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김상욱의 양자 공부

김상욱의 양자 공부

: 완전히 새로운 현대 물리학 입문

[ 양장 ]
리뷰 총점8.9 리뷰 32건 | 판매지수 23,055
베스트
자연과학 34위 | 국내도서 top100 1주
정가
18,000
판매가
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품목정보

품목정보
발행일 2017년 12월 08일
판형 양장?
쪽수, 무게, 크기 308쪽 | 646g | 155*228*30mm
ISBN13 9788983718914
ISBN10 8983718919

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책소개 책소개 보이기/감추기

목차 목차 보이기/감추기

프롤로그 모든 것은 원자로 되어 있다 7

1부
1장 양자 역학의 하루 21
2장 양자 역학의 핵심, 양자 중첩 27
3장 슈뢰딩거 고양이는 누가 죽였나? 43
4장 문제는 원자가 아니라 인간! 57
5장 과학 역사상 가장 기이한 도약 83
6장 이론이 결정한다! 101
7장 신은 주사위를 던진다 117
8장 불확정성 원리의 불확정성? 133
9장 EPR 패러독스, 양자 얽힘 145

2부
10장 양자 역학 없는 세상 161
11장 양자 역학에 카오스는 없다 179
12장 세상에서 가장 강력한 양자 컴퓨터 195
13장 다세계 해석: 양자 다중 우주 209
14장 생명의 양자 도약 219
15장 비트에서 존재로: it from bit 229

에필로그 양자 역학 사용 설명서 250
감사의 말 265

더 읽을거리 양자 세계를 여행하는 히치하이커를 위한 가이드 269
양자 역학 용어 해설 279
후주 291
찾아보기 304

저자 소개 (1명)

출판사 리뷰 출판사 리뷰 보이기/감추기

이 책은 저자가 [과학동아]에서 연재해 과학 독자들의 사랑을 한 몸에 받은 「양자 역학 좀 아는 척!」의 에피소드들을 취합하고 발전시켜 만든 역작이다. 어려운 개념을 정확한 정의와 유머러스한 비유를 통해 차근차근 이해시켜 나가는 방식으로 대중으로부터 압도적 신뢰를 받아 온 저자의 개성을 극적으로 살린 책이다. 또한 흥미와 호기심을 자극하는 가상 드라마 「양자 역학의 하루」를 통해 양자 역학의 진입 장벽을 과감히 허물었다. 100년에 걸친, 이해 불가능한 현상들을 설명하려는 물리학자들의 흥미진진한 이야기를 따라가다 보면 자연스레 양자적 사고 능력을 갖출 수 있다.

새로 추가된 부록 「양자 역학 사용 설명서」와 「양자 세계를 여행하는 히치하이커를 위한 가이드」를 통해 독자들로 하여금 복습과 활용의 기회, 그리고 양자 공부의 확장을 위한 지침을 제공한다. 또한 저명한 일러스트레이터 토끼도둑이 출간 작업에 참여해 매 챕터마다 20세기 초 아르데코풍의 감각적이고 심오한 일러스트들을 선보임으로써 자연스레 독자들을 양자 역학 역사의 현장 속으로 데려간다. 솔베이 회의 기념 사진, 닐스 보어(Niels Bohr)의 작위 문장 및 생전 마지막 칠판 낙서 등 생동감 넘치는 기록들과, 양자 광합성이나 실라르드 정보 엔진 등 낯선 개념들도 효과적으로 전달해 주는 그림들을 추가하면서, 어려운 내용을 독자 편의적으로 탈바꿈시켰다.

김상욱 교수는 카이스트에서 물리학 학사, 석사, 박사 학위를 받았다. 현재 양자 정보학 국내 1인자 이해웅 당시 카이스트 교수의 지도 아래 박사 학위를 받고 현재까지 양자 역학, 정보 물리학을 전문적으로 연구해 60여 편의 SCI 논문을 게재했다. 포항 공과 대학교, 카이스트, 독일 막스 플랑크 연구소, 서울 대학교를 거쳐 현재 부산 대학교 물리교육과 교수로 재직 중이다. 도쿄 대학교, 인스부르크 대학교 방문 교수를 역임했다. 과학 저술 활동은 물론 언론, 방송 등을 통해서도 대중과 활발히 소통하며 ‘철학하는 물리학자’라 불리고 있다.

저자가 JTBC 「김제동의 톡투유」에 패널로 출연해 인연을 맞은 방송인 김제동 역시 양자 역학은 어렵지만 “김상욱 쌤의 이 책은 재미있다.”라고 말한다. 양자 공부에 있어서 대부분의 사람들이 김제동과 다르지 않다. 이 책에서도 저자는 처음부터 끝까지 양자 역학이 어렵다고 솔직 담백하게 말한다. 하지만 동시에 세상에서 가장 정확하고 아름답고 심오한 학문이라는 사실 또한 독자 스스로 깨닫도록 만든다. 난해하지만 이해하게 되는, 비직관적이지만 통찰하게 되는 ‘양자 도약’을 경험해 보기를 바란다.

