세상에서 가장 쉬운 과학 수업 양자 전기역학

세상에서 가장 쉬운 과학 수업 : 양자전기역학 - 선형대수학의 역사부터 파인먼 다이어그램까지 ㅣ 노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학 14
정완상 지음 / 성림원북스 / 2025년 3월

2000년 김대중 전 대통령 노벨 평화상과 작년에 작가 한강이 노벨문학상을 받았다. 과학 기술은 꾸준히 발전하지만, 아직 노벨 과학상 수상자가 없다. 행렬식 개념을 일본인이 도입했다니 노벨상이 많은 이유가 있는 것 같다.

슈윙거, 파인먼, 도모나가 신이치로에 의해 독립적으로 연구된 이론이 양자전기역학이다

이 책은 어려운 양자전기역학 파이먼의 논문 내용, 양자장론의 탄생 배경, 선형대수학의 역사와 디랙의 양자역학, 파인먼의 경로 적분, 양자역학의 창시자들이 소개된다.

먼저 아인슈타인의 빛이 파동이라는 정설을 뒤집고 광자의 다발이란 뉴턴 역학이나 전자기학과는 다른 이론 양자역학이 나왔다. 양자역학은 파인먼 조차도 누구도 충분히 이해했다고 자신 있게 말할 수 없다고 했다. 양자역학은 미시세계에서 광자, 양자, 즉 불연속적인 에너지의 움직임을 다룬다. 파인만은 양자 전기역학을 정립하여 빛과 물질의 상호작용을 정확하게 설명했고, '파인만 다이어그램'은 복잡한 양자 현상을 시각적으로 이해하는 데 큰 도움을 준다.

옛날 수학자들이 복잡한 방정식을 풀기 위해 행렬과 벡터를 이용하면서 선형대수학이 탄생했다. 마치 퍼즐 조각을 맞추듯, 이 도구는 양자역학이라는 새로운 세상을 이해하는 데 필수적 열쇠다.

폴 디랙은 상대성이론과 양자역학을 하나로 묶는 놀라운 방정식을 만들었다. 이 방정식은 반물질의 존재를 예언했고, 이는 후에 실험으로 증명되었다. 마치 마법처럼, 그의 이론은 새로운 입자 세계를 열었다.

리처드 파인먼은 양자 세계의 움직임을 설명하는 독특한 방법을 제시했다. 입자가 모든 가능한 경로를 따라 움직인다고 상상하며, 이를 수학적으로 표현했다. 마치 모든 가능성을 탐험하는 모험가의 여정과 같다. 파인먼은 입자들의 상호작용을 그림으로 표현하는 방법을 개발했다. 다이어그램은 복잡한 계산을 단순화하고, 양자 전기역학을 이해하는 데 큰 도움을 주었다. 마치 만화처럼, 이 그림들은 양자 세계를 생생하게 보여줬다. 그들은 기존의 상식을 깨고 새로운 시각으로 세상을 바라봤다. 마치 퍼즐 조각을 하나씩 맞춰나가듯, 그들은 양자역학이라는 아름다운 그림을 완성했다.

양자역학은 현대 기술의 발전에 큰 영향을 미쳤다. 반도체, 레이저, MRI 등 우리 생활을 편리하게 해주는 많은 기술들이 양자역학의 원리를 이용한다.

연립일차방정식 수준이다. 다양한 방정식, 원리, 이론, 퍼텐셜에너지 크기는 자기장 세기에 비례하는 자기모멘트 등. 천재의 논문은 읽을 수록 어려웠다. 저자가 천재처럼 느껴졌다. 파인먼 경로 적분을 이해하기 위해 파동의 전파에 대한 원리 하위헌스의 원리를 알아야 한다는데 솔직히 함수 풀이를 그냥 넘겼다. 풀이도 어려웠다. 가우스가 가깝게 느껴지는 기분은 멀까.

우리나라에 양자컴퓨터가 연대에 들어온다는 뉴스를 들었다. 우리도 양자역학의 원리를 이용해 과학을 알려 네이쳐, 사이언스지에 많이 게재되길 바래본다.

오페라 영화 속 편지 이야기

오페라 영화 속 편지 이야기
임복희 지음 / 오디세이북스 / 2025년 3월

특수효과와 사운드에 밀려 편지 내용을 기억하지 못하는지 모르겠지만, 오페라에서 편지를 읽는 장면을 직접 본 기억은 없는 것 같다. 저자는 오페라 애호가이자 영화칼럼니스트다.

