양자 역학에 대해서 논하는 책은 이럴 것이라는 선입견 중의 하나가 두껍고 커다란 책이었다. 그런데 이 책을 처음 접했을 때 크기가 매우 작고 그리 두껍지도 않은 것을 보고 잘못 온 책인가 싶어 제목을 다시 한번 보게 되었다. 이러한 점을 통해서 표현하고 싶었던 점이 양자 역학에 대해서 어렵지 않게 설명하려는 것은 아닌가 싶다. 양자역학을 대학 때 처음 접하게 되면 그 복잡한 수식에 지레 겁을 먹게 된다고 한다. 그러나 이 책에서는 수식 없이 문과 출신인 사람들도 이해할 수 있도록 직관적인 설명으로 양자역학을 이해시킨다고 한다.

기본적으로 양자 역학은 '미시 세계의 물리학'이라고 불린다고 하며, 우리가 조금 더 익숙한 고전 물리학과는 다른 면의 모습이 나타나기 때문에 양자 역학이라는 새로운 물리학 이론을 만들게 되었다고 한다. 뭔가 낯선 세계지만 우리는 이미 양자 역학을 이용한 물건들인 스마트폰이나 MRI 기계 등을 활용하고 있으니 낯설지만 동떨어진 세상은 아닌 것이다. 양자 역학의 대표적인 4가지 포인트 중 하나인 터널효과에 대한 설명을 보면서 사람이 희미해지면서 다른 공간으로 이동하는 SF 영화 속 모습이 양자 역학에서 비롯된 상상이라는 것을 알 수 있었다. 아직은 미시 세계의 물리학과 거시 세계의 물리학을 연결시키는 것에서 어려움을 겪고 있지만, 언젠가는 인류가 세상에 대해 더 알아가는 시점에서는 그 결론을 밝혀낼 수 있지 않을까 희망해 본다.

※ 출판사로부터 책을 제공받아 주관적으로 작성한 리뷰입니다.

최근 여러 매체에서 과학을 자주 접하곤 했다. 그중에서도 양자 역학에 대해서 종종 들었지만, 그 개념이 너무 모호하고 어려워서 이해할 수 없었다. 양자 역학의 난도는 엄청나다고 하는데, 누군가는 '양자 역학을 이해한 사람은 양자 역학을 제대로 이해하지 못한 것이다'라는 말을 했다고도 하니 더 알아볼 엄두조차 내지 않았었다. 그렇지만 양자 역학은 알고 싶었다.

'과학은 어렵지만 양자 역학은 알고 싶어'. 책의 제목이 내 입장을 대변해주는 듯하다. 사실 이 책의 시리즈를 예전부터 눈여겨 봤었다. 이 시리즈가 수학이나 물리에 관한 주제를 어려운 수식 없이 설명한다는 것이다. 이 책 또한 수학이나 과학을 어려워하는 사람이나 중, 고교 학생들을 대상으로 양자 역학의 어려운 개념을 쉽게 전해준다고 한다.

이 책은 수포자인 한 여성과 선생님과의 대화 형식으로 전개된다. 물리 개념을 누구나 이해할 수 있게끔 수식 없이 그림으로 설명해 주는 게 이 책의 장점이다. 특히, 책에서 입자와 파동을 그림으로 나타내준 덕에 그 개념을 이해하는 데 큰 도움이 되었다. 그렇게 이해한 결과 양자 역학이 어렵다는 생각은 더욱 확고해졌다. 애초에 양자 역학이라는 학문 자체도 모호할 뿐더러 물리학에 친숙하지 않은 나에게 양자 역학의 개념이 어려운 것은 당연하다. 하지만 이번 독서에서의 값진 수확은 양자 역학의 이해 여부가 아닌 물리학에 대한 내 인식의 변화이다.

