친절한 양자론

휴대폰, 반도체, 의료기술…

생각보다 우리와 가까운 양자의 세계

“양자론이 없다면 인류의 국내총생산(GDP) 중 95%가 줄어들 것이다!”

노벨물리학상 수상자인 리언 레이더먼 박사가 한 말이다. 약간의 과장이 섞였다고 할 수 있겠지만 결코 비논리적인 말은 아니다. 전 세계적으로 엄청난 부를 만들어낸 휴대폰, 반도체는 물론이고 인류의 미래를 보다 풍요롭게 해줄 최첨단 의료기술과 나노기술은 양자론과 아주 밀접한 관련을 맺고 있다. 극히 미세한 세계에 대한 이러한 과학적 산물이 없이는 현대의 최첨단 산업도 있을 수 없는 것이 현실이다.

하지만 양자의 세계는 참으로 이해하기 쉽지 않은 것이 사실이다. 유명한 물리학자인 리처드 파인먼 박사 역시 “양자론은 논리와 상식으로는 이해되지 않는 신비한 과학체계”라고 말했다. 그만큼 기기 묘한 세계라는 의미이기도 하다. 그렇다면 이러한 양자론에 대한 쉽고 대중적인 이해는 불가능한 것일까?

국내 과학 독자들의 검증을 받은

다케우치 가오루의 과학 대중서 양자론

《친절한 양자론 - 불확정성의 원리에서 ‘무한대 해’의 난제까지》는 이제까지 출간된 양자론 관련 서적 중에서 단연 이해하기 쉬운 대중 해설서라고 할 수 있다. 특히 저자인 다케우치 가오루는 다양한 과학 저서로 이미 한국 독자들과 지적 교감을 나눈 바 있다. 그의 과학 저서는 최대한 독자들의 눈높이를 맞추고 있다는 점에서 많은 과학 독자들의 검증을 받았다고 할 수 있다.

우선 이 책은 양자론이라는 이 기묘하고도 매력적인 세계를 ‘실재론과 실증론’이라는 두 가지 축을 중심으로 일관되게 기술하고 있다. 대개의 과학 서적들이 현란한 이론들을 일방적으로 소개하는 데 그치지만 《친절한 양자론》은 뼈대가 되는 이론을 중심으로 구성되어 있다는 점에 한 번을 읽어도 ‘머리에 남는 것이 있는’ 책이라고 할 수 있다.

어려운 과학적 개념들을

그림과 도표, 에피소드로 쉽게 설명

또한 어려운 과학적 개념들을 최대한 이해시키려고 하는 부분도 다른 과학책들과는 차별되는 부분이다. 확률파, 재규격화, 흐름결합상수, 파이먼다이어그램 등 이름만으로는 도저히 예상이 불가능한 어려운 과학적 개념들이 이 책에서만큼은 쉽고 재미있게 술술 풀려나온다.

무엇보다 양자론을 기술하는 데 있어 다양한 그림과 공식, 재미있는 에피소드들을 등장시킨 것이 또 다른 장점이라고 할 수 있다. 특히 ‘반은 죽고, 반은 살아 있는’ 슈뢰딩거의 고양이에 대한 내용이라든가, ‘파도타기를 하는 양자’에 대한 이야기들은 흥미진진하게 읽을 수 있는 내용들이다. 과학을 어려워하는 사람들에게는 더할 수 없이 좋은 설명의 방식이 아닐 수 없다.

책의 구성 역시 처음으로 양자론을 접하는 사람들을 잘 배려하고 있다. 우선 이 책은 크게 3파트로 나뉘어 있다. 제1장은 양자론의 창시자라고 할 수 있는 슈뢰딩거의 등장과 양자론에 대한 기초적 해석으로 시작한다. 파동함수와 확률파라는 다소 심도 있는 개념까지 들어간다. 제2장에서는 ‘이단의 양자론’으로 불리는 데이비드 봄의 양자 해설을 통해 실증론과 실재론의 대립을 입체적으로 보여주고 있다. 마지막 제3장에서는 뿌리 깊은 난제였던 ‘무한대의 해’의 문제를 풀어가는 물리학자들의 치열한 고민은 물론 ‘섭동’, ‘흐름상수결합’을 통해서 양자의 세계를 해석해 나가는 흥미진진한 구성을 띄고 있다.

《친절한 양자론》은 이 세계를 이루고 있는 극소 단위를 분석해나가는 흥미진진한 탐험이다. 특히 양자론은 기초과학에 속하기 때문에 영역을 불문하고 과학을 공부하는 사람이나 과학에 관심이 있는 일반인들이 한 번쯤은 읽어 넘어가야 할 ‘필수 교양서’라고 할 수 있다. 과학의 기초를 이루고 있는 양자의 세계에 푹 빠져보는 것은 어떨까?