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작년 노벨물리학상은 다들 예상했듯이(‘다들’이라는 말은 노벨물리학상을 예측했던 사람들만을 포함하긴 한다) 이른바 '신의 입자'라 일컬어지는 힉스 입자를 예상했던 과학자들에게 돌아갔다. (http://scienceon.hani.co.kr/124586)

1960년대에 예상했던 힉스 입자를 2013년에 들어서야 그 존재를 증명해낼 수 있었고, 존재가 증명되자마자 노벨 물리학상을 안겨주었다. (노벨상의 업적으로 인정된 논문은 무려 49년 전의 것이다. 같은 시기 비슷한 업적을 낸 분 중에 돌아가신 분은 받지도 못했다. 그게 노벨상 위원회의 고민을 좀 덜어주긴 했지만)

물리학, 더 좁게는 바로 양자역학의 한 장면이 넘어가는 셈이다.

양자역학은 누구에게 묻더라도 어려운 이론이다.

애당초 물리학에 대한 대학 수준의 배경이 없이 양자역학이 무엇인지를 이해하고자 이 책을 들 수는 없다. 그러니 이 책을 읽고자 집어 든 나는 적어도 양자역학이 무엇인지 이해하고자 하는 마음이 없지는 않다고 할 수 있지만, 절대로 그게 중요한 선택의 이유는 아니었던 셈이다. 그것 말고도 다른 것을 더 기대했고, 그리고 그건 상당 부분 충족되었다고 볼 수 있다.

예상대로 양자역학을 온전히 다 이해할 수 없었고, 등장하는 인물들이 펼치는 현란한 논리와 막대한 수학을 거의 이해할 수도 없었다. 그럼에도 책을 재미있게 읽을 수 있었단 얘기다. 비록 약간의 인내심은 필요했지만 말이다.

내용 자체를 제대로 이해하지 못하는데도 재미가 있었다니 이게 어찌된 일인가?

그 이유를 몇 가지 찾아보면 이렇다.

우선 구성이다.

『퀀텀스토리』는 양자역학의 19세기 말부터 21세기 초까지의 역사를 천편일률적으로, 재미없게 나열하고 있지 않다. 물론 거의 연대순으로 소개하고 있지만(거꾸로 돌아가는 경우도 있다), 그 양자역학을 둘러싼 논쟁의 역사들을 하나의 장면, 장면으로 나타내고 있다. 즉 각 장(chapter)들을 연극이나 영화의 scene처럼 시간과 장소, 그리고 주요 인물을 제시하면서, 그 시기, 거기에서 그들이 무엇을 생각하고, 무엇을 주장했으며, 무슨 일을 했는지를 소개하고 있다(예를 들면, 이런 식이다. ‘필생의 역작-1900년 12월, 베를린/막스 플랑크’, ‘에로틱한 대사건-1925년 크리스마스, 스위스 알프스/에르빈 슈뢰딩거’). 그 장면, 장면들은 다채롭다. 과학자의 침실이 되기도 하고, 연구실이 되기도 한다. 호텔에서 열리는 학회장이 되기도 하고, 그 학회가 열리는 호텔방이 되기도 한다. 어느 경우엔 휴양지가 되기도 하고, 그 휴양지의 산책길이 되기도 한다. 그리고, 전세계를 종횡무진 날아다닌다. 주로는 유럽의 어느 도시들에서, 미국의 도시들로 점차 옮겨오지만, 마치 유럽과 미국을 양자역학을 통해 여행하는 기분이다. 그래서 양자역학의 역사를 그대로 따라가면서 장면들을 떠올리며 흥미롭게 볼 수 있도록 배치하고 있다. (아인슈타인이 손을 들고, ‘난 그렇게 생각하지 않느데...’. 이런 장면이 상상된다고 생각해보라.)

그리고, 『퀀텀스토리』는 당연히 양자역학을 만들어내고 발전시킨 이들의 펼친 논리와 업적을 뼈대로 하고 있지만, 그들의 고민과 알력 등이 절대 과하지 않게 양념처럼 들어가 있다. 만약에 이해 힘든 양자역학의 수학과 논리를 덜어내고, 말랑말랑한 에피소드 중심으로 갔으면 어땠을까? 아마도 쉽게 읽을 수 있었을 것이다. 그다지 인내심이 필요하지도 않았을 것이다. 하지만 읽는 즐거움은?

지나치지 않게, 살짝 친 양념은 책을 읽는데 흥미를 더하면서 저자가 본래 전하고 싶었던 내용을 전달하는 데는 전혀 소홀하지 않았다. 저자는 양자역학을 제대로 알려면 그것을 만든 사람부터 알아야 한다고 했다. 그러나, 이 책은 양자역학을 만들어 낸 이들의 보편적인 전기로 전락하지 않고, 양자역학과 과학자 사이의 관계가 적절히 조화를 이루고 있다.

