양자 역학을 알고 싶어

과학은 어렵지만 양자 역학은 알고 싶어 ㅣ 알고 싶어
요비노리 다쿠미 지음, 이지호 옮김, 전국과학교사모임 감수 / 한즈미디어(한스미디어) / 2022년 6월

세상에서 가장 쉬운 1시간 교양 강의 4탄, <과학은 어렵지만 양자 역학은 알고 싶어>은 수식 없이, 눈에 보이지 않는 미시적인 양자의 세계를 상황과 그림 등을 이용하여 설명한다. 실제 파동함수를 표시하는 기호 '프사이'외에 어떤 수식도 기호도 등장하지 않는다.

양자 역학은 '미시 세계'의 물리학이다. 그래서 어렵다. 우리가 흔히 배웠거나 생각하는 물리학은 역학, 전자기학, 열역학과 같은, 그 현상들이 조금은 보이고 느끼는 고전물리학이다. 일상생활에서 몸에 밴 고전물리학이라는 고정 관념을 갖고 양자 역학에 덤벼드는 것이 한계로 작용한다. 고전물리학의 규칙을 뒤집어버리는 세계가 양자 역학의 세계이기 때문이다.

양자는 입자와 파동의 성질을 동시에 지니고 있다든지, 관측하기 전까지는 실재하지 않는다든지, 위치와 속도가 동시에 결정되지 않는다든지, 에너지의 벽을 통과하는 터널 효과 등등 쉽게 설명하지만 내 머릿속에 오랫동안 자리 잡고 굳어진 고정 관념이란 놈 때문에 이해하기 쉽지 않다.

항상 손에 쥐고 있는 스마트폰에 활용되는 양자 역학의 지식, 많은 들어본 양자 컴퓨터, 양자 전송이란 말들. 뭔가 우리의 일상에 가깝게 있는듯해 더 알아야만 뒤처지지 않을 것 같은 강박도 존재한다.

그래서 알아보려 노력했건만 내 고정관념이 '냄새는 맡았으니 이제 만족하고 물러나지?'라고 속삭인다. 고정관념이 덜하다고 생각한다면 이 책은 도전할만하다. 중학생이라도 1시간이면 이해할 수 있는 입문서라고 하니 말이다.


'인간도 기본적으로는 양자의 집합이기 때문에 양자 전송을 사용해 다른 장소에서 부활 시킨다면 원리적으로는 정보의 전달을 통한 워프(Warp) 같은 초광속 순간 이동도 가능할지 모릅니다. 물론 그렇게까지 거대한 물체의 전송은 현실적으로 어려울지도 모르겠습니다만... (p. 149)'

가까운 미래는 아니겠지만 양자 역학으로 이런 세계가 올까? 실현된다면? 무섭기도 하다. 유발 하라리의 말처럼 과학이 인류의 희망이 될까? 양자 역학에 냄새를 좀 맡으니 가능하겠다는 생각도 든다. 책을 읽다가 어느덧 공상의 세계에 빠져든다.


하여튼 모든 영역에 적용되는 법칙, 양자 역학을 이해하기 위해서도 첫 번째로 필요한 건 '고정 관념'을 버리는 일이다.

'양자 역학에서도 우리가 경험적으로 친숙하게 여겼던 고전 물리학의 규칙이 뒤집힌답니다. (...) 양자 역학이 다루는 '미시 세계'에서는 일상의 세계와 다른 현상이 많이 나타난답니다. 그렇기 때문에 일상생활에서 몸에 뱄던 고정 관념을 버리고 새로운 발상을 받아들이는 훈련이 되지요. (p. 25)'

그리고 우리가 원하든 원치 않든
'양자 역학이 지금 우리가 살고 있는 세계의 진실에 가장 가까운 것만은 분명합니다. (p. 154)'