양자역학의 새로운 해석

양자역학의 미래, 큐비즘이 슈뢰딩거의 고양이를 구하다
한스 크리스천 폰 베이어 지음, 이억주.박태선 옮김 / 동아엠앤비 / 2018년 10월

이 책은 양자 역학 이론과 현상을 소개하고 이에 대한 해석 이론인 큐비즘(QBism)에 대해 서술한 책이다.

책의 구성은 양자물리학적인 이론과 현상에 대한 일반적인 설명과 함께 양자 물리학 이론들이 개발되는 과정을 연구자들의 연구활동과 함께 담고 있다.

책의 내용은 양자역학과 관련된 주요 이론과 현상들을 소개하고 양자역학적 현상을 이해하기 위한 확률론적 해석 기법인 큐비즘과 큐비즘이 주는 세계관에 대해 기술하고 있다.

우선, 양자역학이 탄생하기까지 19세기말과 20세기초까지 빛의 입자설과 파동설을 둘러싼 물리학자들의 논란과 연구 활동들이 소개된다: 막스 플랑크의 에너지 복사 곡선 모델과 에너지-진동수 방정식; 아인슈타인의 광양자설에 입각한 광전효과 모델; 토마스 영의 광파 중첩 실험; 에너지와 진동수 관계를 묘사한 플랑크-아인슈타인 방정식; 에르빈 슈뢰딩거의 파동함수 방정식; 아인슈타인의 빛의 성질에 관한 특수 상대성 이론과 중력 작용에 관한 일반 상대성 이론; 베르너 하이젠베르크의 불확정성의 원리와 관찰자 효과; 전자의 특성을 묘사한 양자 시스템인 큐비트(qubit)와 큐비트의 파동 방정식.

양자 역학의 파동 방정식이 나타내는 의미를 해석하기 위해 실험 관측 값에 대한 통계의 사용과 확률 공식의 도입의 유용성을 기술한다. 21세기 이후에 등장한 양자역학의 새로운 해석이론으로 베이즈 확률 해석을 적용한 규비즘을 소개한다.

큐비즘의 효용성은 양자 역학에서 파동함수의 붕괴 현상에 대해 대안적인 해석을 담당하는 것에서 나타난다: 확률 값의 갱신으로 파동함수의 결과 값이 이루어지는 것으로 전자의 파동 함수가 고정되지 않다는 양자 역학의 현상을 설명할 수 있다.

특히, 슈뢰딩거가 개발한 양자역학에 대한 비판으로 제시된 이른바 ‘슈뢰딩거의 고양이’ 문제에 대한 해석을 큐비즘이 근본적으로 변화시킨다: 상자 안에 들어 있는 고양이의 상태를 일반적인 빈도확률론이 결정하는 오류를 저지르지 않고, 큐비즘은 상자를 열고 난 이후에 발견하게 되는 고양이의 상태에 대한 기대값을 기술하는 역할을 한다.

참고로, ‘슈뢰딩거의 고양이’ 문제는, 상자 안에 고양이 한 마리와 독가스가 든 유리병에 연결된 방사능 장치가 함께 들어 있는 상황을 가정했을 때, 만약 방사능 물질의 반감기가 지난 시점에 과연 고양이의 상태는 무엇이냐는 질문이다. 즉, 방사능 붕괴 확률이 50%이기 때문에 고양이가 살아 있을 확률이 50%라서 고양이의 상태가 살아 있음과 죽어 있음이 혼합되어 있다는 양자 역학의 파동방정식의 역설을 비판한 것이다.

마지막으로, 저자가 생각하는 큐비즘이 가지는 세계관에 대해 기술하고 있다: 큐비즘은 베이지어니즘이라는 선험적 확률론에 영향을 받기 때문에, 절대적이고 객관적인 자연 세계의 현상을 묘사하는 것이 아니라, 인간이 경험하는 주관적인 세계를 나타내는 것으로 볼 수 있다는 것이다. 저자는 큐비즘이 ‘새로운 과학적 진리’의 역할을 할 것으로 낙관한다.

