아인슈타인처럼 양자역학하기

아인슈타인처럼 양자역학하기 - 직관과 상식에 맞는 양자이론을 찾아가는 물리학의 모험
리 스몰린 지음, 박병철 옮김 / 김영사 / 2021년 10월

아인슈타인처럼 양자역학하기

솔직히 나도 이 책을 양자역학을 이해해보고자 하는 기대로 집어들었지만 쉽지는 않았다. 그래도 양자역학에 한발짝 다가선 기분은 확실히 들었던 책이다. 물론 이 책의 목적은 직관과 상식에 맞는 양자이론을 찾아가고 양자역학을 이해하기 위해 현실적인 관점을 포기할 필요는 없다고 용기를 북돋아주긴 한다. 

“모든 것은 다음 두 질문에서 시작된다. 첫째, 물질은 인간이 자신을 알건 모르건 상관없이 자신만의 안정적인 특성을 갖고 있는가? 둘째, 인간은 물질의 특성을 이해하고 서술할 수 있는가? 이 책에서 제시할 답은 과학의 본질과 목적, 그리고 과학의 역할에도 중대한 영향을 미친다. 사실 이것은 현실과 환상의 경계에 관한 질문이다.”

지금의 양자역학은 이렇게 말한다. “관측이 물질에 영향을 미친다. 우리는 확률만 겨우 알 수 있다. 예측은 불가능하다.” 또 이런 식으로 말하기도 한다. “당신이 눈을 감았다가 뜨면 원자는 어디엔가 분명히 존재한다. 하지만 다시 눈을 감으면 원자는 ‘모든 가능성이 내재된 파동’으로 돌변한다. 그리고 다시 눈을 뜨면 원자는 ‘특정 위치를 점유하고 있는 입자’로 돌변한다.”

현실주의적 양자이론의 대표 주자이자 양자 중력 연구의 권위자인 이 책의 저자 리 스몰린은 이 책에서 양자역학이란 무엇인지, 그것은 왜 비현실적으로 느껴지는지, 지금의 이론은 어떻게 정설로 받아들여졌는지, 양자물리학이 풀어야 할 문제는 무엇인지, 양자물리학 연구는 지금 어디까지 왔는지 등의 물음에 차근차근 답하며 직관과 상식에 맞는 양자이론을 찾아가는 여정으로 우리를 안내한다.

그래도 이 책은 복잡한 수식 없이, 양자역학의 기본 개념부터 양자물리학 연구가 나아갈 방향을 이야기한다. 책의 구성은 3부로 이어지며 양자역학의 기본 개념부터 반현실주의를 대표하는 보어와 하이젠베르크가 현실주의의 최고봉인 아인슈타인을 누르고 물리학계의 주류로 떠오르게 되는 과정을 읽어볼 수 있다. 뒤이어 1950년대부터 시작된 현실주의적 접근법인 드브로이의 파일럿파 이론과 데이비드 봄의 제자들이 제안한 자발적(물리적) 붕괴모형을 소개하고, 이론의 장점과 단점을 분석한다.

책의 후반부에서는 저자를 포함한 현실주의 물리학자들이 현재 연구 중이며 이후의 발견에 디딤돌이 될 파일럿파 이론, 자발적 붕괴모형, 역인과율, 과거에 기초한 접근법, 상호작용을 교환하는 고전적 다중세계, 초결정주의 이론을 정리하고, 각 이론의 한계와 보완 가능성을 짚는다. 더 나아가 그는 시간과 공간 중 근본적인 양은 시간이며 공간은 부수적인 개념임을 논증한다. 

출판사로부터 도서를 제공받아 작성한 리뷰입니다