[ 출판사로부터 도서를 제공받고 작성한 리뷰입니다.]

양자역학이 너무 어렵다 보니 관련된 책을 읽고도, '내가 이해한 게 맞나?'라는 의심이 들더라고요.

단순히 양자역학을 배우는 차원이 아니라 양자역학이 바꿔놓은 세상을 '이해하는' 것에 초점을 둔 책이 나왔네요. 

《과학을 연결하는 최소한의 양자역학》은 복잡한 수식 대신 일상의 언어와 다양한 과학 분야를 가로지르며 양자역학을 쉽게 풀어낸 책이에요.

저자는 학교에서 학생들에게 물리학을 가르치고 있는 현직 물리 교사로서, 수식 없이 양자역학을 조금 아는 척하고 싶은 사람들을 위해 이 책을 썼다고 하네요. 수식 없이 양자역학을 제대로 이해하기란 어려운 일이지만, 양자역학이 세상과 어떻게 연결되는지는 얼마든지 쉽게 이야기할 수 있으니까요. 중요한 건 양자역학으로 이루어진 이 세상을 이해하는 것이네요. 사실 양자역학을 알든 모르든, 우리는 이미 양자역학 없이는 하루도 살 수 없는 세상에 살고 있어요. 눈에 보이는 거시 세계는 고전역학의 법칙을 따르는 것처럼 보이지만, 현대 문명을 지탱하는 기술의 근간은 대부분 양자역학적 원리에 기반하고 있네요. 아침에 눈을 뜨자마자 손에 쥐는 스마트폰부터 TV, 컴퓨터,LED와 레이저, GPS, 병원의 의료기기, 전력망, 심지어 숨을 쉬는 것도 양자역학 덕분이네요. 우리가 만지고 사용하는 모든 전자기기를 비롯한 거의 모든 일상이 눈에 보이지 않는 미시 세계의 법칙 위에서 작동하고 있네요.

이 책에서는 양자역학을 주인공으로 가상의 토크쇼와 고전 역학에서 해결하지 못했던 문제들을 양자역학의 개념으로 차근차근 흥미롭게 설명해주고 있어요. 분광학, 화학, 식물학, 천문학, 생물학에서 해결하지 못한 문제를 푸는 열쇠가 바로 양자역학이었네요. 양자역학을 공부하면서 일상의 사물을 연상해서 이해하려고 하면 더 복잡해지고 말아요. 일상의 사물은 거시 세계에 속하고, 양자 현상은 미시 시계에서만 일어나는데, 이를 연결 짓는 순간 오류가 생기는 거죠. 그래서 수학이 등장하는 거예요. 이상한 별이었던 시리우스 B의 비밀도 전자 축퇴압에 상대론적 효과까지 고려하여 백생왜성이 버틸 수 있는 최대 질량을 계산하여 풀어냈네요. 백색왜성이 무거워지면 중성자별이 되고, 중력이 더 커져 버리면 우리가 잘 아는 블랙홀이 되네요. 어려운 수식을 써가며 본격적으로 축퇴압 크기를 계산하던 천문학자들이 백색왜성이라는 새로운 별의 분류 기준을 만든 것도 양자역학의 불확정성 원리 덕분이네요. 양자얽힘 현상을 활용한 양자 컴퓨터, 양자 암호 통신, 양자센서 등 활용 기술은 계속 발전하고 있으니, 미래를 설계하는 마스터키라고 해야겠네요. 과학 전 분야가 양자역학이라는 하나의 줄기로 어떻게 연결되어 있는지, 일상에서 접하는 기술과 자연 현상을 통해 알기 쉽게 설명하여 양자역학의 문턱을 낮추고, 조금 아는 척할 수 있도록 안내해주는 친절한 양자역학 책이네요.



#과학을연결하는최소한의양자역학#김상협#지상의책#갈매나무출판사#최소한의지식4#세상을해석하는양자역학이야기#양자역학#물리학#과학

양자역학이라는 말을 들으면 어떤 느낌이 드는가? 