'이 세상의 규칙인 물리학을 더욱 깊이 이해한 다음 주변을 바라보면 그전까지는 전혀 깨닫지 못했던 재미있는 풍경이 눈앞에 펼쳐진답니다!' -27p

이전까지는 '물리'하면 복잡한 수식이 떠올라 거부감이 앞섰다. 하지만 지금 물리학을 바라보는 나의 시선에는 호기심이 가득하다. 더불어 양자 역학을 공부한다는 건 우리의 직감과 일치하지 않는 새로운 발상을 받아들이는 훈련을 하는 것이라고 한다. 특히 알려짐의 유무에 따라 결과가 달라진다는 양자 역학의 난해함(?)은 내게 매력적으로 다가왔다. 이 책 덕분에 양자 역학의 매력을 넘어 물리학의 매력까지 맛 볼 수 있었다. 단순히 양자 역학을 알고 싶어 시작한 독서가 '물리'에 대한 호기심으로 이어져 기쁘다!

‘과학은 어렵지만’ 의 양자역학 이야기!

많이 들어는 봤으나 정확한 개념을 아는 이는 많이 없는 미시세계 ‘양자역학’. ‘수학은 어렵지만~’, ‘과학은 어렵지만~’ 시리즈의 다쿠미 선생님이 저자이다.

감수의 글을 보니 어려운 개념들도 쉽게 설명해주기로 유명한 분인 듯 하였다. 진행은 수포자로 학창시절을 보낸 ‘에리’ 라는 일반인과 다쿠미 선생님의 대화 형식으로 되어 있으며, 이런 대화 형식 덕분에 일반인의 시간에서 던질 수 있는 질문들이 많아서 읽어가는 동안 거부감 없이 질문자가 되어 배우는 자세를 가질 수 있었다.

비교적 적은 페이지로 글자 수도 많지 않아서 어떻게 그 어려운 양자에 대한 개념을 다 넣을 수 있을까 싶겠지만, 중요 개념들과 이해 포인트들, 양자 역학이 가지는 의의와 숙제들 까지 하나도 버릴 것 없이 꼼꼼하게 넣어놓은 책이다.

개인적으로는, ‘관측’하는 순간 결과값이 달라지는 양자 역학 세계의 특징이 기억에 많이 남는다. 기존의 관련 도서들도 많이 읽은 편인데 왜 그때는 이 부분이 이렇게 임팩트 있지 않았었는지 잘 모르겠지만, 이번에 보면서는 관측 자체가 결과에 영향을 미치며 가능성으로 점철되는 특징이 무척 인상 깊었다.

단순히 관측이 원인이 아니라 그 정보가 남느냐 남지 않는냐가 중요하다고 하니, 명쾌한 듯 하다가도 곱씹어보게 하는 것이 양자의 세계인 듯하다.

_아무래도 양자의 세계에서는 관측을 했느냐 하지 않았느냐가 아니라 정보가 남는가, 남지 않는가가 본질에 가까운 모양입니다. 이처럼 일단 관측한 정보를 지우는 실험을 ‘양자 지우개’라고 부릅니다. 굉장히 신기한 결과이지만. 이것도 양자 역학의 재미있는 측면이지요._p88

전반적으로 비교적 쉽게 쓰여져 있고 기본용어들과 뜻들, 내용의 깊이도 있는 편이고, 양자 역학을 이용한 신기술도 마지막 챕터에 언급해 놓아서, 쭉 끌고 온 궁금증을 유지시켜주고 있었다. 재미있게 읽었고, 이 책을 읽고 나서 다른 관련 도서를 읽는 다면 훨씬 도움이 될 것 같다.

_‘양자 역학의 4가지 포인트’:

1. 물질은 입자와 파동의 성질을 함께 지니고 있다

2. 관측하기 전까지는 실재를 생각하지 않는다

3. 위치와 속도는 동시에 결정되지 않는다

4. 에너지의 벽을 통과한다_p30

_... 미시 세계의 물리 법칙이 거시 세계의 물리 법칙과 어떻게 연결되어 있고 그 경계는 어떻게 되어 있는 지를 밝혀내야 하는 문제가 남아 있지요._p152

타고난 문돌이 기질을 지닌 나지만 양자 역학은 뭔가 알고 싶은 분야이다.