양자 역학 교양서의 결정판.
―이해웅(유니스트 교수)

말이 안 되는 것이 웃기고 재미있다. 그래서 양자 역학은 어렵지만 재미있다. 웃음은 양자 역학이다.
―김제동(방송인)

이제 양자 역학을 두껍고 높은 벽 너머가 아니라 내가 만지고 넘겨볼 수 있는 울타리 곁에!
―이정모(서울 시립 과학관 관장)

양자 역학의 은하계를 여행하는 히치하이커를 위한 최적의 안내서.
―이권우(도서 평론가)

균형감 있게 양자 역학의 세계를 맛볼 수 있는 편식 없는 식탁.
―이명현(천문학자)

너희한테는 파인만이 있지? 우리한테는 김상욱이 있다!
―강양구(과학 전문 기자)

대한민국 대표 과학 커뮤니케이터 김상욱 교수와 함께하는
감각적이고 유머러스한 양자 공부


한 가지 사실은 분명하다. 세상에서 일어나는 모든 일들을 이해하기 위해서는 그 모든 것을 이루고 있는 원자를 이해해야 한다. 원자의 세계에서 일어나는 현상을 설명하는 과학이 바로 이 책의 주제인 양자 역학이다. 이쯤 되면 양자 역학이 궁금해질 법도 한데.―본문에서

이 책은 크게 두 가지 이야기로 구성되어 있다. 원자 세계의 기묘한 현상을 직면한 닐스 보어, 알베르트 아인슈타인(Albert Einstein), 베르너 하이젠베르크(Werner Heisenberg), 에르빈 슈뢰딩거(Erwin Schrodinger) 등 물리학의 ‘어벤저스’가 펼치는 흥미진진한 1부와, 양자 컴퓨터, 양자 생물학 등 무한한 가능성을 가진 양자 역학의 미래를 들려주는 2부가 그것이다.

1부의 시작인 1장 「양자 역학의 하루」는 양자 공부를 막 시작한 독자가 긴장감을 풀 수 있도록 저자가 특별히 만든 가상 드라마이다. 양자 열차, 펠묜 국수, 보손 카페 등 도무지 납득할 수 없는 세계가 펼쳐진다. 하지만 양자 공부를 모두 끝내고 다시 이 드라마를 시청한다면 ‘양자 역학을 좀 아는’ 사람만이 느낄 수 있는 새로운 재미를 발견할 수 있다. 저자가 독자들을 위해 양자 역학 이해의 지표를 마련해 놓은 셈이다. 2장 「양자 역학의 핵심, 양자 중첩」은 양자 역학의 핵심 개념인 ‘중첩’을 설명하며 본격적으로 독자의 머리를 지끈하게 만든다. 현재 양자 컴퓨터의 정보 처리 기본 단위 큐비트(qubit)를 있게 한 핵심 개념이기도 한 만큼 중첩은 양자 공부를 해 나가기 위해 반드시 거쳐야 할 첫 번째 관문이다. 3장 「슈뢰딩거 고양이는 누가 죽였나?」에서는 누구나 상식처럼 여기지만 사실은 잘 모르는 슈뢰딩거 고양이 역설, 스티븐 호킹(Stephen Hawking)마저도 해결을 포기한 기묘한 사고 실험을 통해 중첩의 신비를 맛볼 수 있다.

결국 물리학자들은 양자 역학을 받아들이기 위해 직관을 포기하기로 했다. (4장 「문제는 원자가 아니라 인간」) 이제 입자가 중간 과정 없이 도약하고(5장 「과학 역사상 가장 기이한 도약」), 관측 전에는 실재하지 않는다는 것이 양자 역학의 주류 해석이 되었다. (6장 「이론이 결정한다!」) 이것을 코펜하겐 해석이라고 하는데, 이에 동조하는 보어, 하이젠베르크 측과 아인슈타인, 슈뢰딩거 측을 중심으로 대논쟁이 벌어지게 된다. 바로 솔베이 논쟁이다. 특히 아인슈타인은 존재의 본질이 확률 분포 함수이고 그 규칙에 따라 관측될 때 비로소 실재할 수 있다는, 당시로서는 극단적인 확률 해석을 전적으로 부정했다. 하지만 오늘날의 과학은 보어와 하이젠베르크가 옳았음을 증명하고 있다. 역사상 가장 위대한 물리학자 아인슈타인은 양자 역학에 있어서만큼은 영원한 패배자로 남았다. (7장 「신은 주사위를 던진다」) 각각 광양자설과 파동 역학이라는, 양자 역학의 토대를 세운 아인슈타인과 슈뢰딩거조차 직관의 덫을 극복하지 못했다는 사실은 양자 역학이 얼마나 어려운지 다시 한번 보여 준다.

이후 하이젠베르크의 불확정성 원리가 양자 역학의 대전제로 자리 잡을 동안(8장 「불확정성 원리의 불확정성?」) 아인슈타인은 회심의 반격을 준비하고 있었다. 보리스 포돌스키(Boris Podolsky), 네이선 로젠(Nathan Rosen)과 함께 발표한 EPR 논문을 통해 코펜하겐 해석의 맹점을 집요하게 파고들었다. EPR 역설로 불리는 이것은 슈뢰딩거 고양이 역설보다도 훨씬 지독하게 양자 역학의 기본 전제를 위협한 사고 실험인 만큼, 궁금한 이들은 9장 「EPR 패러독스, 양자 얽힘」을 살펴보기를 바란다. 특히 이 장은 아인슈타인이 코펜하겐 해석의 모순점을 설명하기 위해 고안했던 개념 ‘얽힘’을 다루고 있다. 역설적이게도 얽힘은 안톤 차일링거(Anton Zeilinger)에 의해 실험적으로 증명되어 현재 양자 컴퓨터와 묵자 호로 대표되는 양자 통신 기술의 이론적 기반이 되었다. 모순 속에서 살아남은 중첩과 얽힘, 코펜하겐 해석과 불확정성 원리를 모두 공부했다면 양자 역학의 과거를 ‘어느 정도’ 이해한 셈이다.

