양자역학의 역사

* 2025년, UN 지정 ‘국제 양자과학기술의 해’ *

양자역학은 어디서 왔고, 무엇이며, 어디로 가는가

2024년 12월, 구글이 ‘이것’을 공개하자 비트코인 가격이 급락했다. 바로 양자 컴퓨터였다. 구글의 새로운 양자 컴퓨터 ‘윌로(Willow)’가 슈퍼컴퓨터로도 푸는 데만 10의 24제곱 년이 걸리던 문제를 단 5분 만에 해결하면서, 블록체인과 그에 기반한 가상화폐의 보안 체계도 더 이상 안전하지 않다는 목소리가 높아진 것이다. 한편 세계 최대 IT 박람회인 CES 2025를 주관하는 미국소비자기술협회(CTA)에서는 양자 컴퓨터만큼이나 차세대 핵심 기술로 양자 통신 및 양자 암호, 양자 센서 등을 꼽았으며, UN에서는 양자역학과 그것의 응용 기술이 지닌 중요성을 강조하며 2025년을 ‘국제 양자과학기술의 해’로 지정했다(행렬역학에 관한 하이젠베르크의 논문을 기준으로 2025년은 양자역학 탄생 100주년이 되는 해다). 도대체 양자역학이 무엇이기에 ‘양자’라는 단어가 이렇게 끊임없이 회자되는 것일까?

매사추세츠공과대학교(MIT) 물리학과 교수이자 과학사 교수인 데이비드 카이저는 양자역학 탄생 100주년을 맞이해 이 책 『양자역학의 역사』에서 양자역학을 둘러싼 지난 100년을 역사를 돌아보며 양자역학이 어디서 왔는지, 무엇인지, 어디를 향해 나아가고 있는지를 소개한다. 특히 물리학자로서 ‘슈뢰딩거의 고양이’ 비유로 유명해진 양자 중첩이나 불확정성 원리와 같은 고전적인 양자역학의 특성뿐만 아니라 표준 모형, 호킹 복사, 급팽창 우주론과 같은 양자역학에 기반한 현대 물리학 및 우주론의 최신 성과들을 두루 설명하며, 또한 역사학자로서 맨해튼 프로젝트나 SETI 프로젝트, 냉전, 대형 강입자 충돌기의 설립과 가동 같은 양자역학과 긴밀하게 얽혀 있는 역사적 사건들을 아인슈타인, 디랙, 파인먼, 휠러, 겔만, 힉스 등 핵심 인물의 일화들과 한데 엮어 양자역학과 그것의 역사를 입체적으로 그려낸다.

지은이 : 데이비드 카이저

물리학자, 과학사학자. 매사추세츠공과대학교MIT 물리학과의 정교수이자 게르메스하우젠 과학사 교수로서, MIT 이론물리센터에서 인플레이션 우주론으로 유명한 앨런 구스와 함께 초기 우주 연구팀을 이끌고 있으며, 양자역학에 관한 새로운 실험들을 설계하고 수행하고 있다.

『히피는 어떻게 물리학을 구했는가: 과학, 반문화, 그리고 양자역학의 부활(How the Hippies Saved Physics)』, 『파인먼 다이어그램 그리기(Drawing Theories Apart)』 등 현대물리학과 과학사를 함께 다루는 여러 권의 책을 집필하고 편집했으며, 1993년에는 미국 물리학회의 앱커상을, 2007년과 2013년에는 미국 과학사학회에서 수여하는 화이자상과 데이비스상을 수상했다. 교육자로서도 크게 인정받아 맥비카 펠로십과 MIT 최고 교육 우수상인 프랭크퍼킨스상 등을 수상했다.

《네이처》, 《사이언스》를 비롯한 저명한 학술지에 끊임없이 이름을 올리는 한편, 미국 공영방송의 다큐멘터리 〈아인슈타인의 양자 수수께끼(Einstein's Quantum Riddle)〉에서 양자 얽힘에 관한 그의 유명한 실험인 ‘코스믹 벨(Cosimc Bell)’을 소개하는 등 현대 과학을 알리는 데 앞장서고 있다.

옮긴이 : 조은영

어려운 과학 책은 쉽게, 쉬운 과학 책은 재미있게 번역하고자 노력하는 과학 전문 번역가. 서울대학교 생물학과를 졸업하고, 서울대학교 천연물과학대학원과 미국 조지아대학교에서 석사학위를 받았다. 옮긴 책으로는 『한없이 가까운 세계와의 포옹』, 『코드 브레이커』, 『10퍼센트 인간』, 『암컷들』, 『이토록 멋진 곤충』, 『시간의 지배자』, 『돌파의 시간』, 『대화의 힘』 등이 있다.

서문

들어가는 말

1부 양자(Quanta)

1장 모든 것은 양자일 뿐, 위로는 없다

2장 슈뢰딩거의 고양이: 죽느냐 사느냐, 그것이 문제라면

3장 유령 같은 입자, 중성미자

4장 코스믹 벨: 우주에서 양자역학 실험하기

2부 계산(Calculating)

5장 물리학자의 전쟁: 칠판에서 폭탄으로

6장 프로메테우스의 불과 계산 기계

7장 양자역학 해석: 닥치고 계산이나 해!

8장 현대물리학과 동양사상

3부 물질(Matter)

9장 두 거인 이야기: 초전도 슈퍼충돌기와 대형 강입자 충돌기

10장 표준 모형, 무에서 유를 창조하다

11장 힉스 사냥: 한밤중의 숨바꼭질

12장 두 개로 보이는 것이 하나라면

4부 우주(Cosmos)

13장 호킹의 외계인이 남긴 메시지

14장 중력에 보내는 찬사

15장 또 하나의 진화 전쟁: 빅뱅 이론부터 끈 이론까지

16장 우주론의 황금시대: 이제 그들은 고독하지 않다

17장 중력파가 가르쳐 준 것들

18장 스티븐 호킹에게 보내는 작별 인사

부록: 거짓말, 빌어먹을 거짓말, 그리고 통계

감사의 말

약어 해설

주

그림 출처

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