나는 솔직히 말하면 괜히 겁부터 났다. ㅎㅎ

뭔가 대단히 중요한 이야기인 것 같아서 귀는 기울이게 되는데, 막상 설명을 들어도 감이 잡히지 않는 그런 단어라고 느껴졌다..

과학에 관심은 많았지만 어디서부터 시작해야 할지 몰라 계속 미뤄왔던 분야가 바로 양자역학이었다. 

그러다 이 책을 만났다!

저자는 책의 첫 문장부터 솔직하다. 

“수식 없이 양자역학을 제대로 이해할 수 있다고 말하면 거짓말입니다.” 

이 한 문장이 오히려 나를 안심시켰다. 완벽하게 이해시켜 주겠다는 과장된 약속 대신, ‘조금 더 두터운 믿음’을 주겠다는 겸손한 목표. 그 덕분에 부담 없이 첫 장을 넘길 수 있었다.

이 책은 양자역학을 처음부터 이론으로 들이밀지 않는다. 대신 우리에게 친숙한 것들에서 출발한다. 태양빛을 프리즘에 통과시키면 중간중간 나타나는 검은 선, 프라운호퍼선 이야기로 1장이 시작된다. 열두 살 유리 장인 소년이 빛에 매료되는 장면에서 시작해, 수십 년에 걸쳐 그 검은 선의 정체를 밝혀나간 과학자들의 이야기가 마치 드라마처럼 펼쳐진다. 읽다 보면 어느새 ‘왜 원소는 특정한 빛만 내는가’라는 질문에 도달하게 되고, 자연스럽게 양자 도약의 개념으로 이어진다. 억지로 끌려가는 것이 아니라 스스로 궁금해지는 구조다.

이 책을 읽으면서 가장 많이 든 생각은 

“이게 다 양자역학이었어?“였다.

매일 들고 다니는 스마트폰의 플래시 메모리가 전자의 터널링 현상을 이용한다는 사실, 

스마트폰 화면에서 쏟아지는 수많은 빛의 점들이 전자가 에너지 준위를 불연속적으로 도약하며 만들어 낸 결과라는 사실, 

심지어 철새가 지구 자기장을 감지해 방향을 찾는 것도 양자 얽힘과 관련이 있다는 사실까지!!!

책을 읽기 전과 읽은 후, 같은 스마트폰 화면을 보는데 느낌이 완전히 달라졌다. 작은 빛 하나하나가 전자가 만들어낸 기적처럼 느껴지기 시작했다.

특히 광합성 이야기는 정말 충격적이었다. 식물이 빛 에너지를 흡수해서 저장할 때 양자 중첩을 이용해 가장 효율적인 경로를 자동으로 선택한다는 것이다. 자연이 인간보다 훨씬 먼저, 훨씬 정교하게 양자역학을 ‘사용’하고 있었다는 사실이 놀랍고도 경이로웠다.

각 장의 앞부분에 등장하는 상황극은 이 책의 숨은 매력이다. 그리고 어렵고 딱딱하게 느낄 수 있는 주제를 부드럽게 풀어준다.

러더퍼드의 원자핵 발견을 긴급 속보처럼 전달하고, 아인슈타인과 닐스 보어가 법정에서 공방을 벌이고, 하이젠베르크 앞에 빨간 알약과 파란 알약이 놓이는 장면들. 어디서 본 듯한 익숙한 설정들을 과학의 맥락으로 재해석한 이 상황극들은 읽는 내내 피식피식 웃게 만들면서도 핵심 개념을 정확히 짚어낸다. 저자가 손수 그린 일러스트까지 더해져, 읽는 내내 혼자 공부하는 느낌이 아니라 재미있는 강의를 듣는 느낌이 든다.

이론적으로도 허술하지 않다. 벤젠의 구조를 밝히는 과정에서 양자역학이 어떻게 개입하는지, 백색왜성이 붕괴하지 않는 이유가 불확정성 원리와 어떻게 연결되는지, 양자 컴퓨터가 일반 컴퓨터와 근본적으로 어떻게 다른지를 차근차근 풀어낸다. 쉽게 쓰여 있지만 가볍지 않다는 것이 이 책의 진짜 강점이다.