정보 이론, 뇌 과학, 우주론 등 모든 현대 과학을 포괄할
궁극의 학문을 미리 경험하라!


양자 역학은 첨단 이론인지는 몰라도 일상 생활과 상관없는 것으로 보일 수 있다. 하지만 안타깝게도(?) 우리 주위에 널려 있다. 양자 역학은 원자를 설명하는 이론이고, 세상 모든 것은 원자로 되어 있다. 따라서 주위에 보이는 모든 것에서 양자 역학이 작동한다고 보면 된다.―본문에서

2부에서는 이렇게 탄생한 양자 역학의 현재와 미래를 이야기한다. 10장 「양자 역학 없는 세상」은 양자 역학이 세상을 구성하는 기본 단위를 설명하는 이론임을 상기시킨다. 화학, 반도체 공학 등에서 사용하는 이론이 양자 역학을 통해 어떻게 더 근본적 수준의 설명으로 환원되는지 살펴볼 수 있다. 여전히 아리송한 양자 역학이 현대 과학의 정점이라는 사실을 비로소 이해할 수 있을 것이다.

이제 더 고급스러운 양자 역학을 원할 독자들을 위해 양자 카오스, 양자 컴퓨터, 양자 다중 우주, 양자 생물학, 양자 정보 물리학을 다루는 챕터들이 준비되어 있다. 11장 「양자 역학에 카오스는 없다」에서는 양자 역학이 미시 세계를 넘어 거시 세계까지 포괄적으로 설명하기 위해 반드시 극복해야 하는 ‘양자 카오스’에 대해 다룬다. 양자 홀 효과 등 일상 세계에서 펼쳐지는 기묘한 양자 현상을 간접적으로 경험할 수 있다.

12장 「세상에서 가장 강력한 양자 컴퓨터」에서는 1부에서 설명한 중첩과 얽힘을 이용한 차세대 정보 이론을 다룬다. 0 또는 1로 구분되는 비트가 아니라 0과 1의 중첩 상태인 큐비트를 이용한 정보 처리 방식, 얽힘을 이용해 효율을 극적으로 높일 전송 방식을 소개한다. 앞서 말한 구글 양자 컴퓨터와 중국 묵자 호 출현의 진정한 의미를 체감할 수 있을 것이다.

13장 「다세계 해석: 양자 다중 우주」에서 양자 역학은 우주론까지 넘본다. 허무맹랑한 평행 우주 가설로 치부되었던 다세계 해석은 최근 끈 이론의 아버지 레너드 서스킨드(Leonard Susskind)가 주장하고 스티븐 호킹이 동조한 ‘우주의 풍경’ 이론과 일맥상통하는 면이 있다. 우주론의 새로운 패러다임일지도 모를 양자 우주론을 미리 맛볼 수 있다.

14장 「양자 생물학」은 아직 가설 단계이지만 식물 광합성의 압도적인 에너지 효율을 설명하거나 인간 뇌 활동에 중첩을 도입해 정신 작용의 본질적 메커니즘을 규명할지도 모를 미래의 양자 역학을 소개한다. 양자 역학의 기초만 훑는 것이 아니라 최전선까지 맛볼 수 있는 만큼 제대로 된 양자 공부가 가능하다.

15장 「비트에서 존재로: it from bit」는 정보를 정량 측정하는 공식이 엔트로피 공식과 같다는 우연한 발견과, 열역학 법칙을 무너뜨리지 않기 위해 정보를 물리적 대상으로 간주해야만 하는 사고 실험을 소개한다. 양자 역학으로 바라본 우주는 결국 ‘정보 우주’라는 결론에 도달한다. 즉 양자 역학이 우주의 본질까지 탐색하는 가장 근본적인 학문이 되어 가고 있다는 뜻이다.

양자 세계를 여행하는 히치하이커를 위한 최적의 안내서

저자가 직접 창작하거나 패러디한 시(「사랑의 양자 역학」, 「퀀텀 소네트」, 「퀀텀 하이쿠!」)를 만나 보는 재미도 있다. 철학하는 물리학자라는 별명에 걸맞게 문학과 과학을 모두 녹여 내며 양자 공부의 쉼터이자 윤활유가 되어 준다.

앞서 말한 부록 「양자 역학 사용 설명서」를 통해 15개의 다채로운 양자 역학 이야기를 복습하고 활용하는 법을 익힘으로써 양자 시대 구성원이 되기 위한 마무리 공부를 할 수 있다. 「양자 세계를 여행하는 히치하이커를 위한 가이드」에서는 양자 공부의 외연을 넓히기 위해 저자가 직접 양자 역학 책들을 추천해 준다. 낯선 용어와 개념이 자주 등장하는 만큼 「양자 역학 용어 해설」을 자주 참고하길 바란다. 양자 공부를 마쳤으면 다시 드라마 「양자 역학의 하루」로 돌아가 보길 추천한다. 경험해 보지 못한 앎의 기쁨이 숨어 있다.

모든 것을 이루는 원자, 그리고 그것을 설명하는 유일무이한 학문 양자 역학은 가장 중요한 동시에 가장 어려운 학문이다. 때문에 저자는 학교와 미디어에서 쌓은 과학 교육 경험을 바탕으로, 처음부터 끝까지 수월한 공부가 가능하도록 견고하고 치밀한 구성 방식을 찾아 냈다. 저자의 박사 과정 지도 교수이자 양자 정보학의 대가인 이해웅 유니스트 교수가 인정하고, ‘양알못’ 방송인 김제동 역시 재미있다고 극찬한 것은 바로 이 때문이다.

