양자역학 이야기

“지금까지 이토록 쉽고 재미있는 양자역학 책은 없었다!“

빛의 개념부터 시간여행까지, 아인슈타인부터 파인먼까지

세상의 모든 것을 설명하는 양자역학 안내서

누구나 살면서 한 번쯤 막연하게나마 힉스 보손의 존재라던가 양자 컴퓨터에 이르는 것들의 이름을 들어보았을 테다. 하지만 과연 이들의 존재를 진정으로 이해하는 사람은 몇이나 될까?

영국의 유명 과학 교사이자 《양자역학 이야기》의 저자 팀 제임스는 이토록 매우 기이하면서도 매혹적인 양자역학과 입자물리학을 특유의 입담과 유쾌한 농담을 통해 누구나 이해할 수 있도록 안내한다. 아인슈타인, 보어, 슈뢰딩거, 파인먼과 같은 익숙하면서도 어딘가 낯선 과학자들의 흥미로운 이야기부터 결코 불가능해 보이는 이론을 검증하기 위해 고안된 다양한 실험의 역사까지 빠짐없이 소개했다. 게다가 복잡하기만 한 수학 공식이나 끝도 없이 늘어진 숫자 대신 저자가 직접 손으로 그린 삽화와 과학 이론과 관련한 재미있는 농담들은 양자역학 개념의 이해를 도울 뿐만 아니라 책을 읽는 즐거움까지 더한다.

더 주목할 점은 정보와 재미 두 가지 토끼를 모두 놓치지 않았다는 점이다. 저자는 책 말미에 1618년 빛을 파동이라고 주장한 데카르트의 이론부터 2018년 마이클 배너가 개발한 ‘양자북’에 이르기까지 양자물리학과 입자물리학의 발전을 한눈에 파악할 수 있도록 정리한 연대기를 소개했다. 더불어 본문에서 미처 소개하지 못한 양자역학과 관련한 최신 이론과 다양한 공식을 소개해 지적 호기심에 목마른 독자들의 갈증을 채워준다. 《양자역학 이야기》와 함께 지금껏 알지 못했던 물리학의 세계를 신나게 탐험해보자.

슈뢰딩거의 고양이는 어떻게 되었을까?

그래서 빛은 입자라는 거야, 파동이라는 거야?

배울수록 어렵고 알쏭달쏭하게만 느껴지는 이들을 위한 양자역학 입문서

양자역학 개념을 알게 된 이래, 복잡하기만 한 양자역학 이론을 완전히 이해하는 것은 무척 수고스럽고 또 동시에 불가능한 일인 것처럼 보인다. 노벨상 수상자인 리처드 파인먼조차 “양자물리학을 이해하는 사람은 아무도 없다”라고 이야기했다고 하니, 우리와 같은 평범한 사람들이 양자물리학을 파악하게 될 가능성은 조금도 없는 듯하다.

하지만 다행스럽게도 파인먼이 이해하지 못한다고 말한 이유는 양자물리학이 너무 어렵기 때문은 아니었다. 파인먼은 양자역학이 짜증이 날 정도로 이상하기 때문이라고 그 이유를 설명했다. 양자역학은 일반적인 규칙을 따르지 않는 네 변을 가진 삼각형이나, 10보다 작지만 10억보다 큰 숫자와 같이 터무니없는 존재와 같다.

그렇다면 이처럼 알면 알수록 알쏭달쏭하고 이해할 수 없는 새로운 이야기가 끊임없이 등장하는 양자역학의 기본 개념은 도대체 무엇이며, 이렇게 ‘짜증 나는’ 대상을 이해하려 평생을 바쳐 연구하는 괴짜 과학자들은 어떤 사람들일까?

빛의 개념부터 시간여행까지, 아인슈타인부터 파인먼까지

인기 과학 교사가 어려운 공식도, 복잡한 숫자도 없이

유쾌하게 설명하는 세상에 둘도 없는 양자역학 이야기

《양자역학 이야기》는 빛을 이해하려는 인류의 첫 노력에서부터 이야기를 시작한다. 기원전 5세기경 빛에 관한 이론을 세운 그리스 철학자 엠페도클레스를 시작으로, 처음 빛의 파동설을 주장한 르네 데카르트의 등장, 그리고 이에 반하며 미립자 이론을 제시한 심술궂은 아이작 뉴턴, 하지만 뉴턴이 죽고 70년이 지난 뒤 그토록 유명한 이중 슬릿 실험을 통해 빛 이론을 정리한 토머스 영에 이르기까지 저자는 마치 그 시대에 직접 살고 있는 듯 현장감 있고 흥미로운 방식으로 빛과 얽힌 다양한 이야기를 전한다. 그의 이야기를 따라 읽다 보면 우리는 어느새 복잡하기만 한 양자역학 정복을 위한 첫발을 떼었음을 깨닫게 될 것이다.