과학 뉴스를 볼 때마다 ‘양자 컴퓨터’, ‘양자 암호’, ‘양자 통신’ 같은 단어가 귀에 걸리는데 정작 왜 대단한지 감이 오지 않는 사람. 과학에 관심은 있지만 어디서부터 시작해야 할지 몰라 망설이고 있는 사람. 학창 시절 물리나 화학이 싫었던 이유가 ‘왜 이걸 배우는지 몰라서’였던 사람. 이 모든 분들에게 이 책을 권하고 싶다.

저자의 말처럼 “과학은 성문을 열 수 있는 열쇠이고, 양자역학은 성 안의 모든 문을 열 수 있는 마스터키”라면, 이 책은 그 마스터키를 처음 손에 쥐어보는 경험을 선사한다. 완전한 이해는 아닐지 몰라도, 세상을 조금 다르게 보게 되는 것만으로도 충분히 값진 독서였다.

p.s 출판사로부터 서적을 제공받아 주관적으로 서평을 작성하였습니다. 

#과학을연결하는최소한의양자역학 #양자역학 #지상의책 #갈매나무 #김상협

1.

수식으로 어렵게 만든 과학 책이 아닌, 현직 교사의 이야기를 통해 알아보는 양자역학 책이다. 태양 빛 스펙트럼, 분자의 결합, 철새의 이동, 식물의 광합성 등을 어렵지 않게 풀어나간다. 양자역학은 물리의 한 과목이 아닌 통합적인 관점에서 이해할 수 있게 되어 의미있었다. 

2.

이 책은 양자역할을 학문 단위 지식이 아닌, 학문 간 연결하는 방식으로 접근한다. 분광학, 화학, 생물학(식물학), 천문학의 5개의 장으로 구성되어, 교과에서 따분하게 배웠던 내용(적어도 나에게)을 흥미롭게 풀어간다. 과학, 공학, 의학, 환경 분야에 관심 있는 청소년에게도 다양한 사례를 통하여 진로를 구체화할 수 있으리라 생각된다. 

3.

최소한이라는 말이 있고 수식이 거의 없지만, 내용 자체가 쉽지만은 않다. 양자역학과 다양한 과학 분야의 연결을 보여 주는 데는 탁월하지만, 그 연결이 구체적으로 어떤 진로(연구자, 엔지니어, 데이터 과학자 등)와 직무 역량으로 이어지는지까지는 직접적으로 다루지 않는다. 진로교육 전공자의 눈으로 보면, “지식–진로–역할 모델”의 마지막 고리를 다른 자료와 결합해 채워야 한다는 아쉬움이 있다.

4.

“과학을 좋아하지만, 과목이 다 따로 놀아서 답답했던 학생·교사에게 통합적 프레임을 선물해 주는 책”이라는 느낌이다. 수능 과학 과목이 나뉘어 있는 현실에서도, 실제 연구·산업 현장에서는 물리–화학–생물–지구과학이 한 덩어리로 움직인다는 점을 생생한 예로 보여 준다. 진로교육에서 자주 말하는 “직업은 교과의 융합 위에서 만들어진다”는 문장을, 양자역학이라는 도구로 구체화해 준 셈이다. 특히 과학 교사 지망생이나, 과학·공학 계열 진학을 고민하는 학생에게는 “내가 배우는 과학이 어디까지 확장될 수 있는지”를 상상하게 만드는 좋은 발판이 된다.

5.

교육학, 진로교육 전공자의 눈으로 보면, 이 책은 “STEM 진로교육”에서 간과되기 쉬운 두 가지를 잘 살려 준다. 첫째, 과목 간 ‘연결 감각’을 길러 줌으로써, 특정 직업을 정보로 외우는 것이 아니라, 과학적 사고방식이 다양한 직업 세계에 어떻게 스며 있는지를 보여 준다. 둘째, “가장 어려운 물리”라 불리는 주제를 포기하지 않고 자기 언어로 풀어내는 중등 과학교사의 실천 자체가, 과학 교사/연구자/과학 커뮤니케이터를 꿈꾸는 학생에게 강력한 롤 모델이 된다. 다만, 현장에서 바로 쓰기엔 난이도가 있으므로, 수업·진로 프로그램 설계 시 교사가 핵심 사례와 비유를 추려서 ‘진로 스토리텔링’으로 재가공할 때 가장 큰 교육적 효과를 낼 수 있는 책이다.