플랑크가 최초의 양자 이론으로 노벨상을 받은 지 100년이 지날 동안 수많은 양자 역학 이야기가 누적되어 왔다. 때문에 국내에서 수십 년 동안 양자 역학 전공서, 역사서, 철학서 등이 끊임없이 쏟아져 나왔지만, 양자 역학의 모든 것을 대중의 눈높이에 맞게 적절히 녹여 낸 책은 『김상욱의 양자 공부』가 유일하다. 12월 20일 (주)사이언스북스에서 진행하는 양자 역학 독자 이벤트 “양자 번개”를 포함해 출간 후 저자 오프라인 양자 역학 강연이 꾸준히 이어질 것이므로 양자 역학 입문자들에게는 더없이 좋은 기회가 온 것이다. 양자 역학이 지배하는 사회에서 살아가기 위해 가장 먼저 찾아야 할 양자 역학 사용 설명서가 바로 여기에 있다.

Q: 원자는 어디 있나요?
A: 모릅니다. 질문이 틀렸어요.
Q: 양자 역학은 뭐하는 학문인가요?
A: 원자를 설명하죠.
Q: 그럼 원자는 어디 있나요?
A: 모른다니까요!
Q: 원자가 어디에 있는지도 모르는데 원자를 설명한다고요?
A: 질문이 틀렸다니까요!
―본문에서

추천평 추천평 보이기/감추기

이 책에서 김상욱 교수는 “양자 역학은 우리 주위의 모든 것을 설명하고, 우리는 양자 역학 없이는 살 수 없다.”라고 말한다. 양자 역학을 가까이하지 못했던 독자들을 ‘살리기’ 위해서 그가 심혈을 기울여서 쓴 책이다. 양자 역학의 주제에 대한 김상욱 교수의 결정판이라고 해도 손색이 없을 것이다. 설명이 거의 불가능한 양자 세계의 기본 개념과 기묘한 현상들―양자 중첩, 결어긋남, 측정, 양자 얽힘―은 물론 카오스, 열역학 제2법칙, 양자 컴퓨터, 양자 생물학, 양자 정보 등의 폭넓은 관련 주제들을 두루 아우르며 특유의 재치가 넘치는 유려한 필치로 이야기를 이끌어 나간다. 이 책을 읽고 나면 이상하고 오묘한 양자 세계를 유쾌하게 여행하고 돌아온 느낌이 든다.
- 이해웅(유니스트 교수)

김상욱 쌤이 나에게 양자 역학 책에 관한 추천사를 부탁했을 때 나는 웃었다. 말이 안 되기 때문이다. 이 책을 읽으면서 또 웃었다. 양자 역학 자체가 나에게는 말이 안 되기 때문이다. 재미있다. 맞다. 말이 되는 것은 웃기고 재미있지 않다. 말이 안 되는 것이 웃기고 재미있다. 그래서 이 책은 어렵지만 재미있다. 웃음은 양자 역학이다. 어쨌든 양자 역학에 관한 책의 추천사를 지금 내가 쓰는 것은 양자 도약이다. (아, 이 책을 읽었을 뿐인데 있어 보인다.)
- 김제동(방송인)

김상욱 교수는 “과학은 지식이 아니라 태도”라고 말한다. 이 말은 양자 역학을 대할 때 가장 빛난다. 양자 역학이란 만물을 구성하는 원자, 특히 원자 안에서 공간과 질량을 거의 차지하지 못하지만 모든 물성을 결정하는 작디작은 전자의 움직임을 이해하는 학문이라고 한다. 도대체 이게 무슨 말인가? 과연 양자 역학을 제대로 이해하고 설명할 수 있는 물리학자가 몇이나 될 것이며 그 이야기를 알아들을 독자가 몇이나 되겠는가.

김상욱 교수는 이 책을 통해 양자 역학을 동네 할머니도 이해하기 쉽게 설명하려고 노력했다. 하지만 한때 과학자의 탈을 썼던 나조차도 다 이해하지 못했다. 그러나 적어도 양자 역학이 왜 중요한지 그리고 내 삶이 얼마나 양자 역학적인지는 뜨겁게 느낄 수 있었다. 이제 양자 역학을 두껍고 높은 벽 너마가 아니라 내가 만지고 넘겨볼 수 있는 울타리 곁에 두게 되었다. 과학을 통해 세상을 이해하려는 독자, 과학을 통해 세상을 바꾸려는 과학자에게 권한다. 지식뿐만 아니라 태도를 바꾸어 주는 책이다.
- 이정모(서울 시립 과학관 관장)

그럴 때가 있는 법이다. 감히 읽어 볼 엄두를 내지 못할 내용인지라 아예 거들떠보지도 않은 분야의 책을 오로지 그이가 썼기 때문에 용기를 내어 읽어 보는 일 말이다. 내가 아무리 지적 호기심이 왕성하고 과학 책도 잘 읽는 편이지만, 양자 역학 책을 읽을 줄을 몰랐다. 세상에는 읽을 책이 넘쳐 나고, 읽을 시간은 늘 부족하지 않은가. 그런데 김상욱 교수가 큰 맘 먹고 수식이나 공식이 나오면 책을 무조건 덮는 이들도 알아먹을 만한 양자 역학 책을 썼다 하니, 아니 읽어 볼 도리가 있겠는가. 속으로는 중도에 포기할까 봐 걱정되었지만, 감히 읽어 보았지 않겠는가! 결과는. 말해 무엇하는가. 지금 이렇게 추천사를 쓰고 있으니. 가끔, 그러니까 아주 가끔 귀신 씻나락 까먹는 이야기가 나오고 눈알 어지럽게 하는 공식이 나오지만, 마침내 양자 역학의 진면목을 만나는 데 성공했다.

