이루는 17가지 기본 입자 이야기
곽재식 지음 / 지식의숲(넥서스) / 2025년 5월

_비파괴검사 기술이라고들 하는, X선 촬영 장치 같은 것을 이용해서 바깥에서 내부를 건드리지 않고 피라미드 내부를 살펴본다면 좋기는 할 것이다. 그러나 피라미드를 통째로 통과할 수 있을 정도로 강력한 X선을 피라미드 전체 크기만큼 뿜는 장치를 만들고 사용하는 일에는 어려운 점이 많을 것이다.

그런데 가만 보니 우리에게는 하늘에서 공짜로 우리를 위해 항상 가동시켜 주고 있는 X선 장치 같은 것이 있다. 바로 뮤온이다._p136

평소 좋아하는 #곽재식 님의 #양자이론 #과학도서 라서 즐거운 마음으로 읽기 시작했다가 뜻밖에 제대로 공부하게 된 #모든것이양자이론 !

언젠가 책에서 스쳐지나갔거나 SF 미드나 영화에서 나왔던 것 같았던 물질이름들과 특징들을 촘촘하게 배울 수 있었다. 발해의 멸망의 원인을 언급하며 백두산 화산 폭발에 관한 기록들로 시작하는 1936년에 발견된 ‘투시 초능력의 비밀, 뮤온’, 가장 익숙한 기본 입자인 전자와 양전기를 만들어 주는 위쿼크-고스트 버스터즈의 양성자 총의 원리도 나온다-, 신기했었던 우주 방사선의 재료인 기묘 쿼크- 말그대로 strangequark이다-, 아래 쿼크, 친숙한 광자, 영화 속에서 자주 거론되는 글루온이라는 운반자, 이어지는 맵시 쿼크까지.. 한 챕터로 읽혀지는 여기까지 보고 나면, 다소 낯설었던 타우온, W보손, Z보손, 중성미자들, 바닥 쿼크, 그리고 마지막 힉스 입자를 통해 총정리를 해주고 있었다.

자세한 전문성을 띈 내용에도 불구하고 이 책이 흥미로웠던 이유는, 서양의 학문으로 여겨지는 이 분야를 삼국유사, 삼국사기, 조선왕조실록 등 우리나라 역사 속의 기록들과 인물들을 토대로 하나씩 연결지어 풀어주고 있고, 이휘소, 한무영과 같은 우리나라 물리학자들의 업적도 언급해주고 있다는 점이였다. 덕분에 거리감 느껴지는 분야에 한 걸음 가까이 갈 수 있었던 시간이였다.

개인적으로는 조선 후기 이야기책 학산학언과 박지원의 열하일기의 신비로운 이야기가 나오는 타우온 챕터의 상대성 이론과 GPS 활용이 재미있었고, 투시에 연관된 내용이 흥미로웠던 뮤온이 기억에 남는다.

_타우온은 독특하게도 자신이 경입자이면서도 수명을 마칠 때는 경입자가 아닌 쿼크로 된 물질을 내뿜을 때가 간혹 있다. 쿼크는 강력으로 서로 달라붙게 되는 물질이다. 그에 비해 경입자인 타우온은 쿼크가 아니다. 그러므로 강력의 영향을 받지 않는다. ....

그렇다면 타우온이 수명을 다하고 새 쿼크들이 탄생하는 그 과정을 잘 관찰하면 강력이 맨 처음 나타나서 작용하기 시작할 때에 생기는 일을 알아낼 수 있을 것이다._p157

보통 양자 이론이라고 하면 진동, 시간과 공간... 양자와 전자... 그리고 알기 어려운 미시적인 세계에 대한 이론이라는 생각이 드는데, 이 책에서는 17가지 세상 모든 물질의 재료를 통해서 잘게 쪼개지는 물질 속 원리를 잘 설명해주고 있었다. 이론 중심이 아니라 연구를 했었던 과학자들의 스토리나 영화 내용, 역사기록, 이야기책 내용 등을 잘 풀어서 이해하기 쉽게 적어놓은 일반 물리학 책이다는 점이 추천포인트 이다.

그리고 책의 구성은 앞의 내용 끝에 궁금증을 유발하는 문장을 던지면서 다음 물질로 해답을 찾아 넘어가는 형식으로 되어 있어서 현대 과학의 역사와 흐름을 잘 이해할 수 있도록 해주고 있었다. 그렇게 책의 흐름을 따라가다보면 결국은 우리 자신, 우리의 삶이 결코 이들과 따로 떨어진 것이 아니고 우리도 우주의 한 부분이라는 것을 알게 된다.

_빛의 속도는 항상 일정하지만, 시간이 변화한다는 것이다. 오랜 세월 수많은 사람이 시간은 언제나 누구에게나 변함없이 항상 똑같이 흘러간다는 것을 당연하게 생각해 왔지만 상대성 이론은 그 당연한 틀에서 과감하게 벗어난다. 상대성 이론은 여기에 더해 공간조차도 변화한다고 본다._p145