★생각나는 구절

양자 얽힘은 더 이상 공상과학의 장식품이 아니라, 보이지 않던 세계를 측정하는 도구로 변모하고 있습니다. 양자역학은 언제나 우리 직관을 배반해 왔습니다. 하지만 역설적이게도, 바로 그 낯설고 불편한 성질 덕분에 우리는 이전에는 상상조차 하지 못하던 정밀함으로 세계를 바라보게 되었습니다. 양자 얽힘으로 시작된 이 작은 연결은 이제 인간의 감각을 넘어, 자연 그 자체를 읽어 내는 새로운 언어가 되고 있습니다.

그리고 이 이야기는 아직 끝나지 않았습니다. 양자 얽힘이 우리를 어디까지 데려갈지는, 이제 막 자연에 첫 번째 질문이 던져졌기 때문입니다. 

★질문 한 가지

내가 흥미를 느끼는 영역 중 한 가지를 골라본다면, 그 뒤 숨어있는 언어로서의 과학 개념은 무엇일까.

★독서 기간

2026. 04. 10. ~ 2026. 04. 20.

★함께 읽으면 좋을 책

#빅맨스필드 의 #불교와양자역

★추천도(지극히 주관적인)

★★★★

★한줄 요약, 소감

과학, 공학, 의학, 환경 분야 진로를 고민하는 청소년과 그들을 돕는 교사와 진로전문가에게, “과학과 진로를 연결하는 사고 틀”을 제공해 주는 통합 과학 교양서.

양자역학은 늘 궁금은 하지만, 어렵게 느껴져서 여러 번 책을 시도했다가 중간에 포기하곤 했습니다. 이 책은 수식보다는 일상과 다양한 과학 분야를 연결하는 방식으로 설명해서, 이전보다 부담 없이 읽을 수 있었습니다.

태양 빛의 스펙트럼이나 광합성, 스마트폰 화면 같은 사례를 통해 설명해 주는 부분이 특히 인상적이었고, 막연했던 개념들이 조금 더 구체적으로 느껴졌습니다.

양자역학이 실제로 어디에 쓰이는지 흐름을 잡는 데 도움이 되었고, 읽고 나니 조금 더 알아보고 싶다는 생각이 들었습니다.

#도서협찬 

과학을 연결하는 최소한의 양자역학

- 김상협 지음

- 지상의 책 출판

요즘

'양자역학' 많이 들리는 단어인데

사실 너무 어려워 보이죠.

저희 아이도 양자역학,

예전에 만화책으로만 읽어보고 관심을 갖는데

그 다음 어떤 책으로 확장시켜 줘야할지 참 고민되더라고요

지구 생물부터 우주 행성까지,

세상을 해석하는 양자역학 이야기를 담은

과학을 연결하는 최소한의 양자역학이 출간되었어요!