양자 역학, 어려워 마시길. 이 책은 읽는이를 최소한 아인슈타인 수준으로 이끌어 준다. 그도 결국에는 양자 역학을 이해하지 못했으니까. 이 책은 읽는이를 보어와 하이젠베르크의 수준으로 이끌어 준다. 양자 역학이라는 과학 혁명을 이끈 쌍두마차이니까. 그러다 보면 깨우치게 된다. 양자 역학을 아느냐 모르냐가 중요한 것이 아니라는 것을. 양자 역학 이해를 가로막는 가장 큰 걸림돌은 우리의 직관과 상식과 언어다. 중요한 것은 과학 정신이다. 늘 의심하고 회의하고 비판하고 대안을 찾는 지적 도전과 성실성 말이다. 오호, 이런 깨우침은 아무나 주는 것이 아니다. 감히 말하건대 『김상욱의 양자 공부』는 양자 역학의 은하계를 여행하는 히치하이커를 위한 최적의 안내서다.
- 이권우(도서 평론가)

양자 역학이 없는 현대 문명은 상상조차 할 수 없다. 하지만 일반인들에게 양자 역학은 여전히 어렵고 접근 불가능한 안개에 둘러싸인 카프카의 성처럼 보인다. 양자 역학을 다루었던 많은 책들이 주로 역사적 맥락과 의미에 초점을 맞추었던 것도 이 학문 자체가 어렵기 때문이다. 친절하고 쉽게 설명하는 책들이 더러 있지만 특정한 분야에 치우친 경우가 많아서 아쉬웠다.『김상욱의 양자 공부』는 양자 역학의 거의 모든 분야를 다루고 있다. 균형감 있게 양자 역학의 세계를 맛볼 수 있는 편식 없는 식탁이다. 어려운 내용을 외면하지 않고 직접 다루는 패기가 돋보이는 책이다. 온 정성을 다해서 친절하게 설명하고 있다. 그럼에도 불구하고 양자 역학은 어렵다. 그런 한계도 함께 보여 주는 용기 있고 담백한 책이 바로 이 책이다.

김상욱 교수는 양자 역학의 연구 현장에서 잔뼈가 굵은 연구자다. 일반인들과 양자 역학 이야기를 스스럼없이 나누는 대중 과학자이기도 하다. 그런 그가 자신있게 내놓은 책이 바로 이 책이다. 한번 믿어 보자. 운이 좋다면 안개 가득한 ‘무진기행’의 힘겨운 여행 끝자락에서 닫혔던 카프카의 성문 사이로 흘러나오는 희미하지만 점점 뚜렷해지는 한 줄기 빛을 볼 수도 있을 것이다. 건투를 빈다.
- 이명현(천문학자)

처음 고백한다. 과학 고등학교를 다니던 시절, 물리 과목은 3년 내내 콤플렉스였다. 나름대로 최선을 다해서 학생에게 물리의 여러 개념을 심어 주려던 선생님의 눈물겨운 노력도 나에게는 통하지 않았다. 알 듯 모를 듯, 잡힐 듯 잡히지 않는 개념 속에서 허우적거리다 시험지만 받아들면 머리가 하얘지곤 했다. 그 순간을 평생 잊지 못한다. 고등학교 2학년 때의 어느 날, 물리 실험 과목의 시험 답안지를 받아들었다. 주관식 10문제에 답을 빼곡히 채워 놓았는데, 점수는 0점이었다. 지금은 어떤 문제인지 기억도 안 나지만, ‘0’이라는 숫자 뒤의 선생님의 숨은 질타는 ‘총체적 난국’이었다. 어쩌면 그 순간 과학자로서의 나의 꿈이 조금은 부서졌다.

그러고 나서 20년이 지난 뒤에 나는 비로소 ‘진짜’ 물리 선생님을 만났다. 『과학 수다』로 연이 닿아 김상욱 교수와 전국 방방곡곡을 누비면서 뉴턴의 고전 물리학, 아인슈타인의 상대성 이론 그리고 양자 역학을 귀동냥하면서 듣기 시작했다. 화제의 동영상도 김 교수 몰래 찾아서 보았다. 한번은 이렇게 김 교수에게 고백도 했다. “그때는 왜 몰랐을까요?”

그리고 이제 기대하던 책 『김상욱의 양자 공부』를 한 장씩 읽어 본다. 이렇게 아름답고 재미있고 때로는 신비하기까지 한 양자 공부를 왜 좀 더 일찍 시작하지 못했을까? 물리 빵점짜리 낙제생이 뒤늦게 물리학 애호가가 되었다. 그리고 그 경험을 좀 더 많은 독자가 할 수 있게 되어서 정말로 기쁘다. 바라건대 나의 물리 선생님 김상욱 교수가 ‘양자 공부’에 이어서 ‘역학 공부’ 같은 책도 펴주면 좋겠다. 가끔씩 외국의 과학 기자를 만나서 토론할 일이 있다. 그때마다 과학 교육이 화제가 오른다. 다음에 만나면 한마디 해 주어야겠다. “너희한테는 파인만이 있지? 우리한테는 김상욱이 있다!”
- 강양구(과학 전문 기자)