이 책은 ‘양자물리학’에 관한 복잡하고 어려운 이론과 현상들에 대해 가능한 한 쉽게 해설하고 있다: 당시 이론들을 연구하던 물리학자들의 연구 과정과 연구 결과에 대한 학계에 대한 반응과 수용 과정까지 그리고 있어서, 딱딱한 이론들이 주는 지루함을 줄일 수 있다. 예를 들면, 양자역학이 탄생할 수 있는 이론적 기반을 제공했던 아인슈타인은 정작 양자역학을 인정하지 않고 고전물리학을 고수했다는 이야기나 큐비즘의 본질이 결국 심리학과 물리학의 결합이라는 이야기는 흥미로웠다.

여전히 어렵지만 양자역학에 관심이 있다면, 일독을 권한다.

재미있는 역사와 에피소드가 가득한 우주과학사

세상을 바꾼 우주 - 우주과학의 역사가 세상의 모습을 바꿨다! ㅣ 세상을 바꾼 과학
원정현 지음 / 리베르스쿨 / 2018년 10월

이 책은 [세상을 바꾼 과학] 시리즈 중에서, 우주 과학에 관한 과학자들의 연구와 이론을 역사적으로 서술한 과학사 서적이다.

책의 구성은 우주 과학에 대한 이론들, 이론들을 창시한 과학자들의 연구 활동과 당시의 역사적 배경들을 기술하고 있다.

책의 내용은 우주과학과 지구과학의 2가지 분야를 다루고 있다고 볼 수 있는데, 총 7개 단원에 걸쳐 이루어져 있다: 지구 중심 우주 체계; 코페르니쿠스의 우주 체계; 태양 중심 우주 체계의 수용; 망원경과 갈릴레오의 발견; 판 구조론; 빅뱅이론; 지구 온난화.

[지구 중심 우주 체계]에서는 고대 사람들이 천체 관측에 기반하여 생각했던 우주론에 대해 기술한다: 고대 그리스 철학자들이 생각하는 우주 모델들은 추상적인 형태로 나타나는 것이 특징이다: 아리스토텔레스의 4원소 동심천구설, 에우독소스의 동심천구 모델, 프톨레마이오스의 3원 우주 모델. 고대에는 자연철학자와 수학자와 천문학자가 전혀 다른 개념의 직업이었다는 점이 매우 흥미롭다.

[코페르니쿠스의 우주 체계]에서는 약 2,000년 동안 유지되어 왔던 천동설을 뒤집는 지동설을 주장하는 르네상스 시기에 활동한 코페르니쿠스의 업적에 대해 소개한다. 행성의 역행 운동을 설명하기 위해 기존 관념과 학설에 정반대되는 혁신적인 발상을 만들어 내고 혁명적인 주장을 하지만, 일부분은 아리스토텔레스의 가정을 계속 채택한 혼합된 입장은 아이러니하게 보인다.

[태양 중심 우주 체계의 수용]은 이른바 ‘지동설’이라는 새로운 우주 이론이 사회적으로 받아 들여지기까지 활약했던 다수의 과학자들의 활약이 열거된다: 천문 관측자료를 바탕으로 당대 종교적인 분위기에 부응하는 우주체계를 주장한 튀코, 튀코의 관측 자료를 활용하고 코페르니쿠스의 이론을 계승한 케플러, 케플러와 동시대에 활약한 갈릴레오, 케플러의 가설을 증명한 아이작 뉴턴. 역사적으로 보면 종교 개혁과 대항해 시대를 거쳐 종교전쟁에 이르는 약 150년 간의 시기라는 점에서 사회적 인식의 전환이 요구되는 환경이 필요하다는 생각이 든다.

[망원경과 갈릴레오의 발견]에서는 천문학에서 실제 관측이 차지하는 중요성이 갈릴레오의 사례를 통해 서술된다: 육안으로 천체를 관측했던 튀코에 비해 망원경을 사용하여 천체를 관측했던 갈릴레오는 천체에 관한 수학적 모델의 검증 도구로써 사용한 근거 자료를 제공했다는 점에서 의미가 있다. 갈릴레오가 망원경을 개량하여 천체 관측에 활용하기 전에, 수학교수로서 빛의 굴절 이론 전문가였다는 사실에서 사람의 일생에서 ‘우연’이라는 단어의 역할을 떠올리게 만든다.

