우리 삶과 아주 밀접하게 연관된 양자물리학

20세기 이전까지는 고전 물리학이 과학을 지배했다. ‘고전 물리학’은 곧 뉴턴의 고전역학과 맥스웰의 전자기이론을 말한다. 그러나 19세기 말과 20세기에 들어서면서 고전 물리학은 붕괴되었다. 당시 고전역학 체계로 해석할 수 없는 현상들이 생겨났기 때문이다. 즉, 고전역학은 원자나 분자 같은 작은 세계를 설명하는 데 합당하지 않았다. 이때 고전 물리학의 자리를 대신한 것이 아인슈타인의 상대성이론과 양자역학이다. 이 두 이론은 이후 현대 물리학의 기반이 된다. 특히 양자역학은 프랑크, 드브로이, 보어를 거쳐 슈뢰딩거와 하이젠베르크 등에 의해 그 기틀이 마련되고 지금까지 현대물리학을 지배하게 된다.

‘역학’이란 ‘물리학의 방법’을 말하며, 양자물리학은 양자역학을 기초로 하는 물리학을 가리키는 말이다. 양자역학은 그 말만 들어도 일반인들은 물론 전문가들도 머리가 복잡해진다. 미국의 물리학자이며 노벨물리학상을 받은 리처드 파인먼도 “양자역학을 제대로 이해하는 사람은 아무도 없다”라고 할 정도이다. 그러나 어렵고 까다롭다고 양자역학을 무시하기에는 양자역학이 우리 삶과 너무나도 밀접하게 연결되어 있고 현대인의 삶에 엄청나게 영향을 주고 있다. 휴대전화나 컴퓨터 같은 전자 기술도 양자역학에서 출발했고, 유전공학 기술도 양자역학에서 기인했다(최무영 교수의 『물리학 강의』 참고).

양자물리학의 모든 것을 담은 첫 어린이 책!

이 책은 고전 물리학을 짧게 소개하고, 곧바로 양자물리학으로 넘어간다. 고전 물리학으로 해결할 수 없었던 것을 연구하기 위한 고민에서 시작된 양자물리학의 발견부터 오늘날에 이르기까지 양자물리학의 역사와 함께 기본 개념과 이론, 다양한 현상 등 양자물리학의 모든 것을 개괄적으로 살펴본다. 양자(量子)는 막스 플랑크가 처음 사용한 말로, 에너지가 가질 수 있는 가장 작은 기본 단위를 말한다. 양자물리학은 이때부터 시작되었다고 할 수 있다. “양자 개념을 통해 물리학자들은 사물이 우리가 감지할 수 있는 범위에서 벗어나, 아주 다른 법칙에 따라 작용한다는 사실을 처음 깨달았다.”

이후 양자물리학은 맥스웰, 아인슈타인, 러더퍼드, 보어, 슈뢰딩거, 하이젠베르크 등 뛰어난 과학자들의 열띤 연구와 논쟁을 거쳐 현대 물리학을 지배하는 학문으로 자리 잡았다. ??처음 읽는 양자물리학??은 이런 양자물리학의 역사를 들려주면서, 빛의 수수께끼, 광자, 파동과 입자, 원자와 원소와 분자, 이중 실릿 실험, 슈뢰딩거의 고양이, 불확정성 원리, 반물질 수수께끼, 양자 얽힘에 이르기까지 양자물리학의 기본 개념들을 재미있는 그림과 함께 이해하기 쉽게 들려준다. 양자물리학, 양자역학은 어렵다는 편견을 잠시 버리고 책장을 넘긴다면 재미있게 읽을 수 있는 책이다.