그러나 뭐니뭐니해도 『퀀텀스토리』는 내용이 충실하다. 여기서 말하는 내용은 양자역학이라는 고차원의 학문 분야의 논리를 전달한다는 의미가 아니다(물론 내가 그렇다고 여겨진다는 의미다). 양자역학이라는 물리학이 말하고자 하는 것이 무엇인지를, 어떤 고투를 겪으면서 발전했는지를 충실히 설명하고 있다는 말이다.

그것은 또한 과학이 어떤 경로를 거치는지를 과학을 업으로 삼지 않는 이들에게, 아니 과학을 업으로 삼는 이들에게도 설득력 있게 보여주고 있다고 생각한다. 과학이 어떤 이론을 제시하고 그게 받아들여지면 그게 진리처럼 여겨지지만, 절대 그렇지가 않다. 그것은 항상 도전받고, 강화되고, 뒤엎어지기도 한다. 엄청난 수준의 수학적 논리로 무장한 양자역학을 두고 그게 옳으니, 그르니, 수많은 천재들이 다투고, 협력하는 모습을 보면서 과학이 이루어지는 메카니즘을 생생하게 살펴볼 수 있지 않나 싶다. 그리고 그 모습을 지켜보는 것이 이 책이 가지는 가장 큰 장점이지 않나 싶다.

양자역학을 둘러싼 백여 년의 장면들에는 (적어도 내가 보기엔) 수많은 천재들이 등장하고 있다. 막스 플랑크, 아인슈타인, 맥스웰, 하이젠베르크, 파인만, 슈뢰딩거, 스티븐 호킹, 힉스 같은 이름이 낯이 익은 슈퍼스타도 있고, 이름들이 낯이 선 인물들도 있다. 그들이 무엇을 보고자 이 복잡하고, 난해한 학문 속으로 뛰어들었을까를 생각해본다. 그들이 알고 싶은 것은 무엇이었을까? 그들은 이 세상이 어떻게 이루어져 있는지를 보고 싶어 했다. 저 끝, 가장 근본적인 모습, 가장 근본적인 작동 원리를 파헤치고 싶어했다. 그런데, 그들이 알고 싶어했고, 파헤치고 싶어했던 것은 철학의 것이기도 하다. 그래서 당연하게도 『퀀텀스토리』에도 철학적 논의가 불쑥불쑥 튀어나오곤 한다. 그런데, 그게 난데없지 않고, 또 다른 철학처럼 소용없어 보이지도 않고(철학이 소용없다는 얘기는 아니다), 흥미롭고, 왜 근본적인 문제가 근본적인지는 깨닫게 한다. 그게 이 책의 또 하나의 매력이기도 하다.

* 이 책에는 한국인 물리학자가 두 명 등장한다. 바로 이휘소 박사와 한무영 교수다. 한무영 교수는 지금도 듀크대학교에 계신 걸로 안다.

(2014. 3) 

   양자역학, 단어를 듣기만 해도 머리가 복잡하고 어지럽다. 그런대도 묘한 끌림이 있다. 

  우리에게 과학의 의미는 무엇일까? 통상 과학적이라는 의미는 논리적, 합리적이라는 의미를 내포하는 듯 싶다. 상대성이론과 더불어 양자역학은 현대물리학에서는 빼놓을 수 없는 주제일 것이다. 잘 이해는 못해도 상대성이론의 매력은 그 아름다움에 있는 것 같다. 인간의 감각은 뉴튼의 고전물리학처럼 절대공간, 절대시간이 더 익숙한데 눈에 보이는 3차원 공간 그리고 짹깍짹깍 지나가는 시간이 늘 동일한 절대적인 것이 아니라는 점, 공간과 시간이 같이 취급될 수 있다는 점, 중력에 의해 공간이 휘는 현상 등은 내가 느끼는 시간과 공간을 좀 더 다른 방향에서 생각해 보게 한다. 그렇지만 사실 개념자체는 빙글빙글 어지럽다. 