[판 구조론]은 천체가 아닌 지구에 관한 구조를 다루고 있다. 대항해 시대 이후 관찰된 유럽과 아프리카 해안선의 유사성에 관한 논란은 다양한 학설들이 제기된다: 알프레트 베게너의 대륙이동설; 제임스 데이나의 지구수축설; 아서 홈스의 맨틀 대류설; 로버트 디에츠의 해저 확장설; 존 윌슨의 판 구조론. 다양한 이론이 제시될 때마다 근거 증거에 대한 반박과 논란의 모습은 전형적인 학술계의 행태를 보여주는 사례라는 생각이 든다.

[빅뱅이론]은 우주의 탄생에 관한 주장과 이론들을 담고 있다. 천문학자들이 관측한 성운의 위치와 거리를 계산하면서 적색편이 현상의 원인을 밝혀낸 허블과 아인슈타인의 일반 상대성 이론을 발전시켜 우주의 팽창을 주장한 조르주 르메트르 덕분에, 우주 탄생 이론인 빅뱅 이론이 만들어진다. 암흑에너지와 초힘 등의 아직 해결해야 할 문제들이 있지만 현재 학계의 정설로 통용된다고 한다.

[지구 온난화]에서는 지구의 평균 기온이 상승하는 현상과 영향을 연구하는 과학자들의 활약이 서술된다. 대기의 온실 효과는 19세기 중반 이후 시작된 알프스의 빙하기 연구에서 비롯되었다고 하며, 이산화탄소가 주범으로 밝혀진다. 1997년 교토의정서 이후 전세계적인 지구 온난화 방지 운동이 벌어지고 있다는 점은 고무적인 소식이다.

이 책은 우주와 지구를 대상으로 관찰되는 현상의 원인과 특성을 연구하여 규명하고자 했던 과학자들의 연구 내용과 과정이 당시의 시대적 배경과 환경 속에서 어떻게 이루어졌는지를 구체적으로 말해주고 있다.

과학자들과 연구 내용에 얽힌 에피소드들은 시대적 시간 차이를 떠나 보편적 인간의 면모를 제공함으로써 공감을 이루게 만든다. 예를 들면, 지나치게 손님으로서의 예의를 중시하여 방광이 터져 죽음에 이르게 된 튀코; 경제적인 이유 때문에 수학교수에서 자연철학자로 전향하게 된 갈릴레오; 혁명적인 대륙이동설을 주장했지만 지질학계에서 비전공자라는 이유로 거부당한 천문학자이자 기상학자인 알프레트 베게너; 정식교육을 받은 적이 없지만 천문대 연구원으로 활동하며 허블과 함께 허블의 법칙을 만들어낸 밀턴 휴메이슨의 에피소드는 눈길을 끈다.

중간중간 아시아(중국과 한국)에서 발생했던 역사적인 과학적 연구 사실과 업적들도 함께 소개한다.

연구 과정과 내용에 관련된 역사와 재미있는 에피소드가 가득한 우주 과학사 책이다. 일독을 권한다.

주식투자를 위한 재무제표 완전 분석법

대한민국 주식투자자를 위한 완벽한 재무제표 읽기 - 한눈에 오를 주식만 골라내는 재무제표 완전 공략법
이강연 지음 / 비즈니스북스 / 2018년 10월

이 책은 주식투자자의 입장에서 기업의 재무제표를 사용하여 경영활동과 재정 상태에 대한 정보를 분석하고 이해하여 주식투자 활동에 활용하는 방법에 대해 기술한 책이다.

책의 내용은 3가지 주요 재무제표(재무상태표, 손익계산서, 현금흐름표)의 항목들과 관련 항목들에 대한 의미를 설명하고 주가에 미치는 영향과 주식 투자 방법을 실제 기업의 사례를 들어 서술한다. 책의 구성은 일반적인 기업 재무제표의 구성 순서를 따라 관련 항목들을 전개한다: 자산 공부하기; 부채 공부하기; 자본 공부하기; 손익계산서 공부하기; 현금흐름표 공부하기;

앞의 3부분은 [재무상태표]와 관련된 항목들에 관한 내용들로, 기업이 자금을 유치하여 운용하고 있는 재산의 상태를 나타내는 항목들이다: 자산, 부채, 자본.

-       [자산] 항목은, 기업의 사업 활동에 소요되는 재산들을 표시한다: 유동 자산과 비유동 자산; 현금 자산과 재고 자산; 유형 자산과 무형 자산.