중학교부터 과학이 싫어 문과로 진학한 주제에 교양서적 몇 권 읽고 양자 역학을 이해해 보겠다고 하는 시도 자체가 매우 무모한 일임에는 틀림없지만, 다행히도 이런 중생들을 가엽게 여겨 쉬운 언어로 설명한 양자 역학 책들이 꽤 많이 나와있다.

오늘 소개할 이 책 역시 일반 독자를 상대로 한 양자 역학 책 중에서도 손꼽힐 정도로 쉬운 문체로 설명되어 있다.

수학과 과학 분야로 '~~는 어렵지만 OO은 알고 싶어'라는 제목을 가진 책들을 연달아 내고 있는 작가인데, 개인적으로 작가의 책은 처음 접하는 것이어서 얼마나 쉽고 명료하게 알려줄 수 있을지 기대가 컸다.

일단 책을 처음 받아든 느낌은 부담이 없다는 것이었다.

150여 페이지 정도로 얇기도 하지만 내용의 서술 역시 나같은 태생 문돌이인 여성과 과학 선생님이 서로 대화를 주고받는 듯한 문체로 기술되어 있기 때문에 읽기에 부담이 별로 없었다.

책에 여백도 많은 편인데, 과장을 좀 보태자면 줄 간격만 조금 줄여도 100페이지가 채 되지 않을 분량이라고 보면 된다.

여하간 책을 처음 펴 들고서 다 읽기까지 한 시간이 채 걸리지 않은 느낌이다.

하지만 그렇다고 해서 내용이 아주 없냐 하면 그렇지 않다는 것이 이 책의 장점이다.

그간 봐왔던 양자 역학 관련 책들이 읽을 때는 묘하게 이해가 되는 것 같지만 이를 서평으로 정리하자니 영 엄두가 나지 않았던 것과는 달리 이 책은 진짜 양자 역학의 핵심만을 간단하게 알려주고 있어서 정리하기가 쉬운 느낌이다.

설명 순서 역시 기존의 양자 역학 책들과 크게 다르지 않다.

먼저 파동과 입자의 차이를 인식한 다음, 양자 수준에서 설명되는 물질은 입자와 파동의 성질을 동시에 지닌다는 것을 알려준다.

이 부분이 끝나면 곧바로 양자 역학 이해의 가장 큰 걸림돌이자 가장 재미있는 부분이기도 한 '관측'에 대한 설명으로 이어진다.

관측이라는 행위 자체가 대상의 상태에 영향을 미칠 정도로 작은 수준의 물질을 이야기하고 있으므로 우리는 양자를 확률로만 기술할 수 있다는 것이다. (이 범위 안에 있는 건 확실하지만 그 정확한 위치를 기술할 수는 없다는 의미이다.)

또한 전자에 관측이 진행된 후 또 다른 개입이 있게 되면 이전에 관측된 내용이 휘발된다는 내용도 재미있었다.

아무래도 양자의 세계에서는 관측을 했느냐 하지 않았느냐가 아니라

정보가 남는가 남지 않는가가 본질에 가까운 모양입니다.

이처럼 일단 관측한 정보를 지우는 실험을 '양자 지우개'라고 부릅니다.

굉장히 신기한 결과이지만, 이것도 양자 역학의 재미있는 측면이지요.

(pg 88)

그 밖에도 양자 역학과 관련된 터널 효과, 불확정성, 양자 얽힘, 양자 컴퓨터까지 짧지만 꽤나 다양한 꼭지들로 설명을 이어간다.

그러니까 고전적인 물리의 세계에서는 실감할 수 없는 일이지만,

아주 작은 양자의 세계에서는 '위치'를 알면 '속도'가 정해지지 않게 되고

마찬가지로 '속도'를 알면 '위치'가 정해지지 않게 된답니다.