  한술 더떠서, 양자역학은 슈뢰딩거의 고양이처럼 관측전에는 그 상태를 알 수 없다는 점은 인간이 관측(인지)하기전에는 쉽게 말해 yes/no가 50:50의 확률로 분포한다는 점, 멀리 떨어져 있는 쌍을 이루는 광자간에 한쪽을 관측하면 다른 한쪽에 즉각적인 영향을 주는 현상은 우리의 상식에는 정말 위배된다. 아무도 없는 숲에서 나무가 쓸어지면(즉 관측자가 아무도 없으면) 쿵하는 소리가 날까라는 질문은 우문처럼 느껴지지만 그야말로 양자역학의 수수께기를 담고 있는 질문이다. 세상이라는 것의 본질은 우리가 알 수 없는 것이고 다만 현상을 관측하는 것뿐이고 우리가 보지 못하고 느끼지 못하는 부분이 있을 수 있다는 이야기가 된다. 하긴 인간은 모든 것을 공간과 시간이라는 안경이 아니면 볼 수 없으니 일면 타당한 이야기가 된다. 과학이라는 이름하에 확률로 이야기해야 하니 과학과 형이상학의 구분조차 모호해질 수 밖에 없고 그래서인지 아인슈타인은 끝까지 "신은 주사위놀이를 던지지 않는다"는 말로 양자역학을 탐탁치 않게 생각했나 보다.

  자연을 이루고 있는 4가지 힘을 통합하려는 노력은 위대하면서 한편으로는 이것이 무엇을 의미하게 될 것일까하는 생각도 해보게 된다. 흔히들 말하는 신의 입자라는 힉스입자의 발견과 대통합이론을 통해 자연과 우주는 신의 섭리가 아닌 일정한 법칙에 의해 움직인다는 것을 보이고 싶은 것일까? 이것저것 세상에 관여하는 인격신을 부정한다고 신의 존재 자체를 부정할 수 있는 건 아닐 것이고 그건 불가지론적 문제일 듯 싶다. 이야기가 좀 빗겨나갔지만 이처럼 현대물리학은 의미심장한 것들을 많이 내포하고 있기에 그 결과물이 관심을 끌 수 밖에 없다.

   그럼 이 책이 다른 현대물리학 책과 어떻게 다를까? 

   이 책의 묘미는 그런 역사적인 과정상에서 얼마나 많은 과학자들이 이론을 앞에 두고 서로 토론하고, 이견으로 갈등하고, 두뇌를 극한으로 몰아가면서 경쟁했는지의 이야기를 들려주고 있다. 예술혼만이 위대한 것이 아닌 이 과학자들의 지칠 줄 모르는 끈기, 그리고 사고의 한계에 대한 도전을 보면서 정말 스펙터클하다는 느낌을 받는다. 예술도 한 시대의 흐름속에서 상호간 영향을 주지만 과학만큼 서로가 큰 영향을 주는 것도 없을 듯 싶다. 

   우리가 과학책에서 접했을 만한 현대물리학의 거장들은 총 출동하는 현대물리학자들의 어벤져스 시리즈물처럼 볼거리 풍성하고 많이 주인공이 등장하지만 산만하지 않고 양자역학이라는 줄기에 잘 매어져 있다. 작가가 비교적 쉽게 풀어쓰려고 노력하는 모습을 많이 보게 되지만 이론적인 설명에서는 좀 지루함을 느낄 수도 있다. 그러나 전반적으로 현대물리학의 흐름을 한번에 꿰뚫고 그리고 재미있게 볼만한 책으로는 강추하고 싶다.

4/20/2015

좋은 책입니다. 내용도 꽉 차있고, 양자역학의 시작부터 현재까지

꼼꼼하게 말해주지만, 뭐랄까, 저는 양자역학의 개요에 대해 교양으로 알아보고자

이 책을 집었는데, 상당히 어려웠습니다. '양자역학이 뭐야?' 라는 시각으로 다가오신다면

이 책은 썩 좋진 않다고 생각합니다. 과학사에 대한 전반적인 이해와 지식이 있는 분들에게

권합니다. 어찌되었든 한번쯤은 읽어볼 만합니다.

짐 배것 저자가 쓴 퀀텀스토리는 양자역학에 대해 다룹니다. 

제목에서 '퀀텀'은 영어로 양자라는 뜻입니다. 양자역학은 많이 들어본 단어이지만 정확히 뭔지 잘 모르기도해서 구매하게 된 책인데 내용이 마냥 쉽지만은 않습니다. 

양자와 얽힌 여러 사건과, 해석에 대한 분분, 그리고 과학자들의 논쟁까지 담겨있어 결코 쉬울수가 없긴합니다. 하지만 책 제목인 '퀀텀스토리'답게 양자역학에 대한 모든 것을 담았다고 할 수 있어서 양자역학에 대해 알고싶다면 이 책 한권으로도 충분하지 않을까 싶습니다.
마지막 7장에서 다루는 양자적 우주론에서는 초끈이론과 시간과 공간등 현대과학 이론까지 담겨있기 때문에 이 책 한권으로 읽기에 정말 좋다고 생각합니다.