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김상욱의 양자공부 - 김상욱 내용 평점4점   편집/디자인 평점4점 YES마니아 : 골드 스타블로거 : 블루스타 짱* | 2018.12.07 | 추천11 | 댓글5 리뷰제목
양자역학은 아인슈타인의 상대성이론과 함께 현대 물리학의 양대 산맥이라고 할 수 있다는데, 두 이론의 공통점은 일반인의 상식으로 이해하기에는 너무도 어렵다는 거다. 이 어렵다는 게 시간을 많이 투자해서 앎의 폭을 넓히면 이해의 수준도 올라가느냐 하면, 꼭 그렇지도 않다는 데 문제가 있다. 두 이론의 난해함을 소재로 하는 우스갯소리도 여럿 있다. 20세기 초 상대성 이론을 이;
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양자역학은 아인슈타인의 상대성이론과 함께 현대 물리학의 양대 산맥이라고 할 수 있다는데, 두 이론의 공통점은 일반인의 상식으로 이해하기에는 너무도 어렵다는 거다. 이 어렵다는 게 시간을 많이 투자해서 앎의 폭을 넓히면 이해의 수준도 올라가느냐 하면, 꼭 그렇지도 않다는 데 문제가 있다. 두 이론의 난해함을 소재로 하는 우스갯소리도 여럿 있다. 20세기 초 상대성 이론을 이해하는 과학자가 단 세 사람뿐이라는 말에, 한 유쾌한 천문학자(에딩턴으로 기억함)가 놀라며 “아니 아인슈타인과 나 말고 한 사람이 더 있단 말인가”(자신의 잘남과 상대성 이론의 어려움을 빗대어 했던 농담)라고 했단다. 양자역학은 천재 물리학자 파인만이 “양자역학을 이해한 사람은 아무도 없다고 안전하게 말할 수 있다."라고 했다. 인간이 가지고 있는 뇌의 회로를 완전히 다르게 배치하지 않으면 쉽게 이해할 수 없는 과학이론이라는 저자 김상욱의 말을 양자공부를 읽으면서 다시 한번 절감했다.


김상욱 박사는 뛰어난 학자이자 교수임과 동시에 양자역학을 일반인에게 쉽게 풀어 설명해주는 과학 커뮤니케이터의 역할도 다방면에서 하고 있다. 과학 팟케스트인 파토의 과학하고 앉아있네에서 여러 번 시리즈로 강연을 했고 해당 분야의 책도 지속적으로 펴낸다. 나도 방송강연을 세 번 정도 반복해서 듣고, 김상욱이 공저로 참여한 과학수다에서도 그의 글을 읽었는데, 그럼에도 불구하고 양자역학의 대략적인 얼개만 이해할 뿐이다. 얼마 전부터 TV프로그램 알쓸신잡3<알아두면 쓸데없는 신비한 잡학사전에 출연해서 그의 특기인 정색하고 진지하게 말하기를 시연하고 있는데, 역사, 문학 등에 특화된 다른 출연자와 좋은 케미를 이루어서 프로그램을 보는 재미를 한 단계 올려놓았다. 말하지 않고 가만히 있기가 더 어려운 유시민, 김영하 작가 등의 틈에 있어도 전혀 어색하거나 말발로 뒤지지 않는다.


양자역학을 이해하지 못해도 그 과학이 현실세계에서 구현하고 있는 스마트폰, 텔레비전, 내비게이션, 컴퓨터, 인터넷을 이용하는데 아무런 불편이 없다. 모든 것은 원자로 되어있고 원자의 움직임을 설명하는 이론이 양자역학이다. 내가 아는 바를 책을 참고하지 않고 머릿속에 있는 그대로 간략히 설명해 보자면, 이 세계에 존재하는 힘은 네 가지가 있는데 중력, 전자기력, 약한핵력, 강한핵력이다. 우리가 눈으로 보는 모든 물질과 천체, 우주의 거대한 덩어리 들은 대게 중력에 의해서 움직인다. 뉴턴이 발견했고, 보다 정교하게 확립한 게 아인슈타인이라고 할 수 있다. 일반상대성 이론이 바로 중력이론이라고도 한다. 무게가 있는 두 물질은 서로 끌어당기는 힘이 작용한다는 내용이고, 여기에 시간과 공간이 휘어지는 것으로 더 깊이 들어가면 못 알아듣는 수렁으로 빠지게 된다. 중력을 제외한 나머지 세 가지 힘은 아주 작고 미세한 미시 세계에 존재하는 힘인데 바로 원자단위에서 작용하는 힘을 말한다.


원자는 사실상 자연계에 존재하는 가장 작은 물질인데, 얼마나 작으냐 하면 모래 한 알에도 원자가 5,000,000,000,000,000,000(오천경)개가 있다. 원자는 원자핵과 전자로 구성되고, 원자핵 한 개와 전자 한 개가 모여서 만들어진 입자가 수소원자이다. 수소나 헬륨, 산소, 철 등 모든 원소의 단위는 원자로 구성되고 원자가 덩어리로 붙어있는 것이 분자라고 할 수 있겠다. 예를 들어 수소 원자 두 개와 산소원자 한 개가 붙어서 물분자가 되는 형태다. 이렇게 작은 입자는 태양이나 지구, 자동차나 축구공과 같은 방식으로 운동하지 않는다. 우리가 공을 던지면 한 곳으로 가지만, 전자를 던진다면 여러 곳으로 가는 성질도 있다. 마치 물결처럼 말이다. 이렇게 전자는 입자의 성격과 파동의 성격을 동시에 가지고 있는데, 누군가 지켜보고 있으면 공을 던질 때처럼 한 곳으로 가지만, 아무도 관측하지 않을 때는 파동과 같이 여러 곳에 동시에 자국을 남긴다. 이걸 불확정성의 원리라고 하는데, 관측이 대상의 움직임에 영향을 미치게 된다. 그런데 관측자가 사람일 필요는 없으며 어떤 형태로든 관측이 개입하면 입자로 움직이고, 그렇지 않을 때는 파동이 된다. 고양이로 치면 살아있는 것도 아니고 죽은 것도 아닌 단지 확률의 형태로만 표현할 수 있다는 것이다.


