양자역학에서 가장 처음에 부딪히는 난관이 양자란? 무엇인가 인데 아마도 고전역학에 익숙해 있어서
연속적인것이 익숙해 있다가 어떤 덩어리들과 그것의 불연속에 대한 개념이 잘 안 들어와 져서인거 같다
파동방정식에 의해서 나온 해가 어떤시간,어떤 장소에서 입자가 발견될 확률에 해당 되기에
직관적으로 이해가 안되는것도 확률상으론 생길수 있게 되는거 같다.
양자역학에서 기본적인 철학은 측정,관측이란 무엇인가에 대한 문제인거 같다.
위치와 운동량은 정확하게 측정할 수 없고 대신 파동함수가 가장 중요한 물리적 정보의 원천으로 새로운 진리의 실체는 파동함수라고 말한다.
상대성 이론은 아인슈타인이라는 천재에 의한 원맨쇼로 광속이 불편이 되면서 고전역학에서의 절대시간과 절대공간의 전제가 깨지면서 시공간을 한가지 식으로 얘기하면서 에너지가 운동량의 시간성분으로 바꾸어서 말할수 있으면서 그 유명한 E=MC2이 나오게 되었다/
뉴턴의 중력이론은 왜 일어나는지는 설명하지 못하고 나온 결과에 대한 식을 만들었는데
일반 상대성 이론에선 가속운동을 하는것과 적당한 질량옆에 정지해 있는것이 물리적으로 동등하다고
말하면서 =＞ 가속운동을 하면 시공간이 변화고 =＞ 가속운동은 곧 질량으로 대체될수 있으면
=＞ 그 이야기는 질량이 있는곳엔 시공간의 변화가 야기한다는것을 암시하고 =＞ 중력이 질량에 의한 시공간의 변화와 관계가 있다는것을 알려줌
마지막에 우주는 무엇으로 만들어 지었을까에 대한 답을 찾기위한 과정으로 표준이론에 나온것에 대한
요약이 있다.
최근에 읽는 현대물리학에 대한 대중서적 중에 가장 착하게 설명을 해주고 있는거 같다

우주에 대한 우리의 이해가 이제 막 바뀌려고 한다.

우선 이 책은 후속편을 예고했다. 저자는 머리말에서 이 책이 입자물리학의 표준모형까지를 다루고 있으며, 조만간 출간될 예정인 다음 권에서는 표준모형의 여러 가지 문제들을 극복하려는 노력들(초대칭성, 작은 힉스모형, 부가차원 이론 등)이 소개될 것이라고 예고한다. 그러므로 전편에 해당하는 이 책은 양자역학과 상대성이론, 입자물리학의 표준모형 등 현대물리학의 가장 기본적인 체계만을 중심으로 다루고 있음을 전재로 한다.

이 책은 기본적으로 양자역학에 기반한다. 뉴턴의 고전역학을 출발한 과학은 아인슈타인의 상대성이론을 지나 양자역학으로까지 발전하면서 드디어 4개의 힘(중력, 전자기력, 약력, 강력)을 통합하려는 통일장 이론에 바짝 다가섰다. 이미 선구적인 과학자들은 11차원에서 5개의 초끈이론을 통합시킨 M-이론까지를 발전 시켜놓은 상태다. 모든 과학이 그렇듯이 우아한 수학적 모형만으로는 모든 것을 타개하기에는 역부족이다.  이제 실험적인 검증이 필요한 시기가 온 것이다.

유럽 과학의 새로운 도약으로 일컬어지는 LHC 의 가동은 세계 많은 과학자들의 이목을 집중시켰다. LHC 도 사방에서 쏟아지는 호기심어린 시선이 부담스러웠던지, 잦은 고장으로인해 말썽을 일으켰고, 과학자들이 그토록 기다리던 중요한 실험들은 2009 년으로 연기되었다. (환장하지...) 과연 그토록 바라고 있던 힉스 입자는 발견될 것인가? 또 초끈이론에 대한 실질적인 검증 작업은 가능할까? 그것도 아니라면 지금까지 우리가 알았던 물리학을 처음부터 다시 써야 될 것인가? (제발 이것만은... 처음부터 다시 물리학을 공부해야 한다면 차라리 자살하겠다) 다양한 가능성에 대해 과학자들은 고무되었다.

기본에 충실한 쉬운 설명과 함께, 과학의 진보 과정에서 혁명적인 개요와 중요 포인트를 놓치지 않게 하는 장점이 있는 이 책은 약간의 기초 공식도 제공한다.(예를 들어 특수 상대성 이론에서 감마 인자 같은 요소는 일반인도 꼭 알아야 할 필요가 있다) 또한 국내 과학자로서 우리나라의 기초과학 발전의 장애로 작용할 수밖에 없는 저조한 투자와 이휘소 박사와 같은 세계적인 국내 과학자가 나타나지 않는 현실에 대해서도 우려를 나타낸다. 그러나 무엇보다도 과학자로서 그가 가지는 최대의 관심은 LHC 가 밝혀낼 새로운 발견과 과학적 진보에 있다. 인류의 위대한 도전이 우주의 비밀을 밝혀내고, 그것으로 말미암아 일궈낼 미래의 창조적 가능성에 대해서 말이다...