기업의 재무 상태를 평가할 수 있는 중요한 지표를 제공한다: 자기자본 이익률; 유동자산비율; 재고자산 회전율.

-       [부채] 항목은, 기업이 사업 활동에 필요한 사업 자금을 타인의 돈을 빌려 온 것들을 나타내는데 3가지 조달 방식(은행 차입; 회사채 발행; 특수 회사채 발행)에 따라 작성 항목이 달라진다: 유동 부채와 비유동 부채; 단기 부채와 장기 부채.

부채 항목의 지표를 통해 기업의 재무 상태를 평가할 수 있다: 부채 비율; 순차입금 비율; 현금 비율.

-       [자본] 항목은, 기업의 사업 자금을 사업 주체자 내부로부터 조달한 내역을 나타내며, 주주로부터의 유상증자와 기업의 현금 이익으로 조달하는 2가지 방식에 따라 회계 처리 항목들도 달라지게 된다.

기업의 자본 구성을 나타내는 재무 구조는 자기자본 이익률과 기업 경영의 경쟁력인 경제적 해자를 형성하는 중요한 요소로 작용한다.

[손익계산서]는 기업이 일정 기간 동안 경영 활동을 수행한 결과를 나타내는 항목들이다: 매출액과 매출 원가; 영업이익; 순이익.

특히, 순이익과 영업활동 현금흐름의 관계, 감가상각비와 영업활동 현금흐름의 관계를 정리하여 설명하고 있다.

주주에게 의미가 있는 지표(EBITDA, 잉여 현금흐름, CAPEX 등)도 계산할 수 있으며, 특히, 영업 현금흐름과 주가 사이의 영향 관계를 묘사하고 있다.

특히, 영업 이익에 영향을 주는 판매관리비와 감가 상각비와 관련된 손익계산서와 재무상태표 항목들의 교차 확인 방법을 구체적으로 설명하고 있다.

그리고, 연결 재무제표의 경우, 지배기업과 종속기업의 손익을 따져보기 위해 개별 재무제표도 함께 확인할 것을 추천하고 있다.

[현금흐름표]는 기업이 사업 활동을 통해 회사에 들어오고 나간 현금의 흐름을 기록한 것으로 기업의 사업활동의 활발성을 나타내는 항목으로 볼 수 있다: 영업활동 현금흐름; 투자활동 현금흐름; 재무활동 현금흐름.

마지막 부록으로, 재무제표 상으로 선별한 50개 기업의 재무제표와 주가 그래프가 실려 있다.

이 책은 철저하게 주식투자자 입장에서 기업의 재무제표 항목들을 분석하여 이해하고 활용하는 방법들을 기술하고 있다. ‘투자 전략’ 자체 보다는 ‘투자전략’을 세우기 위해 필요한 근거 분석에 필요한 자료와 자료를 만드는 방법에 해당된다고 볼 수 있다: 다양한 업종의 기업이 수행했던 경영 활동이 무엇인지 구체적으로 추론하고 파악하는 방법을 말하고 있다: 예를 들면,

-       금융업종의 투자금융회사의 경우 ‘신기술금융자산’ 항목과 회계 처리라든지, 창업 투자사의 자금 조달과 사업 구조 방식이라든지,

-       지게차 업계의 우등 기업 ‘수성’이 ‘3D 프린터’시장으로의 부실한 사업 확장을 판단할 수 있는 유형자산 항목 회계 처리라든지,

-       설비 투자 시 부채를 사용하는 경우 발생하는 레버리지 효과를 고려한다든지,

-       액면 분할이나 무상증자, 전환 사채의 주식 전환 등으로 인한 주가의 재조정 과정이라든지,

-       건설업종에서 사용되는 부채 항목으로 사용되는 선수금 항목의 회계 처리라든지,

-       업종별로 기업의 고정비용의 비중을 근거로 기업의 수익성 경쟁력을 판단하는 방법이라든지, 하는 것들이다.

이런 분석 방법들과 지식은 오랜 경험과 많은 노하우들이 필요하기 때문에, 투자자 입장에서는 매우 귀한 정보가 아닐 수 없다. 주식투자에 필요한 필독서라고 말하고 싶다.