-빛 속을 헤엄치는 양자역학

-분자를 얽는 양자역학

-땅 위에서 피어나는 양자역학

-별을 보존하는 양자역학

-푸른 하늘을 가로지르는 양자역학

'과학을 연결하는 최소한의 양자역학'은

과거 첫 실험을 통해 과학 이론이 발견된 순간부터

현재까지 어떻게 발전되어 왔는지 과정을 알려주고

우리 생활 속 다양한 예시를 보여주는데요

전문적인 과학 지식에 생소한 저도

다양한 예시들 덕분에

내용을 이해하는데 많은 도움이 되더라고요

특히, 저는 '땅 위에 피어나는 양자역학'을 흥미롭게 읽었는데요

상자 안의 고양이의 상태를 확인하기 전까지,

양자 세계에서는 아직 결정되지 않은 여러 가능성이 존재하고

관찰이라는 행위가 여러 가능성 가운데 하나를 선택하도록 만든다는 것이에요

참 재밌죠

양자역학이 세상과 어떻게 연결되는지

양자역학이 우리의 생활을 어떻게 바꿔어놓았는지

양자역학으로 세상을 이해하는 힘을 기를 수 있는 책이랍니다

양자약학에 관심이 있다면 이 책 추천드려요^^

수학, 과학을 좋아하긴 하지만 최근 몇 년 사이에 유독 손이 많이 가는 분야가 양자역학에 관한 내용이다. 알듯말듯, 때로는 말장난 같은 양자역학의 세계는 이 분야에 몸담고 있는 사람도, 역사상의 많은 천재들도 완전히 이해한 사람은 없다고 하니, 자꾸 챙기게 되는 도서나 영상들이 당연하다 생각되어 한편 안심이 된다.

아무튼 이번에는 #김상협 의 #과학을연결하는최소한의양자역학 , ‘최소한’이 중요하다. 원자의 개념부터 물리학의 기초를 차근차근 챙겨놓았고, 양자역학이 인정받지 못했었던 과학계의 에피소드로 이들도 끊임없이 고민하면서 하나씩 정립해나가고 언제나 바뀔 수 있다는 것을 알게 해주었다.

무엇보다도 놀라웠던 점은 #양자역학 의 광범위함이였다. 이제는 상식이 되었을지도 모르지만 나는 매번 놀랍다. 슈뢰딩거 고양이 하면 떠오르는 ‘우리가 보고 있다’는 상태로 수렴되는 지점에서 광합성 작용 중 풀리지 않았던 수수께끼를 풀어가고 있다는 내용은 꼭 알고 싶어졌다 - 빛을 받은 색소들이 예상치 못할 만큼 빠른 속도로 에너지를 반응 중심으로 전달하고 있었다니..!- 커다랗게 다가오는 거시의 세상도 흥미롭지만 미시세계는 그와 다른 또다른 매력이 있는 것 같다.

양자컴퓨터는 여전히 좀 혼란스러웠지만 김철수 찾기로 설명된 원리는 재미있었다. 다른 곳에서는 보지 못했던 우주에 적용된 백색왜성과 불확정성의 원리, 원자시계의 발명, 새의 방향 감각과 양자 얽힘을 읽다보면 생각보다 우리 가까이에 양자역학이 존재하고 있다는 것을 알 수 있었다.

양자역학이 어려웠던 이들을 위한 최소한의 노력을 위한 책, 한번 만나보기를 권하고 싶다. 생각보다 내 옆에 있다는 것을 알게 되면 흥미로워지는 것이 또 양자역학이다.

_다행히도 우리는 전원을 차단해도 휴대폰 데이터가 지워지지 않는다는 사실을 경험으로 알고 있습니다. 그런데 양자역학이 여러분의 사진을 지켜 주고 있다는 사실은 아마 몰랐을 거예요. 비결은 양자역학의 가장 신기한 현상 가운데 하나인 ‘양자 터널링’에 있습니다.

..... 양자역학의 세계에서 전자는 파동의 성질을 갖습니다. 그래서 장벽을 만다면 신기한 일이 벌어집니다. 슈뢰딩거의 파동 방정식을 풀어 보면 전자의 파동이 장벽 속으로 스며들거든요. 만약 장벽이 충분히 얇다면? 파동의 일부가 장벽을 완전히 통과해서 반대편까지 퍼져 나갑니다. 그 결과, 에너지가 부족한 전자가 장벽 너머에서 발견될 작은 확률이 생겨요. 이 현상을 양자 터널링이라고 부릅니다._p95

♥ 인디캣 책곳간 서평단에 당첨되어 작성한 리뷰입니다.

'의자 하나에 앉는 게 아니라 두 의자에 걸쳐 누워 있다'는 비유 하나로, 벤젠의 구조가 단번에 이해된 책, 『과학을 연결하는 최소한의 양자 역학』은 이렇게 복잡한 수식 대신 일상적인 비유로 양자 세계를 설명한다. 덕분에 막연했던 개념들을 쉽게 이해할 수 있었다.

책 표지가 독서대로 변신하는 신박한 아이디어처럼, 이 책은 세상을 바라보는 시선을 바꿔 놓는다. 세상이 서로 독립된 알갱이들의 모임이 아니라, 서로 영향을 주고받는 거대한 그물망으로 느껴진 것이다.