과학자들은 LHC가 힉스 입자를 발견할 뿐만 아니라 표준모형을 넘어선 새로운 물리학의 단초를 발견할 것이라고 큰 기대를 하고 있다. 그렇게 된다면 물리학 교과서는 2008 년을 기점으로 완전히 새롭게 다시 써야만 할 것이다. p-268 

“저, 신을 믿으세요? 교회에 다니시나요?”

갑작스런 질문에 좀 당황해서 머뭇거리고 있으려니, 할머니께서 다시 말씀하시기를…

“책 제목을 보니 신을 믿으시는 것 같아서요.”

“아, 예…이건 그냥 과학책입니다.”

그리고, 나는 다시 책 위로 시선을 돌렸다. 그런데, 할머니가 다시 이렇게 물으셨다.

“과학책요? 저 그럼 혹시 호킹 박사를 아세요?”

나는 할머니가 호킹박사에 관해 묻는 말에 약간 놀랐다. 할머니가 계속 말씀하셨다.

“호킹박사라는 분이 얼마 전에 신이 없다고 말했다던데, 과학이 신이 없다는 걸 증명할 수 있는 건가요?”

나는 “헤, 글쎄요...아마 증명할 수 없을 겁니다.”라고 대답하였다. 그때 지하철이 도착했다. 나는 재빨리 지하철을 타고 집으로 갔다.

LHC(거대 강입자 가속기)는 길이 27km에 실험 참여 연구자만 1만 명인 지상 최대의 실험 기계다. LHC가 화제 된 건 그 규모나 실험 내용, 혹은 루머(블랙홀이 만들어져 지구가 파멸할 지도 모른다는)때문만은 아닐 것이다. 작년 9월 10일 처음 가동을 시작하자마자 9일 만에 고장으로 멎어버린 것도 화제가 됐다.

LHC는 우주 탄생의 수수께끼를 푸는 실험 장치라고 한다. 양성자를 각각 수 테라볼트에 이르는 에너지로 서로 충돌시켜 뭐가 튀어나오는 지 보는 실험장치라고 하는데, 힉스 보존이라는 ‘신의 입자’가 검출될 것을 기대하고 있다. 힉스 보존은 이른바 표준이론에서 힘을 매개하는 입자인 게이지 보존들에 질량을 부여하는 입자로 등장한다(작년 과학의 날 특집 골든벨에서 50번 문제로 등장했던 기억이 있다. 최후의 1인이었던 광주과학고 학생은 골든벨을 올리지 못했다).

이 책은 LHC의 가동을 앞두고 출간됐다. 그러나 정작 LHC를 둘러싼 최신 입자물리학의 전경에 중점을 맞추고 있지 않고 현대 물리학 대중서로 손색이 없을 만큼 현대 물리학 전반에 대해 개괄하고 있다. 도리어 최신 입자물리학에 대한 설명에서 저자의 입심이 아쉬울 정도다.

그렇다면 어째서 인간은 LHC와 거대한 기계를 만들게 된 것일까. 책에 소개된 일화에 따르면 영국 수상이 패러데이 연구실을 방문해 발전기가 어디에 쓰이는 물건인지 물었을 때, 패러데이는 “언젠가는 정부가 전기에 세금을 부과하게 될 겁니다.”라고 답했다고 한다.

모르긴 모르되 LHC 실험의 부산물로서 엄청난 기술 혁신이 도래할 지도 모를 일이다. 그러나 기초과학 연구의 주목적이 기술 혁신과 공학의 발전일 리는 없을 것이다. BBC에서 만든 ‘스페이스 오디세이’라는 다큐에서 이런 대사가 나온다.

“엔지니어는 놀라운 것을 싫어하지만, 과학자는 그것을 사랑한다.”

신의 입자를 찾는 여정은 존재의 근원을 찾는 것과 같다. 그리스 시대에 철학적으로 시작된 근본 물질 ‘아톰’에 대한 탐색은 근대과학의 여명기를 거쳐 양자 역학의 탄생으로 비약하며 상대성 이론과의 결합으로 우주 탄생의 신비에까지 도전하고 있다. 우주의 신비에 대한 경탄과 지적 호기심이야말로 LHC와 같은 거대 실험 장치를 탄생시킨 것이 아닐까.

이 책의 가장 큰 장점은 저자의 ‘입심’일 것이다. 대학에서 공부보다는 학생운동을 통해 커뮤니케이션의 내공(?)을 쌓았다는 저자의 말이 허황되지 않게, 시종 일관 간결체를 유지하며 현대물리학의 핵심들을 여러 비유들을 활용하면서 명쾌하게 풀어놓고 있다.

저자는 책머리에 “과학자뿐만 아니라 한 사회의 전문가 집단은 일종의 봉사정신 혹은 서비스 정신을 가져야 한다.”고 쓰고 있다. 물리학에서, 그것도 입자물리라는 난해하기 짝이 없는 분야에서 이런 ‘서비스 정신’을 가진 전문가를 만나게 되어 너무나 반갑다. 그가 예고한 2권을 기다려본다.