걷고 싶은 아름다운 숲길들

토닥토닥, 숲길 - 일주일에 단 하루 운동화만 신고 떠나는 주말여행
박여진 지음, 백홍기 사진 / 예문아카이브 / 2018년 10월

이 책은 전국에서 걷기 좋은 산책길과 방문 장소들을 저자가 두루 여행한 감상문과 함께 소개하는 책이다.

책의 내용과 구성은 전국 각지의 산책 길을 4가지 주제로 묶어 소개하고, 각 주제 별로 산책이나 관광하기 좋은 장소와 저자의 짧은 감상을 기술하고 있다: [타박타박 가볍게], [사색하며 깊게], [구석구석 천천히], [느릿느릿 오래].

먼저, [타박타박 가볍게] 부분에서는, 비교적 서울에서 가까운 거리에 있는 산책 장소들이 주로 소개되고 있다: 인천 강화도 교동도; 강원도 춘천; 경기도 파주; 강원도 횡성.

[사색하며 깊게]는 나무들이 우거진 아름다운 숲길을 가진 장소들이 소개된다: 강원도 영월, 태백, 정선, 경상남도 하동.

[구석구석 천천히]는 역사적인 정취가 물씬 풍겨나는 오래된 전통 도시에 위치한 장소들을 소개한다: 충청남도 공주; 전라남도 구례, 화순; 경상북도 안동.

[느릿느릿 오래]는 아직까지 순박한 자연과 고향 시골의 평온함이 느껴지는 장소들을 소개한다: 충청북도 괴산; 경상북도 청도; 경상남도 거제, 남해.

이 책에 소개되는 장소들 중에 개인적으로 안 가본 곳보다 가본 곳이 훨씬 많아서, 반갑기도 하고 공감되는 부분도 많은 반면, 쉽사리 몰입하여 공감하기가 어렵게 만드는 부분도 있었다.

특이하게도 저자는 부부인데 서로를 애칭(?)으로 상대방을 부른다: ‘쫄단’과 ‘백’. 친구 같은 부부 사이의 관계로 보여서 마치 20대 초반의 연인 같다는 느낌이 든다.

이 책의 성격이 참 애매하다: ‘산책길 안내서’라고 해야 하나? ‘기행문’이라고 해야 하나? 그렇다고 ‘수필’이라고 해야 하나? ‘산책길 안내서’라고 하기엔, 지도나 그림 없이 오로지 텍스트로만 지리와 거리를 설명하는 것도 효용성이 매우 떨어진다. 그렇다고 ‘기행문’이나 ‘수필’이라고 보기에는 글이 담고 있는 내용이 보편적인 정서나 경험을 전달하거나 문학적인 표현들이 서술되어 있다고 보기도 어렵다. 일반적인 여행이나 산책을 하면서 생기는 느낌이나 생각에 관해 저자만이 경험한 특수한 경험과 사례를 들어 서술하다 보니 독자 입장에서 공감을 불러 일으키기 어려워진다. 글의 성격이 애매하다 보니 구성도 애매해져 몰입이 어려워지는 결과로 나타나는 점이 아쉽다.  

다만 사진은 아름답다. 사진을 찍은 장소를 방문하기 위해서라도 책 속에 소개된 장소들을 찾고 싶은 마음이 들게 할 정도이다.

또하나의 매력적인 사회파 미스테리 소설 작품

네메시스의 사자 ㅣ 와타세 경부 시리즈 2
나카야마 시치리 지음, 이연승 옮김 / 블루홀식스(블루홀6) / 2018년 10월

이 소설은 나카야마 시치리 작가의 ‘와타세 경부 시리즈’의 2번째 작품으로서 중대 살인범의 가족만을 대상으로 범행을 저지르는 연쇄 살인마를 통해 사형제도의 사회적 문제를 그린 사회파 미스터리 소설이다.

2013년 여름 일본 수도권 사이타마 현에서 묘한 살인 사건 하나가 발생하여 관할 현경의 와타세 경부가 담당하게 된다. 사건 현장의 벽에 ‘네메시스’라는 글자가 적혀져 있었고 피해자는 65세 여성으로 잔혹한 살인범의 모친이라는 사실 외에 살인 용의자의 단서가 발견되지 않는다. 이른바 ‘복수’라는 의미를 가진 메시지에 근거해서, 와타세 경부는 피해자 아들의 살인 사건에 관련된 사람들(당시 살인 사건 재판의 담당 판사, 검사, 변호사, 피해자 가족)을 만나 보지만, 범인의 윤곽이 드러나지 않는다.

