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실재란 무엇인가 : 양자물리학의 의미를 밝히는 끝없는 여정
애덤 베커, 황혁기 ㅣ 승산 ㅣ What Is Real?
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2022년 02월 24일
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464page/155*225*30/690g
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9788961390804/8961390805
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  • 21세기는 양자기술시대다. 양자물리학은 오늘날 우리가 살아가는 실제 세계에 큰 영향을 준다. 이런 흐름에 맞춰, 일찍이 도서출판 승산에서는 로저 펜로즈(2020년 노벨 물리학상 수상)의 『실체에 이르는 길 1,2』(2010)에서, 물리학자의 시선에서 본 ‘우주의 실체’를 독자들에게 소개한 바 있다. 『양자우연성』(2015)에서는 양자물리학의 최신 발전상을 살펴보았다. 『실재란 무엇인가』는 앞선 탐구의 일환으로, ‘실재’를 둘러싼 양자물리학의 역사와 그 뒷배경을 흥미진진하게 풀어낸다. 양자물리학에서 말하는 기이한 효과를 왜 일상에서는 보지 못할까? 저자 애덤 베커는 간단한 질문에서 시작하는 한편, ‘실재’를 둘러싼 쟁점을 소개한다. 그 과정에서 양자물리학 해석의 주류인 ‘코펜하겐 해석’에 맞서 소신을 굽히지 않은 데이비드 봄, 휴 에버렛, 존 스튜어트 벨과 같은 물리학자들의 일화를 다룬다. 나아가 물리학에 국한하지 않고 “역사적이고 철학적인 배경지식”이 ‘실재’를 탐구하는 과정에서 얼마나 중요한지 역설한다. 애덤 베커는 40명이 넘는 물리학자, 철학자, 사학자들과 심도 있는 토론을 하고 인터뷰를 나눈 내용을 바탕으로 양자물리학의 역사를 새로운 관점에서 조망했다. 『실재란 무엇인가』는 비범한 재능과 성실함을 갖추었지만 현실에 발 딛고 있었다는 점에서는 지극히 인간적인 물리학자들의 이야기이자, 주류 의견에 반론을 제기하고 “실재란 무엇인가?”라는 커다란 질문을 던지기를 두려워하지 않았던 양자 이단아들의 이야기다.
  • 들어가며 프롤로그 1부 진통제 철학 1장 만물의 측정 기준 2장 문제성 덴마크 고유상태 3장 길거리 싸움 4장 맨해튼의 코펜하겐 2부 양자 이단아들 5장 유배된 물리학 6장 또 다른 세계로부터 나타나다 7장 과학에서 가장 심오한 발견 8장 천지간에는 수없이 많은 일이 3부 위업 9장 언더그라운드의 실재 10장 양자 스프링 11장 코펜하겐 대 우주 12장 터무니없는 행운 부록 가장 이상한 실험에 관한 네 가지 관점 감사하는 말 역자후기 사진과 그림 출처 후주 참고문헌 찾아보기
  • 양자물리학에 해석이 필요한 까닭은, 양자물리학의 이론으로 세상을 설명하는 바가 명료하지 않기 때문이다. 양자물리학에서 다루는 수학은 낯설고 난해하며, 그 수학과 우리가 사는 세상 사이의 연관성을 찾기도 쉽지 않다. 이는 양자물리학이 밀어낸 뉴턴물리학과 극명히 대비된다. (23쪽) 보어에 따르면 “양자 세계가 없기 때문”에 양자 세계의 이야기라는 것도 없다. “양자 물리학적 서술은 추상적일 뿐입니다.” 이런 서술로 양자 사건이 일어날 확률을 예측하는 일 외에는 아무것도 할 수 없다. 양자 물체가 우리를 둘러싼 일상 세계와 같은 방식으로 존재하지 않기 때문이다. 하이젠베르크가 말한 대로, “객관적인 실세계를 이루는 가장 작은 구성 요소들이, 돌이나 나무가 관측과 무관하게 존재하는 것처럼, 객관적으로 존재한다는 생각은 불가능하다.” (32쪽) 보어 모형에서는 전자들이 허용된 궤도군을 따라서만 움직인다. 