[Review] 세상에서 가장 쉬운 과학 수업 – 불확정성 원리 (정완상 著, 성림원북스)

세상에서 가장 쉬운 과학 수업 : 불확정성원리 - 광학의 역사부터 슈뢰딩거 방정식의 탄생까지 ㅣ 노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학 5
정완상 지음 / 성림원북스 / 2023년 11월

“세상에서 가장 쉬운 과학 수업 – 불확정성 원리 (정완상 著, 성림원북스)”를 읽었습니다.

저자인 정완상 교수는 현재 경상대학교 물리학과에 재직 중인 물리학자로 대중과 소통하는 여러 과학 저작에도 열심인 분입니다. 이번에 읽은 “세상에서 가장 쉬운 과학 수업 – 불확정성 원리”는 다른 대중 과학 서적에서 다루지 않는 과학 이론과 관련한 논문 그 자체에 집중하여 독자들에게 해당 과학 이론을 설명하는 방식을 채택하고 있습니다. 그러다 보니 제목과 달리 페이지를 넘겨가며 마냥 쉽게 읽을 수만은 없기는 합니다. 하지만 설명자체를 인터뷰나 강의 형식 등을 빌어 독자들의 접근을 보다 쉽게 하고 있습니다.

‘입자의 위치와 운동량을 동시에 정확히 알아낼 수 없고, 두 측정값의 부정확도를 일정 이하로 줄일 수 없다”는 불확정성 원리는 양자역학(quantum mechanics)의 핵심 개념 중 하나입니다. 즉, 이 책은 양자역학에 대해 다루고 있다는 것을 알 수가 있습니다. 양자역학의 탄생을 설명하기 위해서는 그 개념을 어디서부터 설명해야 할까요? 볼츠만(Ludwig Boltzmann), 막스 플랑크 (Max Planck), 아인슈타인 (Albert Einstein)이나 드 브로이(Louis de Broglie)? 아니면 보어(Niels Bohr)나 하이젠베르그(Werner Heisenberg), 슈뢰딩거(Erwin Schrödinger), 막스 보른(Max Born), 폴 디렉(Paul Dirac)?

저자는 그 역사의 시작을 고대 그리스 헤론(Heron)까지 끌어올립니다. 양자역학을 설명하는데 광학을 빼놓을 수 없고 빛의 성질을 다룬 광학의 역사는 헤론(AD 1C)부터 설명해야 하기 때문이지요. 헤론은 빛의 입사각과 반사각이 같음을 처음 알아냈고 네덜란드의 스넬(Willebrord Snel van Royen)은 빛의 굴절 법칙을 찾아냈습니다. 

이후 페르마(Pierre de Fermat), 훅(Robert Hooke)과 같은 당대의 수학자, 과학자들이 빛의 성질에 대한 연구를 이어갔고 이후 빛을 설명하는 이론은 뉴턴(Isaac Newton)의 입자설과 하위헌스(Christiaan Huygens)의 파동설로 나뉘게 됩니다. 하지만 토마스 영 (Thomas Young)에 의한 이중 슬릿 실험으로 인해 파동설이 대세로 자리잡게 되지만 아인슈타인의 특수상대성 원리에 영향을 받은 드 브로이에 의해 ‘물질파’, 즉 물질의 성질과 파동의 성질을 모두 가진 개념이 설명되면서 빛의 성질에 대한 논란은 일단락되게 됩니다.

수식이나 방정식이 있으면 책의 판매량은 그에 비례하여 줄어든다고 스티븐 호킹이 이야기했다고 하던가요? 이 책은 앞서 이야기한 양자역학의 역사를 설명하는데 있어 오리지널 논문을 바탕으로 진행하기 때문에 당연하게도 수식이 많이 나옵니다. 하지만 수식만 나열하는 식이 아니라 수식 중간 중간에 질문과 대답 형식으로 독자들의 이해를 돕고 있어서 (설명을 받아들이려는 의지만 있다면) 생각보다 어렵게 다가오지는 않습니다. 더구나 말이나 글로 설명할 때보다 오히려 개념이 명쾌하게 이해되는 효과도 있습니다.

이 책은 불확정성에 대한 이론을 집중적으로 설명하고 있지만 시리즈의 다른 책에서는 양자 역학과 원자 이론까지 설명하고 있어 전체적으로 읽어보면 양자 역학 전반적인 이해도가 높아질 것 같습니다.

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※ 본 서평은 출판사로부터 도서를 제공받아, 직접 읽고 주관에 따라 서평을 작성하였습니다.