내가 정리해 놓고도 무슨 글을 쓰고 있는지, 내가 이해하고 있는 게 십분의 일이라도 되는지 심히 의심스럽다. 당연하다. 양자역학을 한 번에 술술 이해하는 사람은 물리학자나 정신병원에 가야 할 사람 둘 중 하나라고 저자인 김상욱 교수가 얘기할 정도니까, 나는 지극히 정상적인 범주의 사람인 것이다.

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양자물리학 내용 평점2점   편집/디자인 평점1점 천*사 | 2021.02.06 | 추천6 | 댓글0 리뷰제목
책을 살 때 리뷰를 보거나 서점서 책을 직접 보고 구매를 합니다. 서점에 가니 책을 랩핑을 해놨네요. 그래서 못봤습니다. 아마 봤다면 절대 안샀을 책입니다.    프롤로그는 그렇다고 치고, 1장을 보고 짜증이 확 났습니다.  부산역으로 가야하는데 부산역으로 갈 확률 65%, 해운대역으로 갈 확률 35%는 뭐고 결국 해운대역으로 가서 보ㅅ존 카페는 뭐고 , 펠묜 국;
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책을 살 때 리뷰를 보거나 서점서 책을 직접 보고 구매를 합니다.

서점에 가니 책을 랩핑을 해놨네요. 그래서 못봤습니다.

아마 봤다면 절대 안샀을 책입니다. 

 

프롤로그는 그렇다고 치고, 1장을 보고 짜증이 확 났습니다. 

부산역으로 가야하는데 부산역으로 갈 확률 65%, 해운대역으로 갈 확률 35%는 뭐고

결국 해운대역으로 가서 보ㅅ존 카페는 뭐고 , 펠묜 국수는 뭔지

 

세상에 나쁜 책은 없다. 

다만 짜증나는 책이 있을 뿐이다. 

정말 보면 볼수록 기가차는 책이었습니다. 

 

김상욱이라는 교수는 양자학을 모르는 사람입니다. 

그는 양자학을 더 배워야 합니다. 

아직 이해를 못한 사람입니다. 

 

2장 초입이 이렇게 써 놨더군요.

"당신이 어떤 것을 할머니에게 설명해 주지 못한다면 그것은 진정으로 이해한 것이

아니다"  <무명씨>

 

레더먼의 <신의입자>를 재밌게 봐던 분이라면 절대 읽지 말아야 할 책

그럼 다른 책을 권해 달라고 하시면 <물질의 물리학>이라는 책이 있습니다.

이 책이 양자물리학을 이해하시는데 더 도움이 되리라고 봅니다. 

 

P.S. 어려운 물리학책에 양장판이 왠 말인가요? 기본이 없는 책입니다. 

이곳저곳에서 인용해 온 것 일뿐 글쓴이도 이해를 조금이라도 했나 묻고 싶습니다. 

6명이 이 리뷰를 추천합니다. 공감 6 댓글 0
구매 파워문화리뷰 김상욱의 양자공부 내용 평점5점   편집/디자인 평점5점 YES마니아 : 플래티넘 스타블로거 : 블루스타 청**구 | 2022.11.30 | 추천5 | 댓글0 리뷰제목
나는 완벽한 문과생이다. 대학에서 전공도 법학이었고, 학교 다닐때 부터 역사책, 인문학 책을 읽는 것을 좋아했다. 적성검사에서도 문과 적성이 거의 만점에 가까웠고, 수학, 공간지각력은 아이큐 테스트, 적성검사 할 것 없이 낮았다. 지금도 책을 읽는 것을 좋아하고 전자, 기계에 서툰 편이다. 하지만 인생은 언제나 뜻대로 되지 않고 예기치 않은 결과가 항상 앞을 기다린다. 나는;
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나는 완벽한 문과생이다. 대학에서 전공도 법학이었고, 학교 다닐때 부터 역사책, 인문학 책을 읽는 것을 좋아했다. 적성검사에서도 문과 적성이 거의 만점에 가까웠고, 수학, 공간지각력은 아이큐 테스트, 적성검사 할 것 없이 낮았다. 지금도 책을 읽는 것을 좋아하고 전자, 기계에 서툰 편이다. 하지만 인생은 언제나 뜻대로 되지 않고 예기치 않은 결과가 항상 앞을 기다린다.

나는 취업을 우리집에 있는 가전제품 브랜드 중 한 곳의 회사 계열사로 했고, 그곳에서도 경영지원 직군이 아닌 마케팅을 했다. 정확히 말하면 스마트폰용 카메라, 진동모터 등 부품 마케팅이었다. 처음에 입사해서 플래밍의 왼손 법칙이 실제 쓰이는 기술이라는 것을 알았을 때만 해도...내가 계속 과학공부를 조금이라도 했어야 했는지 미쳐 깨닫지 못했다. 