(pg 124)

타겟 독차층이 명확한 만큼 깊이가 아주 깊다고는 할 수 없지만 그래도 양자 역학이 궁금한데 관련 책들이 너무 어렵게 느껴지는 사람이라면, 혹은 양자 역학 관련 책들을 좀 읽어본 뒤 정리하는 느낌으로 읽는다면 매우 좋을 책이라는 생각이 들었다.

실제로 나도 양자 역학 책이 아주 처음은 아닌지라 읽으면서 전에 읽었던 책들의 내용이 자연스럽게 떠오르면서 이해가 더 잘 되는 느낌을 받았다.

작가의 의도가 중고등학생이라 할지라도 양자 역학에 대한 관심이 있다면 이해할 수 있는 수준으로 썼다고 하니 그 목적에는 매우 충실한 책이라 할 수 있다.

부디 많은 중고등학생이 이 책을 통해 '아, 양자 역학이 아주 어려운 개념은 아니구나'라고 느끼며 대학 진학 시 전공을 물리학으로 선택하는 일이 많아지길 빌어본다.

(대학에서 월급 받는 사람 중 하나로서 비꼬는 게 아니라 진심이다.)

요즘에는 일상에서도 양자 컴퓨터, 양자 전송 등 '양자 역학' 관련 뉴스를 많이 접하게 된다. 그리고 현대인의 필수품인 스마트폰에도 양자 역학의 이론이 적용되고 있다. 양자 역학을 이해하지는 못하지만, 우리는 이미 양자 역학의 지식을 활용하는 세상에서 살아가고 있다. 그렇다면 궁금증이 몽글몽글 피어나기 시작한다.

도대체 '양자 역학'이란 무엇인가?

이 질문에 친절한 답을 제시하는 책이 있다. ＜과학은 어렵지만 양자 역학은 알고 싶어＞

알고 싶어 시리즈 4번째 주제는 '양자 역학'이다. 저자는 '상대성 이론'에 이어 '양자 역학'의 세계로 우리를 인도한다. 아주 친절하고 쉬운 설명으로 말이다.

이 시리즈의 특징은 다쿠미 선생님이 직장인 20대 여성 에리에게 강의를 하는 방식으로 구성된다는 것이다. 에리 캐릭터가 수포자라는 설정이기에 핵심적인 내용을 복잡한 수식이나 계산 없이 도표와 그림, 실험과 사례를 사용하여 이해하기 쉽게 전달하고 있다. 수강생 에리는 독자 역할을 톡톡히 수행하고 있다. 다쿠미 선생님 강의를 집중해서 듣고, 궁금한 점이나 이해가 잘되지 않는 사항에 대해 질문을 하거나 핵심을 다시 한번 정리해 준다. 두 캐릭터의 티키타카를 지켜보는 재미가 있다. 점점 해박해지는 에리를 보면서 '어, 나는 아직 아닌데… 이해가 안 되는데.' 위기의식과 경쟁의식을 혼자 느끼기도 한다.

양자 역학은 미시세계의 물리학이다. 우리가 알고 있는 물리학인 역학, 전자기학, 열역학 등은 거시 세계를 설명해 주는 고전물리학이다. 시간과 공간이 절대적인가, 상대적인가 관점에서 상대성이론과 대치되고, 거시적인 성질만 다룬다는 점에서 확률적·통계적·미시적으로 다루는 양자역학과 대치된다. 하지만 인간의 상식(긴 시간 확립된 이론을 교육받아 후천적으로 형성된)에 부합하는 고전물리학은 대부분의 일상에서 일어나는 물리현상에 충분히 부합되고 있다. 긴 시간에 걸쳐 체계적으로 확립된 고전 물리학과는 달리, 양자 역학은 과학자들 사이에서도 의견이 분분하다. 저자도 미시 세계의 물리 법칙이 거시 세계의 물리 법칙과 어떻게 연결되어 있고 그 경계는 어떻게 되어 있는지를 밝혀내야 하는 문제가 남아있다고 밝히고 있다.

