[책 리뷰] 이토록 기묘한 양자 - 존 그리빈 / 이해하기 힘든 양자역학의 6가지 해석 / 물리학의 세계

양자역학의 세계,
도대체 어떻게 이해할 수 있을까?

이토록 기묘한 양자 / yes24

* 제목 : 이토록 기묘한 양자
* 지은이 : 존 그리빈 / *출판사 : 바다출판사
* 키워드 : 양자역학, 입자와 파동, 슈뢰딩거의 고양이
* 장르 : 과학 / 물리학 / 양자역학과 상대성이론
* 만족도 : ★★
* 한줄평 :이토록 어려운 양자역학의 세계라니 나만 당할 순 없지!

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이토록 기묘한 양자 / 존 그리빈

작가 소개  존 그리빈

영국의 과학학자이자 천체물리학자.
유명 과학자들이 전기, SF소설 등 100여 권의 책을 저술.
서식스대학교에서 물리학과 천문학을 공부 후 이론천문학연구소에서 일을 하다가 전업 과학작가가 됨. 주요 저서로 <과학자들>, <슈뢰딩거의 고양이를 찾아서>, <아인슈타인의 삶과 과학> 등이 있음.

 

차례

해석 1 / 코펜하겐 해석
해석 2 / 파일럿 파동 해석
해석 3 / 다세계 해석
해석 4 / 결어긋남 해석
해석 5 / 앙상블 해석
해석 6 / 거래 해석

 

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이토록 기묘한 양자

사건의 발단은 이러했다. 
2024년 새해를 맞아 새로운 독서 목표를 세우면서 불현듯 이런 생각이 든 것이다. "이번엔 좀 어렵고 색다른 책을 읽어볼까? 있어 보이는 그런 책 말이지"라는 생각이.

사실 여기서 멈췄어야 했다. 그냥 생각만 하고 늘 그렇듯 평소 읽던 스타일의 책을 골랐다면 별 일이 아니었을지도 모른다.

하지만 결국 난 그런 책을 찾아보기 시작했고 그때 내 눈에 띈 네 글자.
양. 자. 역. 학.

어째서 '이토록 기묘한 양자'라는 책에 끌렸는지는 모르겠으나 과학의 세계는 언제나 호기심을 불러일으키는 무언가가 있다. 자신 있게 구매를 하고 의기양양하게 책을 읽어나가는 순간 알았다.

이 책은 나의 고생길이 될 것이라는 걸.

그래도 오기가 있지 돈 주고 샀으니 기필코 다 읽어내리라 다짐하며 보낸 시간이 언 20일. 170쪽이라는 얇은 책임에도 불구하고 도무지 진도가 나가지 않아 결국 오랜 시간을 보낸 후에야 완독 할 수 있었다. 

당신은 그저 당신이 보는 것을 알 수 있을 뿐이고,
당신이 보는 것은 당신이 무엇을 볼지에 대해 내린 선택에 의존한다.
- 이토록 기묘한 양자  P.59 -

이토록 기묘한 양자 / 존 그리빈

여기서 또 다른 문제가 발생한다. 머리를 쥐어뜯으며, 허벅지를 꼬집어가며 읽었건만 머릿속은 이제 막 새하얀 백지를 받은 것처럼 아무것도 남아있지 않은 것이다.

'맙소사, 내가 대체 뭘 읽은 거지?'라고 중얼거리며 맨 마지막에 적힌 작가의 말을 보는 순간 그만 웃음이 터져 나왔다. 

"제정신인 말인 하나도 없는" 이라니. 작가 스스로도 글을 쓰면서 나와 비슷한 걸 느꼈던 걸까. 이 한 문장을 읽는 순간 소화제를 먹은 것처럼 속이 편해지는 걸 느꼈다. 

역시 물리학자에게도 '양자역학'이라는 주제는 쉬운 게 아니었던 모양이다. 그래도 각 주제별로 조금이나마 요약을 해보면 다음과 같다. (일단 마음의 준비부터 하고)

< 해석 1 코펜하겐 해석 >

입자는 동시에 파동 및 입자로 해동하며 측정 시에만 특정한 상태를 가짐을 강조. 또한, 관측자의 역할과 불확정성 원리에 중점을 두며, 양자 시스템의 상태는 측정을 통해 결정된다.

