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조합원의 책 소개 : 김상욱의 양자 공부

posted Sep 01, 2020
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조합원의 책 소개 : 김상욱의 양자 공부 | 김상욱 지음 | 사이언스북스

완전히 새로운 현대 물리학 입문

 

 

학생들이 ‘포기’를 결심하게 되는 과목 중 수학이 으뜸이란 건 잘 알려진 사실이다. 물리학을 공부하는 사람들에게도 그런 과목이 있다면 양자역학이 아닐까 싶다. 아무리 집중력을 끌어들여도 이해가 잘 안 되고, 이해했다고 하더라도 이걸 이해하는 게 무슨 소용이 있으랴 싶을 때가 부지기수이기 때문이다. 그래서 이 책을 추천하기가 여간 조심스럽지 않다. 그럼에도 이 책을 소개하는 이유는 이 책의 부제가 ‘완전히 새로운 현대 물리학 입문’이기 때문이다. 양자역학은 우리가 알고 있는 물리학(F=ma 대표되는 고전역학, 주로 거시세계를 다룬다.)으로는 설명할 수 없는 미시세계를 다룬다. 물리학이면 똑같은 물리학이지 미시세계와 거시세계에 적용되는 이론이 다르기라도 한 거란 말인가? 혹시 이런 궁금증이 생기면 당신은 1/4쯤 넘어온 것이다. 그리고 이 글을 쓰는 목적은 1/4을 1/2 이상으로 바꾸는 것이다.

양자역학은 원자 세계를 설명하는 과목이라 보면 된다. 세상의 모든 물질은 원자로 이루어져 있으니 물질의 근본적이고 존재적인 특성을 설명하고 있다. 고전역학으로도 엄청나게 많은 현상이 설명되고 있는데 굳이 양자역학을 만들어낸 이유는 간단하다. 관찰은 되는데 기존의 이론으로는 설명이 안 되는 현상이 나타난 것이다. 대표적인 것이 이중슬릿 실험이다. 전자 한 개를 스크린을 향해 쏘면서 그사이에 두 개의 틈(슬릿)이 있는 벽을 설치해 보았다. 상식적으로 생각하면 전자는 그중 하나의 틈으로 지나가야 하는데 결과는 두 개의 틈을 동시에 지나간 것으로 나타났다. 이건 말이 안 되는 것이다. 어떻게 하나의 물질이 동시에 두 군데 존재했던 것일까? 실험이 잘못되지 않았을까? 의심이 일어나지 않을 수 없다. 하지만 실험 결과는 늘 같았다. 그렇다면 이제 왜 그런 결과가 나오는 것일까를 질문해야 한다. 이에 대한 설명법이 양자역학이다.

과학적인 설명 방법과 진실은 별개의 것이다. 사과가 땅으로 떨어지는 현상을 의심할 필요 없는 진실이다. 하지만 그 현상을 설명하는 방법 자체를 진실이라고 말할 이유는 없다. 갈릴레이가 설득력 있는 설명법을 시도해 찾아냈으며, 뉴턴이 그걸 수식으로 만들어 냈고, 아인슈타인이 그 수식을 수정한 역사가 있기 때문이다. 이렇게 설명법이 변하고 있는 것 이외에도 과학적인 방법으로는 설명이 어려웠던 현상도 줄여나가고 있다. 과학은 번개가 신의 분노가 아니라 대기 중의 방전 현상이라는 설명법을 채택하고 있고, 절대다수가 이 방법을 받아들이고 있다. 과학은 설득력 있는 설명법 중 하나로 보는 것이 맞다는 것이다.

어렵지 않을까? 방송인 김제동의 추천사로 대답을 갈음한다. “김상욱쌤이 나에게 양자역학 책에 관한 추천사를 부탁했을 때 나는 웃었다. 말이 안 되기 때문이다. 이 책을 읽으면서 또 웃었다. 양자역학 자체가 나에게 말이 안 되기 때문이다. 재미있다. 맞다. 말이 되는 것은 웃기고 재미있지 않다. 말이 안 되는 것이 웃기고 재미있다. 그래서 이 책은 어렵지만 재미있다.(이하 생략)”. 도전해 보시라. 나와 다른 세상을 사는 것처럼 보이는 사람을 이해하려 다가가는 것만큼 내 삶을 풍요롭게 하는 것은 없는 듯하다. 대신 그 사람이 좀 제정신이어야 한다는 전제는 꼭(!) 필요하지만.

 

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