뜨거운 감자, 양자 역학!

그 놀라운 세계로 우리를 이끌어주는 ＜과학은 어렵지만 양자 역학은 알고 싶어＞

HOME ROOM

1. 수식 없이도 양자 역학을 이해할 수 있다.

2. 양자 역학은 새 시대의 필수 교양!

3. '미시 세계'의 물리학

4. '미시 세계'에서는 물리 법칙이 달라진다.

5. 양자 역학을 공부하는 의미

6. 양자 역학의 4가지 포인트

 '양자 역학'에 대한 다쿠미 선생님의 강의를 시작하기 전에 HOME ROOM으로 큰 틀과 의미를 정리해 주니 더 수월하고 진지하게 시작할 수 있었다. 특히 양자 역학을 공부하는 게 일상생활에서 몸에 뱄던 고정관념을 버리고 새로운 발상을 받아들이는 훈련이 되며, 새로운 관점에서 바라보는 즐거움과 감동을 언급하는 부분이 인상적이었다. 과학은 우리가 살고 있는 이 세상을 바라보고 이해하는 창이다. 어떤 창을 통해 보느냐에 따라 달라지는 게 풍경이다. '양자 역학'이라는 흥미로운 창을 통해 세상을 이해하고자 하면 무슨 일이 벌어질지 기대된다.

16강을 통해 차근차근 단계를 밟아 양자 역학을 알려주고 있다.

 * 입자는 입자, 파동은 파동으로 분리되던 세상이 입자일 수도 있고, 파동일 수도 있는 이중성을 띄게 되었다.

* 파동을 통해 전자의 존재 확률을 생각해 볼 수 있고, 관측하기 전까지는 '어떤 위치에 있었는가?' 같은 확정적인 생각을 할 수 없다.

* 놀랍게도 '관측'이 '결과'에 영향을 끼친다. 이 부분이 제일 흥미로우면서도 아리송한 부분이었다. 양자의 세계에서 '정보를 얻는 것'이 결과에 영향을 끼치는 현상이 신기하고 재밌지만 솔직히 지금도 이해가 되지 않는다.

* '터널 효과'로 태양의 핵융합 현상을 설명할 수 있다.

* '불확정성'은 우리의 일반적인 감각과 상식에 반하여 미시 세계를 설명한다.

* 마법 같은 관계인 '양자 얽힘', 아무리 멀리 떨어져 있어도 보이지 않는 실로 이어져 있는 것 같은 관계로 'A가 결정되면 B도 결정'된다.

양자 역학을 이용한 신기술로 '양자 컴퓨터'와 '양자 전송'을 들고 있다. '중첩'과 '양자 얽힘'을 이용한 기술로 기술 자체에 대한 상세한 설명은 어려운 관계로 본질에 대해서만 서술하고 있다. '양자 전송'은 광속을 초월한다? 인간도 '양자 전송'이 가능하다? 등 궁금증을 가질만한 질문을 에리가 대신해주고 친절한 설명은 우리 다쿠미 선생님의 몫이다. 그리고 그 이해와 관심은 읽는 우리 독자의 케이크로 남았다.

아인슈타인 - "신은 주사위 놀이를 하지 않는다(God does not play dice)." Vs 보어 - "신이 주사위 놀이를 하든 말든 당신이 상관할 바가 아니다(Stop telling God what to do)."

다쿠미 선생님이 불확정성을 설명할 때 사용한 주사위의 예를 보면서 두 지성의 논쟁이 떠올랐다. 양자 역학 입장에서는 주사위의 예가 딱! 적당한! 알맞은! 설명이라는 것은 확실하다.

과학자가 아니더라도 흥미롭게 읽을 수 있는 ＜과학은 어렵지만 양자 역학은 알고 싶어＞

20세기 새로운 과학으로 '상대성 이론'과 함께 세상을 뒤흔든 '양자 역학'에 대해 입문하고 싶은 이들에게 주저 없이 추천한다. 다쿠미 선생님과 에리의 조합은 우리에게 큰 즐거움을 주고 있다. 벌써부터 새로운 알고 싶어 시리즈가 시다려진다.