< 해석 2 파일럿 파동 해석 >

입자의 움직임을 '파일럿 파동'이라는 보조 파동에 의해 설명함. 파일럿 파동은 입자의 위치를 안내하며, 입자 자체는 확률적으로 위치를 가짐. 양자 시스템의 행동을 묘사할 때 실현 가능한 결과를 제공하며, 양자 역학의 수학적인 표현을 간소화

< 해석 3 다세계 해석 >

모든 가능한 양자 상태가 현실에서 동시에 존재하는 아이디어에 기반. 측정 시 모든 가능성이 분기되어 다수의 우주가 생성되며, 각 분기에서 다른 결과가 나타남. 모든 가능성이 존재하는 복수의 우주가 존재한다는 주장. 양자 상태의 분기에 따라 우주가 다양한 경로를 따라 진행한다고 설명.

< 해석 4 결어긋남 해석 >

양자 역학에서 측정 결과가 어떤 값일지를 결정하는 이론. 측정 결과는 이미 결정되어 있으며, 이를 알지 못하고 있는 것뿐이라는 주장. 측정 전에 이미 결과가 존재한다고 가정하며 그것이 측정 시 확인됨. 양자 상태의 특이성을 피하고 명시적인 상태 결정을 제안하는 관점에서 제시.

< 해석 5 앙상블 해석 >

여러 시스템으로 이루어진 집합을 다루는 방법. 앙상블 평균을 통해 양자 시스템의 특성을 통계적으로 예측하며, 개별 시스템의 상태에 대한 정확한 정보 부족시 앙상블 전체의 평균적인 특성을 고려하여 양자시스템을 설명.

< 해석 6 거래 해석 >

파동합수의 결합이나 분리를 나타내는 원리. 시공간에서 상호작용하는 시스템 간의 정보 교환을 설명하며, 상호작용이 발생하면 파동함수가 합쳐 치거나 분리되어 상호 작용에 따른 변화가 일어남. 양자 역학에서 시스템 간의 '거래'로 해석됨.

 

혹시 몰라 더 간략하게 설명하자면 다음과 같다. 

해석 1  우리가 보지 않는 이상 세계는 존재하지 않는다.
해석 2  입자들은 보이지 않는 파동의 안내를 받아 움직이지만, 입자들은 파동에 영향을 미치지 않는다.
해석 3  일어날 수 있는 모든 일은 평행한 실재들의 배열 속에서 실제로 일어난다. 
해석 4  일어날 수 있는 모든 일은 실제로 이미 일어났고, 우리는 오직 그 일부만을 알아차린다. 
해석 5  모든 것은 마치 공간이 존재하지 않는 것처럼 다른 모든 것들에 순간적으로 영향을 미친다.
해석 6  미래는 과거에 영향을 미친다.

다시 적고 있는 와중에도 이게 무슨 말인가 싶다. 있어 보이고 어려워 보이는 책을 호기롭게 읽어보리라 생각했던 나의 기백이 스르르 가라앉는 기분이다. 

생전 처음 보는 단어들의 나열과 앞과 뒤를 마구 오가며 늘어놓는 가설에 정신이 자주 혼미해졌지만 그래도 한 가지 얻은 것이 있다.

그런 바로 이 책 덕분에 다른 책을 읽는 것이 훨씬 수월해졌다는 사실이다. 마치 개안한 것처럼 책의 이야기가 머릿속에 쏙쏙 박히는 기분이 든 것이다. 참으로 기묘한 일이 아닐 수 없다. 역시 양자역학의 힘은 대단한 것 같다.

모든 입자는 항상 명확한 속성을 갖고 있다.
잘 섞인 카드 한 벌 속의 카드들처럼.
우리가 보기 전까지 그 속성이 무엇인지 모를 뿐이다.
- 이토록 기묘한 양자  P.78 -

이토록 기묘한 양자 / 존 그리빈

기존의 틀에서 벗어나 새로운 영역에 발을 들이고 싶으신 분, 어려운 책을 독파하는 걸 즐기시는 분, 스트레스가 생겼으면 하는 분, 물리학의 기묘함에 빠져보고 싶은 분에게 추천 까지는 아니더라도 그냥 권해보고 싶다. 

시간이 너무 안 가면 플랭크를 하라는 말이 있는 것처럼, 힘든 일을 하기 싫을 땐 양자역학을 읽어보는 건 어떨까. 양자역학을 읽다 보면 차라리 힘든 일을 하는 게 더 낫다고 생각할지도 모르는 일이다. 

 

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