이 책은 음모와 권력에 사로잡힌 인물들의 비극적 절정의 촉매제가 된 예언의 편지가 나온다. 맥베스는 인간의 권력욕을 주제로 맥베스는 왕을 시해하고 왕위에 올라 살인과 폭정을 일삼다가 죄책감과 고통에 시달리다가 비참하게 죽는 내용이다. 이별 편지의 라트라비아타는 고급 창부 비올레타와 귀족 청년 알프레도의 비극적인 남녀 간 순수한 사랑을 주제로 한다. 전달되지 못한 편지 로미와 줄리엣, 메신저의 편지 카르멘은 집시 여인 카르멘과 군인 돈 호세의 비극적인 사랑 이야기다. 응답받지 못한 편지 에브게니 오네긴, 금지된 사랑 편지 베르테르, 생 마지막 편지인 토스카는 로마를 배경으로 가수 토스카와 화가 카바라도시의 비극적인 사랑과 혁명 이야기를 담고 있다. 무책임한 편지의 나비부인은 일본을 배경으로 미국 해군 장교 핑커튼과 일본 여성 초초상의 슬픈 사랑 이야기다. 대필 편지 피가로의 결혼, 그린라이트 신호 편지인 세비야의 이발사는 재치 있는 이발사 피가로가 젊은 귀족 알마비바 백작의 사랑을 도와주는 유쾌한 희극이다. 양다리 연애편지가 있는 팔스타프는 돈이 궁해진 팔스타프가 두 유부녀를 유혹하려다 오히려 여인들의 복수에 휘말려 망신을 당하는 유쾌한 희극이다. 나중에는 모든 오해가 풀리고 팔스타프는 자신의 어리석음을 깨달으며, 세상만사는 장난일 뿐이란 교훈을 주기도 한다. 침실 속임수 편지의 아라벨라는 가난한 귀족 가문의 딸 아라벨라가 부유한 남자와 결혼하여 가문을 일으키려 하지만 복잡한 사랑의 얽힘 속에서 진실한 사랑을 찾아가는 이야기다. 모두 12편 오페라 영화 속 편지 이야기들이 소개되었다.

가장 오래된 오페라는 다프네다. 너무나 유명한 셰익스피어 4대 비극 중 하나는 맥베스다. 12편 중에 가장 좋았던 오페라는 베르테르다. 베르테르를 말하면 괴테가 떠오른다. 괴테는 명문 집안에서 성장했다. 그를 사랑하는 사람들은 다양한 분야의 폭넓은 지식의 탁월함에 반한다. 괴테가 사랑한 여인 로테에 대한 사랑과 자신이 처한 현실 사이에서 정신적 고통을 겪고, 자신의 경험을 바탕으로 25세에 14주만에 쓴 젊은 베르테르의 슬픔은 당시 많은 사랑을 받았다. 어릴 적 카키색 세계문학전집 표지에 적힌 금색 제목이 기억난다.

요즘은 오페라 보다 영화나 드라마를 쉽게 접한다. 목련꽃이 핀 요즘 날씨엔 팔스타프 희극 오페라를 보면서 추억 쌓기를 해 보고 싶다.

[100자평] 오페라 영화 속 편지 이야기

오페라 영화 속 편지 이야기
임복희 지음 / 오디세이북스 / 2025년 3월

+이 글은 도서를 제공 받아 주관적인 견해에 의해 작성했습니다+
괴테가 사랑한 여인 로테에 대한 사랑과 자신이 처한 현실 사이에서 정신적 고통을 겪고, 자신의 경험을 바탕으로 25세에 14주만에 쓴 젊은 베르테르의 슬픔은 당시 많은 사랑을 받았다.

작은 나라, 당찬 외교

작은 나라, 당찬 외교
안문석 지음 / 인물과사상사 / 2025년 3월

이 책은 약소국간의 외교, 국토는 작아도 큰 외교를 펼치는 국가들, 소신을 지키는 외교국, 배짱 두둑한 결기 외교, 현란한 실리 외교, 중립 외교들, 13나라의 줏대 있고 신념있는 외교 국가를 소개한다. 철학과 정치학을 공부해서인지 책에서 저자의 직관적이고 유연함이 엿보였다.

외교는 석기 시대부터 있었다. 그리스 시대 웅변 잘하는 사람이 외교역할을 하다가 빈 회의 후 외교관 직업으로 자리잡았다고 한다. 반면, 전쟁을 국가질서를 보전해 나가는 방안이 될 수 있다고 보는 정치학자 헤들리 불 도 있다. 약소국이 강대국을 상대로 펼칠 수 외교는 편승, 균형, 중립 지위 유지다.

19세기부터 20세기 중반까지 영국의 식민지 인도, 호주, 나이지리아, 캐나다 국가 들 중 통 큰 고래 외교국은 싱가포르다. 마이클 페이 사건에서 태형으로 세계적 논란이 있었지만 미국에 할 말을 하는 멋진 국가다. 미중에게 통 큰 외교를 할 수 있었던 것은 국가 지도자의 외교 인식, 내정 절대 불간섭, 원칙과 규범 중시하는 자긍심과 자신감 속 유연성, 국익 중심, 지정학적 위치 적극 활용에 있다. 영국을 세 번 굴복시켰던 우리와 같이 홍어를 먹는 나라 아이슬란드가 있다. 소국이지만 국민의 행복도 3위 국가로 교육, 의료가 무료다.

