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우리집 강아지에게 양자역학 가르치기 - 나의 첫 양자 수업 ㅣ 프린키피아 2
채드 오젤 지음, 이덕환 옮김 / 21세기북스 / 2025년 5월
평점 :
[ 출판사로부터 도서를 제공받아 작성한 리뷰입니다. ]
만만한 게 개?
어려운 양자역학을 강아지에게 가르친다고요?
그동안 양자역학에 관한 책들을 몇 권 읽었지만 제대로 안다고 말하긴 어려워요. 알듯 말듯 아리송한 상태는 모른다는 거니까요.
《우리집 강아지에게 양자역학 가르치기》는 물리학자 채드 오젤의 책이에요. 저자는 독일 셰퍼드 믹스견 에미를 한 살 때 입양했고 강아지와 산책하며 양자물리학에 관한 이야기를 나누었는데, 그 대화를 재구성하여 이 책을 펴냈다고 하네요. 강아지에게 양자역학을 설명한 이유는, 양자역학에 관한 한 강아지가 사람보다 더 나은 점이 있기 때문이래요. 강아지에겐 선입견이 없다는 것, 그래서 예상치 못한 일이 일어나도 놀라지 않고, 매일 같은 길을 산책해도 늘 새로운 경험을 한다는 거예요. 양자역학을 어려워하는 건 선입견 때문이니까, 그 선입견에서 벗어나 강아지처럼 생각하는 방법을 배운다면 훨씬 더 쉽게 다가갈 수 있는 거죠. 이상한 나라의 앨리스처럼 커졌다가 작아졌다가 신기한 변화에 몸을 맡기면 돼요. 양자 이론을 설명하는 세상은 우리 눈으로 볼 수 없는 미시적 규모의 세상이라서 모르면 존재하지 않는다고 여길 수 있는데 양자역학이 없었다면 현재 우리가 살고 있는 디지털 세상은 존재하지 않았을 거예요. 올해는 양자역학의 탄생 100주년으로 유엔이 정한 '세계 양자 과학기술의 해'라고 하네요. 1925년 하이젠버그가 불확정성 원리를, 슈뢰딩거가 파동방정식을 완성했고, 현대 물리학의 핵심이론으로 정립된지 100년 만에 양자역학 이론을 활용한 양자컴퓨터, 양자통신, 양자 센서가 핵심 기술로 떠오르고 있으니 놀라운 발전이네요. 우리는 이미 양자역학으로 만들어진 세상에 살고 있는데, 양자역학을 모른다면 캄캄한 우물 속에 갇힌 꼴이 될 거예요. 정확하게 양자역학을 이해하는 것이 쉽지 않지만 저자 덕분에 한결 수월하게 양자 이론들을 만난 것 같아요. 입자-파동 이중성, 하이젠베르크의 불확정성 원리, 코펜하겐 해석, 다중 세계 해석, 양자 제논 효과, 양자 터널 현상, 양자 얽힘, 양자 공간이동, 가상 입자와 양자 전기동력학에 대해 강아지 에미와 대화하며 개념들을 설명해주는 방식이 흥미로워요. 신선하고 친절한 양자역학 입문서가 아닌가 싶네요.
"과자가 어느 손에 있는지를 알아내면 과자를 줄게."
에미는 곧바로 코를 킁킁거리면서 냄새를 맡기 시작했다.
"냄새를 맡으면 안 되지." 나는 두 손을 뒤로 감췄다.
"그냥 어느 손에 과자가 있는지를 알아내야 해."
"으흠···, 좋아요. 두 손 모두예요."
"그건 둘 중 하나가 아니잖니."
"그렇지만 그게 정답이에요. 상자 속의 고양이가 그렇잖아요."
"슈뢰딩거의 고양이!"
"과자가 왼손에 있기도 하고, 오른손에 있기도 해요. 어느 손인지는 모르겠어요.
어느 손에 있는지를 알아내기 위해서 냄새를 맡지 못하게 했으니,
과자는 왼손과 오른손의 중첩 상태 superposition state (겹침 상태)에 있다는 뜻이겠지요.
어느 손에 있는지를 측정할 때까지는 동시에 두 손 모두에 있다는 것이 정답이랍니다."
"참 재미있는 주장이로구나. 그렇지만 그런 주장은 이 경우에는 적용되지 않는단다."
"아니요. 적용이 돼요. 그건 양자역학의 기초라고요."
"음. 일반적으로 말해서 측정하지 않은 대상이 겹쳐진 상태에 존재한다는 것은 맞아.
하지만 중첩 상태는 아주 쉽게 붕괴된단다. 단 하나의 광자를 흡수하거나 방출하는 정도의
작은 변화만 생겨도 확실한 값을 가진 고전적 상태로 붕괴되어버리지." (90-91p)
