양자론에 대해 알 수 있는 가장 쉬운 입문서

누구나 이해할 수 있는 양자론 - 개정판 ㅣ 뉴턴 하이라이트 Newton Highlight 2
일본 뉴턴프레스 엮음, 와다 스미오 감수 / 아이뉴턴(뉴턴코리아) / 2010년 10월

누구나 이해할 수 있는

양자론

Quantum Mechanics

양자 얽힘이 궁금했다

​얼마전 양자 얽힘에 대한 증거가 나왔다는 기사가 떴다. 물리학을 전공한 것도 아니고 과학과는 관련이 멀긴 하지만 예전부터 상대성 이론이라든지 '자론에 대해 어느 정도 관심이 있어서 얕은 상식 수준에서 알고 있긴 했지만 양자 얽힘이 실재하는 것이라고 한다면 그야말로 대단한 일이라는 생각이 들어서 어렴풋이 알고 있던 양자론에 대해서 조금 깊이 알고 싶다는 생각에 양자론에 관한 책을 몇권 사서 읽기로 생각했다.

막스 플랑크 Max Karl Ernst Ludwig Planck (1858. 4. 23. ~ 1947. 10. 4.)

독일의 물리학자, 최초로 '양자'의 개념을 만들어 냈으며 플랑크 상수를 발견했다. 1918년 양자역학의 기초를 마련한 공로로 노벨 물리학상 수상.

월간 뉴턴의 기사를 한권의 책으로 정리

어렸을 때부터 월간 뉴턴은 가끔씩 사서 보곤 했고 지금은 매월 사서 읽고 있다. ​이 책을 사서 보는 이유는 내가 인문학 쪽의 전공을 했고 주로 읽는 책들이 인문 쪽의 책들이기 때문에 자연과학에 대해서 너무 무지해선 안되겠다는 생각 때문이다. 자연과학을 좋아하는 사람이라면 이 잡지를 잘 알고 있을테지만 뉴턴의 가장 좋은 점은 다양한 그래픽으로 일반 사람들이 조금만 신경을 써서 읽으면 다루고 있는 주제에 대해 어느 정도 이해할 수 있다는 것이다. 이책은 뉴턴 하이라이트 시리즈 중의 한 권으로 잡지의 장점들은 이 책에도 그대로 나타난다. 이 책은 원래부터 단행본으로 기획이 되어 있었던 것이 아니라 잡지에 나와 있는 주제 중에서 양자론에 관한 것만을 따로 모아서 재편집한 것이기 때문이다.

알베르트 아인슈타인 Albert Einstein (1879. 3. 14. ~ 1955. 4. 18.)

독일의 물리학자. 상대성이론을 광량자설을 발표한 20세기 최고의 물리학자. 1921년 양자역학의 발전에 영향을 끼친 광전효과에 대한 공로로 노벨 물리학상 수상.(상대성이론으로 노벨상을 받지 않았음.)

읽기 편하고 알기 쉽다

​확실히 글로만 읽을 때와는 다르게 눈으로 보면서 책을 읽는 건 굉장히 이해하기 쉽다. 더구나 전문가의 조언을 받아서 그려 놓은 그래픽은 어떻게 생각하면 일상의 상식과는 너무 동떨어져 있는 원자 분야에서 벌어지고 있는 일들을 잘 설명해 주고 있다. 양자론이 물리학이긴 해도 코펜하겐 해석, 다중 세계 해석 등 관측되고 있는 현상을 해석할 때는 보통 사람의 상식을 넘어가서 거의 판타지나 상상의 수준으로 날아가 버리기 때문에 이전에는 그 개념을 이해하는 것 자체가 너무 어려웠는데 이 책을 읽으면서 대충 어떤 개념인지 잡을 수 있었다. 책을 읽으면서 그동안 코펜하겐 해석에 대해서 완전히 잘못 이해하고 있다는 것을 깨달았으니 큰 성과였고, 평행우주이론이 어째서 나왔는지 알지 못했었는데 그 이론적 바탕이 다중 세계 해석에서 나온다는 것도 알게 되었다.

닐스 보어 Niels Henrik David Bohr (1885. 10. 7. ~ 1962. 11. 18.)

덴마크의 물리학자. 러더퍼드의 원자모형에 양자론적인 발상을 추가한 원자 모형을 고안해냈다. 1992년 원자 구조와 복사에너지의 발견으로 노벨 물리학상을 수상하였다. 코펜하겐 해석의 중심 인물.

아인슈타인과 보어의 흥미진진한 논쟁

​현대 물리학에 있어서 아인슈타인은 정말 신적인 존재라고 할 수 있다. 특히 상대성이론을 생각해 내고 발전시켜서 우주를 해석하는데 크나큰 공헌을 했는데 사실 이런저런 이론적인 실수도 있었던 것 같다. 특히 입자의 존재가 확률로만 설명할 수 있다는 코펜하겐 분석에 대해서 인정하지 못하고 보어와 오랫동안 학문적인 논쟁을 벌였다고 하는데 결과적으로는 그 논쟁이 양자론을 발전시키는데 큰 공헌을 했다고 하니 그것도 흥미진진하다. 결국 아인슈타인은 죽을 때까지 양자론의 확률성을 인정하지 못한 것 같고 양자론은 미시 세계를 보는 주류 이론으로 자리잡았으니 어떻게 보면 아인슈타인보다 보어가 더 천재가 아닐까 하는 생각도 들었다.

아인슈타인과 보어.

보어는 코펜하겐 해석의 중심 인물이었고 아인슈타인은 코펜하겐 해석을 인정할 수 없었기 때문에 끊임없이 토론을 하였다.​

약간의 단점과 개인적인 아쉬움

​책 자체가 잡지의 기사를 재편집한 것이기 때문에 내용에 있어서 겹치는 부분이 많다. 기사 자체가 완결성을 가지고 있어야 하므로 기본적인 개념에 대해서 설명을 하고 있는데, 그 설명이 반복이 되기 때문에 약간 지면을 낭비한다는 생각이 들기는 했다. 하지만 거꾸로 반복되는 설명 덕분에 계속해서 다시 생각할 수 있다고 하면 오히려 좋은 점이라고도 할 수 있을 것 같다. 그리고 이건 단점은 아니지만 결국 이 책에서는 '양자 얽힘'에 대한 정보는 거의 얻을 수 없었다. 양자 얽힘이 발생하는 이론적인 근거를 알고 싶었는데 그 부분이 충족되지 않은 건 아쉬운 점이다. 그리고 사실 이 책을 읽었다고 해서 내가 양자론에 대해서 얼마나 제대로 이해하고 있는지는 잘 모르겠다.

아인슈타인이 보어의 해석을 반박하기 위해서 고안해 낸 사고 실험장치인 광자 상자. 광자의 에너지와 시각을 정확히 측정할 수 있다는 것을 설명하기 위해 고안해 냈지만 보어는 아인슈타인의 상대성 이론으로 아인슈타인의 주장을 물리쳤다. 참 아이러니하다.​

양자론에 대해서 관심이 있고 상식선에서 알고 싶다면 당연히 추천한다. 내 생각에는 양자론의 기본적인 개념을 잡는데는 이 책만한 책은 없을 것 같은 생각이다. 그리고 이 책 말고 다른 책을 읽을 필요까지는 없을 것 같다. 물론 나는 더 깊이 이해하고 싶기 때문에 다른 책을 읽을 것이고 이해한 것을 다시 한 번 검증해 볼 생각이다.

위에서 설명한 것처럼 양자 얽힘에 대해서 자세히 알고 싶은 사람에게는 도움이 되지 않는다.​