러시아와 우크라이나가 전쟁 중인데 코스타리카는 비무장 국가다. 내전과 쿠데타 방지, 미국의 압력, 오일쇼크로 인한 경제적 어려움 등으로 군대를 폐지했다. 피게레스 페레르 대통령은 민주주의와 법치주의를 중요시했으며, 이를 통해 사회적 안정과 정의를 지향했다. 대한민국의 탄핵운동은 불법과 부패에 대한 강력한 대응이고, 이는 페레르의 신념과 유사하게 권력의 남용에 맞서 싸운 거와 유사하다. 모두 국민의 권리 보호와 정부에게 책임을 묻는 과정이다. 비무장 중립 상태에서 큰 외교를 할 수 있는 기반은 소농, 자영농 중심 사회구조, 상하층 계층 간의 평등 의식, 정치 엘리트의 리더십, 선진적인 정치교육으로 국방비를 교육에 투입해서 적극적인 민주주의 교육을 하고 있다. 브라질과 멕시코 사이에 낀 중미의 스위스 코스타리카가 인상깊다.

김정은과 트럼프가 정상회담 장소로 선택한 하노이는 양국가에 동지 국가 베트남은 대나무와 같은 꺾이지 않는 외교를 한다. 중국, 프랑스, 일본 지배를 받았지만 참 근성있는 멋진 나라다. 와이시리즈에도 등장하는 인물 호찌민. 외부 세력과 연대하는 실용 외교를 하며 이웃국과 우호 관계를 유지하고, 국익을 최우선하기 위해 적과 친구를 구분하지 않는다. 물론 국제관계에 영원한 적은 없다.

우리의 당찬 외교도 바래본다.

3D 모델링 작업과 생성형 AI 활용을 위한: 블렌더 3D & AI/성안당

3D 모델링 작업과 생성형 AI 활용을 위한 블렌더 3D & AI
오창근.장윤제 지음 / 성안당 / 2025년 3월

오픈소스 s/w 블렌더 3D는 무료다. 또한 쉽다. 생성형 AI 창작은 이미 시작 단계를 넘어서 영상 크리에이터가 증가했다. 3D 제작은 캐릭터 모델링, 애니 등 각 분야에 퍼져있다. 이 책은 기본 모델링과 생성형 AI 협업 준비하기, 오브젝트 모델링 생성과 변형 기법, 장면 구성과 조명, 카메라 설치하여 출력하기, AI 서비스를 이용한 캐릭터 모델링과 애니메이션, 스크립트 코딩 방식으로 블렌더 AI 활용하기로 되어있다.

예제를 성안당 홈페이지 자료실에 들어가 기본 모델링부터 A 서비스를 이용한 캐릭터 모델링과 애니메이션 제작을 다운받았다. 예제에는 테이블, 가로등 장식, 나무,강아지, 창문, 건물 등이 많이 있다. 클릭하면서 3D 뷰포트 X, Y, Z 값에 적응해 나가면서 하나씩 편집한다는 느낌으로 따라하면 2D가 아닌 3D도 쉽게 배울 수 있을 것 같다. 책의 설명보다는 첫 접한다면 그림의 1번 클릭, 2번 클릭을 따라하면서 시작해야 쉽다. 초보자들은 단축키는 좀 익숙해지면 사용함 좋을 것 같다.

나는 컬쳐블룸 텍스트를 만들어 봤다. 블렌더에서 컬쳐블룸 텍스트를 만드는 방법은 다양하다. 먼저 쉬프트와 a 를 눌러 텍스트를 추가한다. 폰트 설정, 크기와 위치 조정하고 추가로 3D 효과는 돌출, 베벨, 메쉬로 주고, 재질로 색상과 질감을 넣는다. 텍스트를 만들기위해 3D 뷰포트 상단의 모드 선택 메뉴에서 편집 모드를 선택하거나 탭키를 누른다. 컬쳐블룸 텍스트 크기를 변경은 X, Y, Z 값을 개별적으로 조정한다. 나는 키보드에서 s키를 누른 후 마우스로 원하는 방향을 드래그한다. 색은 재질Material을 사용해서 색상 선택 도구를 열고 원하는 빨간 색상을 선택했다. 가장 관심이 가는 파트는 챗지피티를 통해 파이썬 코드 작성해서 적용하는 부분이였다. 블렌더를 전혀 모르는 사람은 좀처럼 따라하기 어려울 수 있는데 천천히 인터페이스를 이해하고 오브젝트 모드의 조형 도구 그림들을 찾아 가면서 클릭하다보면 입체적인 이미지를 만들 수 있을 것이다.