＜한스미디어 출판사에서 제공받아 작성한 서평입니다＞

『과학은 어렵지만 양자역학은 알고 싶어』

요비노리 다쿠미(지음)/ 한스미디어(펴냄)

물리학의 최전선인 양자역학. 최근에 읽은 책에서 저자이신 교수님이 이 책을 읽고 양자역학을 이해한다면? 이해하는 것이 비정상이라라고 할 만큼 이해하기 어려운 학문일 것이다. 그럼에도 불구하고 사람들의 지적인 갈망을 반영하는 것인지 양자역학 관련된 책들이 많이 출간되고 있다.

이 책은 전국과학교사모임 감수 추천도서이자, 중학생이라도 1시간이면 이해할 수 있는 난이도라는 책 소개 글이 와 닿았다.

우선 책의 저자는 많은 분들께 과학을 알리기 위해 유튜브 채널 '요비노리'을 개설했다. 이 전에 이 분의 책 중에 읽은 책으로는 《수학은 어렵지만 미적분은 알고 싶어》 역시 비교적 접근성이 좋았다. 우리는 미디어를 통해 양자역학이라는 말을 종종 듣는다. 먼저 과학 하면 떠오르는 많은 수식을 빼고도 일반인 독자들이 양자물리학에 대해 이해할 수 있도록 서술된 점이 가장 인상 깊었다.

책은 인기 유튜버이자 강사인 다쿠미 선생님과 20대 여성 에리와의 대화 형식으로 이루어진다. 에리 역시 수포자였고^^ 문과 출신의 회사원이므로 보통 물리학에 대한 기본적인 상식이 없는 우리 일반인 독자로 생각하면 되겠다. 미시 세계인 물리학, 눈에 보이지 않는 양자역학, 과연 어디에 어떻게 쓰이는 걸까? 에리 씨 역시 비슷한 질문을 했다. 과학책이지만 의외(?)로 책에서 밑줄 긋고 싶은 문장도 많이 발견했다.

양자 역학을 공부한다는 의미는? 일상생활에서 몸에 뱄던 고정관념을 버리고 새로운 발상을 받아들이는 훈련이 된다. p25

관측하기 전까지는 실체를 생각하지 않는다.

과학이지만, 상당히 철학적인 문장이다. 책의 에피소드에서 평소 딱딱하게만 느끼던 양자역학에도 재미있는 부분이 있다는 것을 깨닫게 된다.

음... 책을 읽기 전에 수식도 어렵지만, 용어가 많이 어려울 거라는 생각이 있었는데 의외로 핵심 개념어들은 예상만큼 많이 어려운 단어는 아니었다. 물리학에서 파동은 무엇일까? 양자역학에서 중요한 파동은 무엇인가? 빛은 파동일까 인자일까? 책은 질문을 던지고 생각을 해보고 답으로 이어진다. 책에서 알려주는 양자 역학의 포인트는 다 리뷰에 쓸 수 없지만, 수식을 빼고 그림 역시 최소한 단순화시켜서 수록한 점, 어려운 물리학 용어를 최대한 쉽게 설명하고 일반인 독자들의 눈높이에 맞춤점이 인상 깊다.

이 책은 《과학은 어렵지만 상대성 이론은 알고 싶어》, 《수학은 어렵지만 미적분은 알고 싶어》 등의 시리즈로 계속 출간되고 있다. 양자 역학이 우리 삶에 가까이 있는 것은 분명한 일이다. 이런 쉬운 대중서를 통해 조금씩 다가간다면, '양자 역학' '물리학'이라는 눈에 보이지 않지만 분명히 존재하는 거대한 세계의 문이 열릴 것이다. 나는 수포자야, 이과 두뇌는 없어라는 분들에게도 추천하고 싶은 책이다.

출판사 협찬도서를 읽고 쓴 주관적인 리뷰

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