어느덧 부품회사 마케팅을 15년 가까이 하고 있으면서 계속 전자, 전기, 물리, 화학 이야기를 하루에도 몇 번씩 듣게 됐고, 과학에 흥미가 생겨 문득 '알쓸신잡'으로 유명한 김상욱 교수님의 양자공부 책까지 사서 읽게 됐다. 물론 이 책은 내가 회사 책을 구입해야 될 일이 있어서 회사 도서관 비치용으로 구매했지만 말이다. 

 

이 책은 저자가  [과학동아]에 연재해 일반 과학 독자들의 사랑을 뜨겁게 받은 「양자 역학 좀 아는 척!」의 에피소드들을 취합하고 발전시켜 만든 단행본이다. 잡지에 기술하는 방식과 책에 기술하는 방식은 또 달라서 나는 신문이나 잡지에 연재됐더라도 후에 단행본을 구매해서 읽는 편이다. 

어려운 개념을 정확한 정의와 유머러스한 쉬운 비유를 통해 차근차근 이해시켜 나가는 방식으로 대중들이 특히 좋아하는 저자의 설명방식을 잘 살린 책이다.

흥미와 호기심을 자극하는 가상 드라마 「양자 역학의 하루」를 통해 양자 역학의 진입 장벽을 과감히 허물었다는 특징이 있다. 100년에 걸친, 이해 불가능한 현상들을 설명하려는 물리학자들의 흥미진진한 이야기를 따라가다 보면 자연스럽게 양자적 사고 능력과 지식을 갖출 수 있다. 

「양자 역학 사용 설명서」 를 통해 독자들로 하여금 복습과 활용의 기회, 그리고 양자 공부의 확장을 위한 지침을 알려주고 있다. 과학을 전공하고 싶은 중고생이 읽으면 과학의 매력에 흠뻑 빠질 수 있을 것 같다. 나 떄 이런 책들이 많고 방송에서 이런 분들이 과학에 대해 소개해줬다면 내 진로는 또 어떻게 됐을까 하고 생각해본다. 

또한 일러스트레이터 토끼도둑이 출간 작업에 같이 참여해 매 챕터마다 20세기 초 아르데코풍의 감각적이고 수려한 일러스트들을 통해 독자들이 양자 역학 역사의 현장 속에 있는 것처럼 설명하는 방식을 취하고 있다.

솔베이 회의 기념 사진, 닐스 보어의 작위 문장 및 생전 마지막 칠판 낙서 등 생동감 넘치는 기록들과, 양자 광합성이나 실라르드 정보 엔진 등 낯설고 심오한 개념들도 효과적으로 전달해 주는 그림들을 추가해서 독자 중심적으로 책을 만들었다. 

 

김상욱 교수님은 카이스트 학/석/박사로 양자 정보학 국내 1인자였던 이해웅 카이스트 교수의 지도로 박사학위를 받은 양자역학, 정보물리학의 대가다. 

이 책에서도 저자는 처음부터 끝까지 양자 역학이 어렵다고 솔직 담백하게 밝히고 있다.

하지만 동시에 세상에서 가장 정확하고 아름답고 심오한 학문이라는 사실 또한 독자 스스로 깨닫도록 만드는데 역점을 두고 있다. 

 

이 책은 크게 두 가지 이야기로 구성되어 있다.

원자 세계의 기묘한 현상을 직면한 닐스 보어, 알베르트 아인슈타인, 베르너 하이젠베르크, 에르빈 슈뢰딩거 등 문외한인 나도 이름은 들어봄직한 물리학의 유명 학자들이 펼치는 흥미진진한 이야기가 1부,

양자 컴퓨터, 양자 생물학 등 무한한 가능성을 가진 양자 역학의 미래를 들려주는 2부로 구성되어 있다.

 

양자 역학은 첨단 이론인지는 몰라도 일상 생활과 상관없는 것으로 보일 수 있다. 하지만 안타깝게도 우리 주위에 널려 있다. 양자 역학은 원자를 설명하는 이론이고, 세상 모든 것은 원자로 되어 있다. 따라서 주위에 보이는 모든 것에서 양자 역학이 작동한다고 보면 된다는 저자의 설명이 왜 이 책을 어렵지만 꾸역꾸역 읽어내야 하는지 말해주고 있다. 

양자 카오스, 양자 컴퓨터, 양자 다중 우주, 양자 생물학, 양자 정보 물리학은 이미 우리 세상에 와 있다. 특히 미래를 개척해야 할 우리 후세대들은 반드시 알아야 할 개념들이다. 

 

모든 것을 이루는 원자, 그리고 그것을 설명하는 유일무이한 학문 양자 역학은 가장 중요한 동시에 가장 어려운 학문이다. 때문에 저자는 학교와 미디어에서 쌓은 과학 교육 경험을 바탕으로 많은 독자들에게 최대한 쉽게 접근하는 방법을 연구하고 또 연구한 듯하다. 

읽어볼만한 책이다. 이 책과 함께 양자역학책을 한 권 더 구매했다. 

 

 

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한줄평 (65건) 한줄평 총점 9.0

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과학과 친해져보려고 고백했다가 뺨맞은 기분. 문과생에겐 너무 이해하기 힘든 책임은 분명.
3명이 이 한줄평을 추천합니다. 공감 3
i******1 | 2020.08.01
구매 평점5점
잘 받았습니다. 바로 다음날 받아서 좋아요
1명이 이 한줄평을 추천합니다. 공감 1
YES마니아 : 플래티넘 m****o | 2023.01.04
구매 평점5점
양자역학이란 희안한 세계로의 초대.
1명이 이 한줄평을 추천합니다. 공감 1
YES마니아 : 플래티넘 n******8 | 2019.03.05
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