그로부터 한달 후, 지바 현에서 똑같이 ‘네메시스’글자가 발견되는 살인 사건이 또다시 발생한다. 이번에도 피해자는 조모와 손녀 살인 사건의 살인범의 아버지이고, 또 한가지 공통점이 발견된다: 앞서 사이타마 현 사건과 마찬가지로, 잔혹 살인범이 모두 현재 무기징역수로 감옥에서 복역 중이며, 둘 다 같은 판사에 의해 판결을 받았다는 점이다: 사부사와 에이치로 판사. 공교롭게도, 사부사와 판사는 유괴범에 의해 손녀딸을 잃은 사건을 겪은 후부터, ‘사형’ 대신에 가급적 ‘무기징역’의 형벌을 선고하게 된다.

‘네메시스’라는 이름으로 이른바 ‘공적 살인’의 의미로서 연쇄 살인이 자행되는 행태를 일본 사법부에 대한 도전으로 인식한 검찰청은 마사키 검사를 파견하여 수사할 것을 지시한다. 경시청에서도 합동 수사 본부를 차지지만 좀처럼 수사의 진척은 이루어지지 않는 가운데, ‘네메시스’ 연쇄 살인에 대한 기사가 사이타마 신문사에 의해 보도가 되면서 점점 수사에 대한 압박이 심해진다.

한편, 와타세 경부는 세 번째 살인 사건도 발생 가능할 것으로 보고, 다음 피해자를 미리 예측하여 함정 수사를 펼치게 된다. 예상 피해자는 4년전 잔혹 살인범의 가족 모녀. 마침내 와타세 경부는 이들 모녀로부터 수사 협조를 얻어내는데 성공한다.

과연 와타세 경부는 네메시스 사건의 범인을 검거하는데 성공할 수 있을까? 이윽고 드러나는 범인의 정체와 사건의 전말은 충격적이다.

요즘 사회 뉴스 면에 잔악한 살인 사건 기사들이 자주 등장하는 걸 일본뿐 아니라 한국에서도 쉽게 보게 된다. 그런 면에서, 이 소설에서 다루는 주제와 교훈이 한국 사회에도 고스란히 적용될 수 있다.

과연 우리는 어디까지 잔혹 범죄자를 용서할 수 있을 것인가? 만약 용서한다면, 어떻게 잔혹범죄자를 용서할 것인가? 또한, 잔혹범의 가족은 어떤 대우를 받는 것이 합당한가? 우리는 피해자 가족을 어떤 식으로 대하고 있는가?

이른바 ‘사형제도 존폐설’에 대한 논란을 주제로, 이 소설은 정면으로 다루고 있다: 존치와 폐지 주장에 관한 장점과 단점을 모두 열거하고, 발생할 수 있는 사회적인 작용과 부작용, 그리고 잔혹 범죄 사건들의 사례들을 통해 고착화된 사회적 관습의 부조리한 모습을 조명한다.

특히, 일반 일본 대중들이 가지고 있는 법의 ‘인권’ 관념과 ‘가타키우치’같은 일본 전통적인 윤리 의식 사이의 괴리가 실제로 일본 사회에서 현실적으로 드러나는 모순되는 모습을 작가는 적나라하게 그려내고 있다: 잔혹 살인범 가해자의 가족은 인권보호 차원에서 법적인 보호를 받는 한편, 피해자의 가족은 사회적 이목을 피해 거주지와 직장을 옮겨 가며 신분을 숨긴 채 마치 가해자인 것처럼 살게 되는 이른바 ‘삶의 역전’ 현상을 지적한다.

‘사형제도’라는 무거운 주제를 상세한 취재를 통해 전문적인 내용을 담은 미스터리 스릴러 소설로 풀어내는 작가의 역량이 돋보이는 수준이 다른 작품이다. 비슷한 세대의 미야베 마유키와는 또 다른 맛이 느껴지는 사회파 미스터리 소설이다. 일독을 권한다.