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퀀텀 유니버스 - 발생 가능한 사건은 왜 반드시 일어나는가?
브라이언 콕스 외 지음, 박병철 옮김 / 승산 / 2014년 1월
평점 :
QED 너무나도 정확해서 무서운 물리학이론!!
퀀텀 유니버스 책을 읽으며 제시되는 내용이 어디선가 본것 같은 느낌이 들어 찾아보니 리처드 파인만이 쓴 책 일반인을 위한 QED강의(http://aladin.kr/p/AFrgw) 책에서 나온 내용과 비슷한 설명을 하는 것을 알아냈다.
퀀텀 유니버스는 제목 그대로양자역학에 대한 설명이다. 물론 양자역학을 공부한다는 것은 결국 우주를 이해하는 것이기에 퀀텀 유니버스라는 제목을 붙여 놓은 것이라 생각을 한다.
책은 빛에 대한 설명과 전자의 설명이 거의 대부분이다. 그런데 이 부분에서 물리학에 대한 우리의 일반적은 선입견을 조금 바꾸었으면 좋겠다는 생각을 했다. 물리학은 이상한 이야기를 하는 것이 아니다. 특히 양자역학은 괘짜들이 만들어낸 신기한 이야기들이 아니다. 그것은 우리가 살고 있는 커다란 세계에 대한 해설이 아니라 우리 눈에 보이지도 않는 아주 작은 세계에 대해 설명하기 위한 설명이다. 그 작은 세게는 거대한 우리가가 보기에는 마치 이상한 나라 엘리스가 토끼를 따라 들어간 새로운 세계를 보는 것과 같이 우리의 일반 상식과 다르게 움직이는 것을 해석하기 위한 지도서이다.
양자역학에서 우리가 관측하는 것에 대한 한계를 하이젠베르크가 제시한 불확정성 원리로 설명한다.
입자의 운동량을 정확히 측정하려면 입자의 위차를 정확하게 측정할 수 없고, 위치를 정확히 측정하려면 운동량이 정확히 측정되지 않는다는 내용이다. 이로 인해 우리는 미시세계를 관착할 때 그 정확성을 잃어버린다.
이런 이유로 우리는 확률이라는 것을 활용해 입자의 운동을 예측한다. 이렇게 되다 보니 고전역학에서 생각하는 인과율에 대한 생각이 무너지게 된다. 원인은 당연히 결과를 가져 오는데 그 결과가 우리가 아닌 딱 한가지의 결과가 아니라 뭉텅이로 대답을 하는 것이다. 확률은 언제나 그 대답의 정확성을 애메하게 말을 한다. 그런데 그것이 이상하게도 잘 맞는다.
글의 첫머리에 너무도 정확하게 잘 맞는 물리학 이론 QED라고 했는데 실제로 그 계산의 정확도는 정말 대단한다.
QED는 전자의 자기 모멘트라는 성질의 값이 2.002319304라고 예언했는데 실험 결과와 거의 정확히 같은 값이 나왔습니다. 이론과 실험이 100억 분의 1 수준까지 일치했는데, 이것은 전례 없는 정도의 정확도입니다. 마치 뉴옥과 런던까지의 거리를 측정했데 그 오차가 머리카락 굵기 만큼의 오차만 보인것과 같은 결과이다.
책은 이렇게 양자역학 그리고 양자전기역학을 설명하면서 물리학의 발전을 설명한다. 이와 함께 현대 물리학의 가장 중요한 스텐다르모델에 대해 설명을 한다. 그리고 이 논리를 따르면 힉스입자기 발견되어야 한다고 설명한다. 물론 책을 쓸때는 힉스입자가 발견되지 않았을 때이니 이렇게 설명하고 있다.(2013년 힉스 입자는 발견되어 그 관계자들이 노벨상을 받았다.) 또한 책의 마지막 부분은 중성자별과 백색외성에 대한 설명이 덧붙여 있으며 여기서는 찬드라세카르가 증명한 별의 진화 과정(태양 질량의 1.44배가 넘는 별은 연료를 다 소모해도 백색왜성이 되지 않고 붕괴를 계속한다)을 증명하면서 마무리 한다.
물리학에 대한 교양서로는 다소 어려운 면이 있기는 하나 그래도 꽤나 진지하게 읽으면 재미있고 즐겁게 읽을 수 있는 책이다.