허용된 보어의 궤도 사이에는 전자가 결코 있을 수 없었지만, 한 궤도에서 다 른 궤도로 뛰어넘는 것은 가능했다. 각 궤도는 서로 다른 에너지에 해당하 며, 전자가 궤도 사이를 뛰어넘을 때는 전자의 에너지가 변한 양에 해당하는 빛을 방출하거나 흡수하여, 실험실에서 보이는 스펙트럼이 나온다. 이 런 특정 에너지의 불연속적인 도약을 ‘양자’라고 했는데 이는 ‘얼마나 많은지’를 뜻하는 라틴어에서 유래한 표현이었다. 이로써 원자 세계의 새로 운 과학을 ‘양자물리학’이라 부르게 되었다. (43쪽) 1935년 아인슈타인은 두 명의 동료 보리스 포돌스키와 네이선 로젠과 함께, 「물리적 실재성에 대한 양자역학적 기술은 완전하다고 간주할 수 있는가」라는 도발적인 제목으로 논문을 발표했다. 저자들 이름의 첫 글자를 따서 ‘EPR 논문’이라고 부르는 이 논문은, 보어와 벌인 결판에서 아인슈타인이 마지막으로 몸부림친 시도로 종종 묘사된다. 하지만 진실은 복잡할 뿐 아니라 훨씬 더 흥미롭다. (86쪽) 물리적 이론과 조화로운 세계상은 이론의 중요한 한 축을 담당한다. 예측 결과가 동일하더라도 두 이론이 세상을 그리는 구도는-우주의 중심에 태양이 아닌 지구를 놓는 것처럼-서로 판이하게 다를 수도 있다. 이런 그림은 과학을 일상적으로 실천하는 과정에서 많은 영향을 끼친다. (151쪽) 쿤은 과학의 진보라고 하면 떠오르는 전체적인 그림이, 훈련 중인 물리학자로서 수업에서 접한 만화 같은 그림이 틀렸다는 사실을 알게 되었다. 과학은 성공적인 이론에 다른 이론을 쌓아가는 방식으로 진보하지 않았다. 훨씬 복잡하고 미묘했다. (249쪽) 놀랍게도 독립적으로 발전한 끈 이론과 인플레이션 이론은 모두 공통된 결론을 가리키는 듯하다. 바로 독립적인 우주가 엄청나게 많다는, 멀티버스가 존재한다는 귀결이다. 인플레이션 이론에 따르면 우주는 ‘영구 인플레이션’을 벗어날 수 없다. 인플레이션이 우주의 한 부분에서 끝나면 다른 부분에서 계속 이어지며 인플레이션이 없는 우주의 “거품들”은 인플레이션이 일어나는 영역에서 계속 나타난다. (345쪽) 하지만 전후 미국에서는 머리 좋은 학생들이 철학 수업에서 불청객 한번 되어 보지 않고서도 유치원부터 최상위 대학교의 물리학 박사 학위를 통과하는 내내 아무런 걸리적거림도 느끼지 못했고, 상황은 현재도 별반 다름없다. (366쪽)
  • 애덤 베커 [저]
  • 로렌스 버클리 국립연구소의 과학 작가로, 뉴욕타임즈, BBC, NPR, 《사이언티픽 아메리칸》, 《뉴 사이언티스트》를 비롯한 여러 매체에 기고했다. 미시간 대학교에서 천체물리학 박사 학위를 받았고 캘리포니아주에 거주한다.
  • 황혁기 [저]
  • 포스코 출연 연구소 RIST(Research Institute of Industrial Science & Technology)에서 지능형 솔루션을 연구하는 데이터 과학자로, 양자컴퓨팅과 양자중력이 영원한 탐구생활의 일대 화두다. 본서에도 등장하는 노벨 물리학상 수상자(2020) 로저 펜로즈 교수의 지도로 양자중력론과 수리물리학을 전공한 뒤 유럽입자물리학연구소(CERN)의 영국 공동연구단에서 경험을 쌓으면서 실재하는 데이터와 본격적으로(‘비국소적으로’) 얽히는 여정을 시작했다. 이후 삼성서울병원, 우리/NH(구 LG)투자증권 등을 거치는 사이사이, 『딥 다운 씽즈: 숨막히게 아름다운 입자물리학의 세계』(승산), 『천재: 리처드 파인만의 삶과 과학』(승산), 『기도합주회』(공역, 부흥과개혁사), 『Mac OS ⅹ 비밀 매뉴얼』(공역, 한빛미디어), 『생생한 게임 개발에 꼭 필요한 기본 물리』(한빛미디어)를 옮겨 펴냈다.
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