과학을 물리, 화학, 생물, 지구과학으로 나누어 배우던 시절에 물리는 그 중에서도 가장 아리송하고 이해하기 어려운 과목이었다. 양자물리학은 그 이름 말고는 제대로 배워본 적 없는 분야라 생소하고 어렵게 느껴진 것이 사실이다. 양자 컴퓨터 연구에 대한 뉴스가 연일 나오는 요즘, 더 이상은 생소한 분야로 남겨두면 안되겠다는 생각이 들었다.
이 책의 목차는 다음과 같다. 양자물리학을 설명하는 기본 개념으로 파동과 입자를 시작으로 제목과 같이 우리가 벽을 뚫을 수 없는 이유, 슈뢰딩거의 고양이, 양자 폭탄, 그리고 현재 실생활에 활용되고 있는 양자 물리학에 대해서까지 다양한 실험, 과학자들의 논리와 그것을 이해하기 위한 배경 지식까지 광범위하게 다루고 있다.
입자와 파장이라는 개념을 쉽게 풀어 설명하고 있어서 어린아이 걸음마 하듯이 읽어나갔는데 이중 슬릿 실험이 등장했다. 쉬운 이해를 위해 토마토로 하는 실험으로 설명을 했는데 문제는 “빛”이라는 것이 입자인지, 파장인지 과학자들의 입장이 갈리는 시점부터 어려워졌다.
빛 파동 이론을 주장한 토마스 영의 이야기는 이내 200년 후에 광전 효과의 수수께끼를 푼 알베르트 아인슈이타인의 이야기로 이어진다. 양자 물리학은 역시 이해하기 어려운 학문이라고 생각이 들 때 즈음, 작가의 한마디가 책을 끝까지 읽게 만든다.
“빛은 어떤 ‘다른 것’입니다. 일종의 ‘양자보송이’입니다. ... 과학은 우리가 ‘생각할 수 없다고 생각했던 것’에 대해 생각하게 해주니까요. 그것은 우리의 머릿속에 새로움을 심어주고, 우리의 사고를 넓혀주고, 또 세상을 확장시켜줍니다.
36페이지중에서”
우리가 벽을 통과할 수 없는 이유에 대해서는 우리의 몸을 이루는 입자에 대한 분석에서부터 시작한다. 페르미온과 보손이라는 입자에 대한 설명이 나온다. 저자는서문에서 설명하길 조금 더 깊은 이해를 위한 상세한 설명은 이렇게 초록색 글자로 넣었는데 이 부분은 처음부터 다 읽지 않고 읽어나가도 괜찮다고 한다. 어떤 부분은 이 상세 설명이 도움이 되었는데 페르미온과 보손에 대한 설명은 조금 더 어려운 개념들이 많이 등장해서 읽어내기가 쉽지 않았다.
슈뢰딩거의 고양이는 늘 양자물리학이 얼마나 어려운지를 설명하려할 때 등장하는 주제 같이 느껴졌는데 이번에 그 설명을 처음 읽어 보았다. 상자 속의 고양이가 방사성 붕괴로 죽었을지 살았을지 확률이 50%가 된다고 했을 때 고양이의 상태를 어떻게 알 수 있고, 언제 그 상태가 결정되는 것일까? 연장선 상의 위그너의 친구라는 개념도 사람이 의식한 상태에서 그 결과가 결정이 되는 것인지에 대한 단계적인 이해가 필요했다.
실생활에서 과연 양자 물리학은 얼마나 쓰이고 있을까? 생각보다 실생활에서 자주 접하는 부분에도 양자물리학이 활용되고 있었다. 레이저 복사기, 의학 분야의 레이저, MRI촬영, PET촬영, 태양전지, 컴퓨터 칩 등이 그 예이다. 요즘 뉴스에 자주 등장하는 양자컴퓨터도 개발이 된다면, 지금의 일반 컴퓨터와 비교할 수 없는 속도로 계산할 수 있게 된다고 한다.
책의 마지막 부록으로 용어 해설이 있어 책을 읽으며 이해하기 어려웠던 개념어들을 찾아보거나 다시 한번 살펴보는데 도움이 되었다. 그래도 여전히 양자물리학은 어렵고 손에 잡히지 않는 연기같이 느껴졌다.
저자는 책을 마무리하며 양자 이론은 이해할 수 있는 것이 아니라고 한다.
“우리는 그저 받아들이고 익숙해져야 합니다. 앞으로 그 용어가 유용한지 점차 알게 되고, 그러다 보면 어느 순간 “이해했다!”라고 말할 수 있게 될 것이니까요. ...
어느 순간, 누군가가 양자물리학을 이해한다고 느끼면서도 동시에 이해하지 못한다고 느끼게 된다면, 그 사람이 바로 양자 물리학을 이해한 사람인 것입니다.
248페이지 중에서”
“본 서평은 미자모 서평단을 통해 출판사로부터 책을 제공 받아 읽은 후 작성하였습니다.”
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