이야기는 시간의 흐름에 따라 계속된다. 알베르트 아인슈타인이 플랑크에게 빛의 구성 성분이 입자라고 주장하는 논문을 제출한 순간, 보어의 양자론, 하이젠베르크의 불확정성 원리, 슈뢰딩거가 방정식으로 파동함수를 계산하고 전자에 관한 완벽한 설명을 이루었을 때, 또 그의 고양이(!)가 상자에 담겨 양자역학에 등장한 순간, 순간이동 및 일반 상대성 이론과 같은 다양한 양자역학 이론의 발견과 이를 증명하기 위한 실험들이 등장하며 이야기는 끊임없이 나아간다.

그저 이들의 이름을 들었을 뿐인데 머리가 복잡해졌는가? 걱정할 것 없다. 낯선 개념에 흥미를 잃을 새도 없이 저자 팀 제임스는 특유의 입담과 독특한 유머 감각으로 끊임없이 분위기를 환기한다. 그가 직접 손으로 그린 삽화는 또 어떤가! 복잡한 수식이나 머리 아픈 숫자 없이도 복잡하기 짝이 없는 양자역학의 이론을 단번에 이해할 수 있도록 돕는다.

저자의 친절과 다정함은 여기서 그치지 않는다. 책의 말미 양자물리학과 입자물리학의 발전을 한눈에 파악할 수 있는 연대기를 함께 실었다. 본문에서 정신없이 독서의 즐거움에 빠져있던 독자라면 이 페이지를 통해 양자역학의 개념을 한 번 더 정리할 수 있을 것이다.

《양자역학 이야기》는 접근조차 어려웠던 양자역학의 세계를 쉽고 재미있게 소개하는 탁월한 입문서다. 지금까지 겁에 질려 양자역학과 가까워질 기회를 얻지 못했던 독자라면 《양자역학 이야기》과 함께 즐거운 물리학 여행을 시작해보자.

▶ 《양자역학 이야기》를 먼저 만난 독자들이 건넨 찬사!

-복잡한 수식 없이 양자역학을 이해하고 싶다면 당장 이 책을 집어들라!

-유머가 가득한 매력적인 책.

-자녀가 양자역학과 물리학에 관심을 갖길 바란다면 바로 이 책이 정답이다.

-지금까지 읽은 양자역학 도서 중 가장 쉽고 재미있다.

-양자역학이라는 복잡하기 짝이 없는 주제를 이토록 쉽게 설명하다니!

-양자역학 이론의 발전과 여러 과학자들에 대한 통찰력 있으면서도 현실적인 설명을 제공한다. 

지은이 : 팀 제임스

영국의 과학 교사로 유튜브, 인스타그램 등을 통해 과학 대중화에 힘쓰고 있다. BBC 라디오에 출연해 흥미로운 과학 이야기를 소개하고 있으며, 신문과 잡지 등에도 활발히 기고하고 있다. 컴퓨터 양자역학 전공으로 화학 석사학위를 받은 이후 교편을 잡고 학생들을 가르치는 일에 전념하고 있다. 그의 첫 책인 《원소 이야기》는 <데일리 메일> 올해 최고의 책 중 하나로 선정되었다.

속작인 《양자역학 이야기》는 팀 제임스 특유의 입담을 통해 배울수록 알쏭달쏭하고 어렵게만 느껴지는 양자역학을 누구나 쉽게 이해할 수 있도록 소개한다. 저자가 제시하는 유쾌한 일화와 쉬운 설명을 따라 읽다 보면 양자역학이 무엇인지, 또 이토록 모호한 양자역학과 일상생활이 어떤 관계를 맺고 있는지 파악할 수 있다. 《양자역학 이야기》와 함께 지금껏 알지 못했던 물리학의 세계를 신나게 탐험해보자.

옮긴이 : 김주희

서강대학교 화학과와 동 대학원 석사과정을 졸업하고 SK이노베이션에서 근무했다. 글밥아카데미 수료 뒤 바른번역 소속 번역가로 활동하고 있으며, 옮긴 책으로 『이기적 유인원』 『10대를 위한 나의 첫 공학 수업』 『간추린 서양 의학사』 『원소 이야기』 등이 있다.

머리말_최후

1장 자신감에 부풀다

2장 조각난 빛

3장 귀족, 폭탄 그리고 꽃가루

4장 괴짜 길들이기

5장 상황이 한층 더 이상해진다

6장 상자와 고양이

7장 세상은 신기루다

8장 양자는 사라져야 한다

9장 원격전송, 타임머신 그리고 소용돌이

10장 양자역학으로 내가 배트맨임을 입증하다

11장 저 먼 들판에

12장 직선과 물결선

13장 입자물리학이 몸집을 불리다

14장 여보, 내 힉스 보손 어디 있어?

15장 G가 일으킨 문제

양자물리학&입자물리학 연대기

부록

감사의 말

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