김상욱의 양자 공부

 

책이름 : 김상욱의 양자 공부

지은이 : 김상욱

펴낸곳 : 사이언스북스

 

100년 전 1918년 노벨 물리학상 수상자는 막스 플랑크(Max Planck)였다. 그는 가열된 금속 빛깔(빛의 파장)만으로 온도를 알아내기 위해 최초의 양자이론을 만들었다. 원자의 세계에서 일어나는 현상을 설명하는 과학이 양자역학이었다. 물리학자 故 리처드 파인만은 말했다. “양자역학을 이해한 사람은 아무도 없다고 안전하게 말할 수 있다.” 양자역학은 뛰어난 천재들인 물리학자들도 고개를 설레설레 저을 만큼 어렵다.

그것은 양자역학이 인간의 직관을 거스르는 현상을 나타내기 때문이다. '한 개의 전자가 2개의 구멍을 동시에 지날 수 있다'는 양자역학의 기본 역학을 제 정신을 지닌 인간이 제대로 이해할 수 있을까. 양자역학의 창시자 닐스 보어(Niels Bohr, 1885-1962년)는 1913년 원자 모형을 발표해 양자역학사에서 가장 중요한 진전을 가져왔다. 그는 인간의 직관, 상식, 경험이 양자역학을 받아들이는데 방해가 된다고 누누이 강조했다.

 

Q: 원자는 어디 있나요?

A: 모릅니다. 질문이 틀렸어요.

Q: 양자 역학은 뭐하는 학문인가요?

A: 원자를 설명하죠.

Q: 그럼 원자는 어디 있나요?

A: 모른다니까요!

Q: 원자가 어디에 있는지도 모르는데 원자를 설명한다고요?

A: 질문이 틀렸다니까요?(263 - 264쪽)

 

양자역학은 천재과학자 알버트 아인슈타인(Albert Einstein)을 비롯해 수많은 과학자들의 골을 흔들었다. 한국의 물리학자 김상욱은 이처럼 어려운 양자역학의 대중화를 시도했다. 책의 초판 1쇄는 2017년 12월에 나왔다. 철학하는 물리학자 김상욱은 난공불락의 양자역학에 다가가기 위해, 가상 드라마 「양자역학의 하루」로 독자들을 안내했다. 그는 「퀸덤 소네트」, 「퀸덤 하이쿠」를 직접 창작하거나 패러디했다. tvN 드라마 ‘도깨비’에 나왔던 시인 김인육의 「사랑의 물리학」을 패러디한 「사랑의 양자역학」의 2연(16쪽)이다.

 

양성자같이 조그마한 계집애가 / 광자같이 이중적이던 그 계집애가 / 나노미터보다 더 짧은 파장으로 나를 측정한다 / 순간, 나는 / 보어의 수소처첨 / 사정없이 그녀의 위치로 붕괴해버렸다 / 번쩍 광자를 내며, 클릭 소리를 내며

 

『김상욱의 양자 공부』는 양자 역학의 탄생부터 현재까지 역사를 담았다. 20세기 기라성 같은 물리학자들이 펼치는 양자역학의 이론과 법칙은 무림고수의 비장의 무술 경연장 같았다. 1932년 노벨 물리학상 수상자 베르너 카를 하이젠베르크(1901-1976년)의 행렬역학, 1933년 노벨 물리학상 수상자 에르빈 루돌프 요제프 슈뢰딩거(1887-1961년)의 파동역학의 탄생으로 양자역학 시대가 개막되었다. 보어와 하이젠베르크는 양자역학의 표준이 된 「코펜하겐 해석」을 발표했다. 북유럽의 작은 도시 덴마크 코페하겐은 일약 세계 물리학계의 중심 도시로 우뚝 섰다.  저자는 말했다. “ 양자 역학은 원자를 설명하는 이론이고, 세상 모든 것은 원자로 되어 있다. 따라서 주위에 보이는 모든 것에서 양자 역학이 작동한다고 보면 된다.”