이 책은 양자역학을 배우는 책이 아니라 양자역학이 드러낸 세상을 이해하는 책이다. 스마트폰 화면이 양자 도약의 산물이라고? 반도체는 어떻게 탄생한 거지? 전 세계가 경쟁하듯 개발하는 양자컴퓨터는 무엇을 할 수 있을까? 이 책 안에 답이 있다. 나는 벤젠과 일상 속 양자 역학으로 정리해 보았다. 

＜ 벤젠 ＞

벤젠은 플라스틱, 스티로폼, 페인트 등을 만들 때 꼭 필요한 재료다. 이 벤젠의 구조가 중첩(Superposition)이라는 양자 역학의 개념을 이해하는 완벽한 비유가 된다. 

벤젠은 전자가 의자 A나 B에 앉는 게 아니라, 두 의자를 합쳐 그 위에 편안히 누운 제3의 안정적인 상태다. A도 B도 아닌, A와 B가 50 대 50으로 섞여 만들어진 제3의 상태인 것이다. 상태 벡터는 어떤 가능성들이 얼마나 섞여 있는지를 나타내는 값이다. 벤젠은 고정된 하나의 점이 아니라, A와 B의 합으로 만들어진 새로운 벡터인 셈이다.

여기서 중첩과 얽힘을 구분해 두면 좋다. 중첩은 한 사람이 동시에 두 곳에 있는 것이고, 얽힘(Entanglement)은 두 사람이 멀리 떨어져 있어도 한 명이 움직이면 다른 한 명도 똑같이 움직이는 것이다.

♣ 케쿨레(August Kekulé)의 모형 – 의자에 앉은 사람

벤젠 구조를 처음 설명한 케쿨레는 의자를 전자가 있어야 하는 위치, 사람을 전자라고 했을 때 전자는 A 자리에 있거나 B 자리에 있다고 보았다. 사람이 두 개의 의자 사이를 아주 빠르게 왔다 갔다 했을 때 양쪽에 앉아 있는 것처럼 보이지만 실제로는 어느 순간 한자리만 차지하고 있다는 것이다.

케쿨레는 벤젠이 탄소 여섯 개가 정육각형 모양으로 연결되어 있고, 탄소와 탄소 사이의 결합은 단일 결합과 이중 결합이 번갈아 나타나며, 각 탄소에는 수소 원자가 하나씩 붙어 있다고 했다. 하지만 단일 결합과 이중 결합이 번갈아 진동한다는 진동 모형만으로는 벤젠의 안정성을 설명하기 어려웠다.

♣ 폴링(Linus Pauling)의 모형 – 두 의자를 동시에 차지한 상태

폴링의 공명 모형은 사람이 의자 하나에 앉는다는 고정관념을 깼다. 의자 2개에 걸쳐 편안히 누운 제3의 상태, 그게 벤젠이다. 기존 구조보다 더 안정적이고 새로운 성질을 가진 이 전자 분포를 공명(resonance)이라고 한다. 

벡터는 상태의 위치 정보다. 폴링은 공명을 화음에 비유했다. 여러 음이 어우러져 하나의 화음을 만들듯, 전자가 자유롭게 퍼져 있음으로써, 즉 의자 여러 개에 누워 있음으로써, 한 곳에 있을 때보다 에너지가 낮아져 훨씬 더 안정적인 분자가 되는데 이게 공명이다. 

상태 벡터는 그 비율을 나타내는 정보다. 도, 미, 솔이라는 세 가지 음(기본 상태들)이 있을 때, 화음은 이 음들을 얼마나 섞었느냐에 따라 결정된다. 이 세음이 섞인 상태가 중첩이고, 화음의 배합 비율이 상태 벡터다. 예를 들어 [도 30%, 미 30%, 솔 40%]라는 벡터로 구성한 최적의 화음 상태를 공명이라고 한다.  

상태 벡터(섞인 비율)는 가능성의 공간 속에서 이 분자는 A 구조가 몇 %, B 구조가 몇 %로 섞여 있다는 것을 수학적으로 더하여(중첩하여) 실제 분자의 모습을 설명한다. 

케쿨레의 뱀이 꼬리를 문 꿈은 벤젠의 고리 모양을 밝히는데 핵심 아이디어를 제공했고, 그 고리 안에서 전자들이 어떻게 움직이는지는 양자 역학이 힌트를 준 것이다. 

＜ 일상 속 양자역학 ＞

고전 물리학자들은 세상이 아날로그, 즉 연속적이라고 믿었다. 그런데 흑체복사를 통해 세상의 근본을 들여다보니 사실은 모든 게 불연속적인 알갱이, 디지털로 되어 있다는 사실이 드러났다.

흑체는 모든 빛을 가지고 있는 검은 물체(黑體)이고, 복사(輻射 바큇살 복, 쏠 사)는 바큇살이 중심에서 밖으로 퍼져 나가듯, 빛을 밖으로 쏘아 보낸다는 뜻이다. 흑체복사는 모든 빛을 다 빨아들였다가, 온도에 따라 빛을 다시 내뿜는 현상이다. 적외선 체온계를 생각해 보면 된다. 우리 몸에서 나오는 적외선(흑체복사 에너지)의 양을 측정해서 온도로 변환해 주는 것이다. 

그 핵심이 바로 보어의 양자도약이다. 전자는 원자핵 주위의 정해진 궤도를 돌다가, 에너지를 잃으면 낮은 궤도로 툭 떨어지며 순간 이동을 하는데, 이때 에너지 보존 법칙에 따라 그 차이만큼의 에너지를 빛(광자)으로 뱉어낸다. 도약은 뛰어오른다는 뜻이 아니라, 중간 과정 없이 순간적으로 짠! 하고 건너뛴다는 뜻이다.

과거의 백열등은 흑체복사로 빛을 내서 전기료도 많이 나오고 뜨거웠다. 하지만 LED는 양자도약을 이용했기 때문에, 열은 거의 안 나고 아주 효율적으로 빛만 나온다. 지금 LED 조명 아래에서 노트북과 스마트폰 화면을 보고 있다면, 당신은 양자 도약의 축제를 보고 있는 셈이다. 수조 개의 전자들이 아주 정교하게 계단을 뛰어내리며 빛을 만들어내는 양자역학의 현장이기 때문이다. 

레이저도 마찬가지다. LASER(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 유도 방출을 이용해서 빛을 강하게 증폭해 쏘아 보내는 기술)는 단어가 아니라 약자다. 수많은 전자가 한꺼번에 똑같은 높이에서 똑같은 양의 에너지를 뱉어내면, 자연 상태에서는 절대 볼 수 없는 완벽하게 질서 정연한 빛을 만들어낸다. 이것이 레이저다.

식물은 어떻게 자랄까? 3만 년에 일초 오차인 원자시계? 철새가 지도 없이 방향을 찾는 비결은? 해킹이 절대 불가능한 양자암호 통신까지 알고 보면 모든 것이 양자역학으로 연결된다. 

나는 양자컴퓨터에 관련된 부분을 읽다가 어쩌면 진시황이 그렇게 평생을 찾던 불로장생의 답은 불멸의 약초가 아니라, 양자컴퓨터 속에 숨어 있지 않을까 하는 생각을 해봤다. 불로장생이 현실이 될지도? 우리는 이제 신의 영역에 도전하는 시대로 향하고 있다.

양자역학에 대한 정의를 찾아보았다

"분자, 원자, 기본 입자 미시적인 계의 현상을 다루는 

즉, 물리계의 아주 작은 입자들을 연구하는 물리학의 분야"이다

책에서 언급하는 바와 같이

지구 생물에서 부터 

의료, 통신, 시간, 우주 행성까지

양자 역학의 범위는 아주 광범위하다

무지한 상태에서 읽어도

재미있고 흥미로운 내용들이 많이 나오는데

내게 전문적 지식이 좀 더 있었다면

이 책을 2배는 더 재밋게 보지 않았을까

하는 개인적 아쉬움이 남는다

특히 제일 기억에 남는건

휴대폰 화면의 수많은 빛의 점들도

양자역학의 한 부분이라 하니

정말 우리 삶 속 깊숙히 자리하고 있는 것 같다

책을 읽으면서 양자 역학에 대해 

호기심이 더 생기고,

다시 한번 생각해 보는 계기가 되었다

과학과 양자 역학에 관심이 많거나

그 분야를 알고 싶다면

이 책을 추천한다

**출판사로부터 도서를 제공받아 주관적으로 쓴 글입니다.

양자역학이라는 학문을 접하는 것은 그리 쉽지 않다. 학교에서 배운 양자역학은 수박 겉핥기식의 공부였기에 기억조차 나지 않는다. 양자역학을 배우는 것이 아니라 양자역학이 열어젖힌 세상을 이해하는 것이 목표라면, 이 책이 그 길을 함께 걸어 줄 수 있다고 한다. 수식 없이 양자역학을 제대로 이해할 수 없고, 수식은 양자역학에 확고한 믿음을 준다.

이 책은 양자역학이라는 굳게 닫힌 문들을 하나씩 열어준다. 그래서 양자역학이 열어젖힌 세상을 '이해'할 수 있도록 안내한다. 그동안 벽처럼 느껴졌던 양자역학이라는 그 길을 서서히 열어서 보여준다. 다섯 가지의 큰 틀을 가지고 양자역학을 설명한다. 첫째, 검은 선의 정체를 밝혀라. 빛 속에 헤엄치는 양자역학. 둘째, 고리 속에 갇힌 진실은? 분자를 읽는 양자역학. 셋째, 식물은 어떻게 자라는가? 땅 위에 피어나는 양자역학. 넷째, 붕괴해야 할 별이 아직도 빛나고 있다면, 별을 보존하는 양자역학. 다섯째, 철새가 지도 없이 방향을 찾는 비결은? 푸른 하늘을 가로지르는 양자역학. 이렇게 큰 틀로 양자역학을 설명한다.

각 장마다 알기 쉬운 상황극을 통해 독자에게 설명한다. 그래서 잘 알기 어렵고 딱딱하게 느껴지는 양자역학의 주제들을 하나씩 친절하게 설명한다. 그래서 초보인 독자들에게 더 접근을 용이하게 해 준다. 원자의 진짜 모습이 무엇인지를 설명하는 모형을 통해 쉽게 이해 시켜준다. 하지만 이러한 설명은 처음 접하는 이들에게는 생소하고 어려운 것은 사실이다.

닐스 보어가 내놓은 전자의 에너지 준위 이론은 100년 후 우리 손안의 작은 화면을 밝히리라고는 상상하지 못했다. 이 전자를 떨어뜨림으로 색깔을 조절할 수 있다는 점이다. 이 기술은 빛으로 정보를 전달하는 매우 강력한 방법을 탄생시켰고, 오늘날 우리가 일상적으로 사용하는 LED 디스플레이의 핵심 원리가 되었다.

1960년 미국 휴즈 연구소의 시어도어 메이먼이 세계 최초로 작동하는 레이저를 만들었다. 메이먼이 처음 레이저를 작동했을 때, 붉은색 광선이 쏟아져 나왔다. 모든 빛이 같은 파장이었고, 같은 방향으로 나아갔으며, 같은 위상으로 진동했다. 빛은 퍼지지 않고 꽤 먼 곳까지 빛의 세기를 잃지 않고 직진하는 성질을 보여주었다. 이러한 양자역학의 기술들이 점점 인간의 생활 가운데 자리 잡게 된다.

이러한 양자역학이 어떻게 다른 과학과 교차하는지? 양자 기술은 어떤 방향으로 발전하게 될지 책을 읽으며 많은 궁금증이 생기게 되었다. 그런데 양자역학이라는 학문을 이해하기는 쉽지 않았다. 저자가 쉽게 설명하려고 하는 것을 느끼지만, 인간에게 가장 중요한 개념들을 쉽게 이해할 수 없는 것처럼, 양자역학도 그리 쉬운 것은 아니다. 그래도 꼭 읽어보아야 할 책이다.