양자 불가사의(자연과학총서 1)(양장본 Hardcover)

캘리포니아공대(UCLA) 물리학과의 인기 교양 강좌!



이 책『양자 불가사의』는 산타크루즈 소재 캘리포니아공대 물리학과에서 개설한 인기 교양 강좌를 책으로 엮어낸 것이다.

수식數式을 사용하지 않으면서도 물리학의 골격을 이루는 개념들을 명료하게 설명하는 저자들의 탁월한 능력이 돋보인다. 또한 이 책은 난해하기로 정평이 난 양자이론의 주요 내용들을 익살스러운 비유와 우화를 통해 은유함으로써 흥미롭게 접근하는 장점을 갖추고 있다. 그럼에도 논쟁을 유발하는 주요 쟁점들에 대해서는 이해를 뒷받침하는 도표와 그림을 제시하면서 끝까지 논리 추적을 감행한다. 사실 이 책에서 물리학자들이 전개하는 추론의 향연은 논리학 교과서를 무색케 할 만큼 눈부시다.

이 책은 이제까지 물리학이 이룬 학문적 성과를 조명하고, 미래의 물리학 연구의 방향을 탐색하는 나침반의 역할을 다할 것으로 생각된다.

해박한 지식으로 철학과 인문학을 넘나드는 물리학의 역사 강의는 밀쳐놓았던 현대인들의 세계관을 투명하게 재조명함으로써 사유의 숲으로 독자들을 안내한다.



인식 능력의 한계를 탐색하는 물리학자들의 고뇌가 담긴 책



영국의 시인 알렉산더 포프는 이렇게 말했다.

"자연과 자연법칙들은 어둠 속에 숨어 있었네.

신께서 말씀하시길 뉴턴이 있으라 하시니 모든 것이 밝아졌네."



뉴턴의 고전 물리학은 자연의 운동 법칙을 완벽하게 설명했고, 모든 지적 활동의 패러다임이 되었다. 사회학이라는 용어를 처음 사용한 오귀스트 콩트는 사회학을 사회적 물리학이라고 칭했고, 인간이 세계의 변화를 완전하게 알 수 있으리라는 확신은 학문의 모든 분야로 확산되었다. 다윈의 진화론, 프로이드의 심리학, 애덤 스미스의 보이지 않는 손과 국부론, 마르크스의 자본 분석 등은 뉴턴 물리학의 다양한 유비추론의 결과들이다.

뉴턴 이래의 고전물리학은 우리에게 세계관을 선사했고, 산업혁명을 촉발시켜 우리의 삶을 바꿔놓았다. 뉴턴식 관점은 우리가 물려받은 지적 유산이며, 일상적 상식의 바탕이기도 하다. 우리는 그 관점을 벗어나기 어렵다.

­본문 중에서



그러나 양자역학은 고전물리학의 토대인 물리적 실재를 부정한다.



아인슈타인이 정말로 못마땅하게 생각한 것은 양자이론이 물리적 실재를 부정한다는 점이었다. '나는 내가 달을 보지 않을 때에도 달이 거기에 있다고 생각하고 싶다'라는 아인슈타인의 말은 그의 진지한 반발을 간결하게 표현했다. 아인슈타인은 관찰자에 대해 독립적인 실제 세계를 옹호했지만 혁명에 대한 마음은 열려 있었다. 그는 이렇게 썼다.

"실제 세계가 어떤 지각 행위에 대해서도 독립적으로 존재한다는 전제는 물리학의 기본이다. 그러나 우리는 이 전제가 옳은 것인지는 알 수 없다." ­본문 중에서



우리의 관찰이 원자의 물리적 실재를 창조하는 것이며, 더 나아가 그 원자의 과거 역사까지 창조한다고 양자이론은 말한다. '슈뢰딩거의 고양이'는 이러한 주장에 대한 역설적인 반론의 사고실험이다.

그러나 양자이론은「EPR」논문을 비롯한 수많은 문제 제기에도 불구하고, 객관적인 실험에 의해 사실로 밝혀졌으며, 이제까지 잘못된 예측을 단 한 번도 내놓지 않았다. 또한 세계 경제의 1/3을 이루는 상품들이 양자이론의 성과로 생산되고 있다.

오늘날 우리는 실제 적용과 물리적 탐색의 결과 양자이론을 받아들일 수밖에 없었으며 이로 인해 뉴턴식 세계관에 근본적인 결함이 있음을 알게 되었다.

우리는 이 세계에 대해 어디까지 알 수 있고, 우리가 알고 있다고 믿는 그 사실들은 정말 진실일까? 양자역학은 이제까지 우리가 이룬 지적 성과와 세계관에 대한 근본적인 회의를 불러일으킨다. 다가오는 미래에 양자 물리학은 우리의 세계관에 어떤 충격을 가할 수 있을까?



양자 불가사의를 명료하게 설명하는 이 책은 전문적인 물리학 지식 없이도 이해할 수 있다. 관찰이 관찰 대상에 신비한 영향을 미치며, 물리학이 의식과 만난다는 논란을 불러일으키는 양자이론의 주제를 다루는 이 책은 우리의 상상력을 자극한다.

깊은 의미에서 대상과 인식의 문제를 이해하는 것은 흥미로우면서도 비판적인 논쟁의 분야이다. 우주와 인간의 삶 그리고 과학의 신비에 대해서 설명을 해주는 놀라운 책이다.

­찰스 타운즈(물리학자, 노벨상 수상)



양자 불가사의는 실험에 의해서 증명되는 논란의 여지가 없는 양자이론으로부터 발생한다.

그러나 이에 대한 다양한 해석들은 수많은 논쟁에도 불구하고 물리학과 의식의 만남을 말한다. 더 나아가 이 책의 저자들은 인간과 우주에까지 논리를 확장하여 인간원리의 개연성을 탐색한다.

­미국물리학회지 Physical Review Focus

2판 서문



1 '도깨비 같다'라는 아인슈타인의 그 말을 그땐 몰랐었네

2 넥 아네 폭 방문-양자 우화 한 편

3 우리의 뉴턴식 세계관-보편적인 운동 법칙

4 뉴턴 이후의 고전물리학 전체

간주곡-만나서 반가워요, 양자역학

5 왜 물리학은 양자를 받아들일 수밖에 없었나

6 슈뢰딩거 방정식-새로운 보편 운동 법칙

7 이중 슬릿 실험-관찰자 문제

8 감추고 싶은 비밀

9 우리 경제의 3분의 1

10 멋지고도 멋진 코펜하겐

11 말도 많고 탈도 많은 슈뢰딩거 고양이

12 실재하는 세계를 찾아서-「EPR」

13 도깨비 같은 작용 -벨의 정리

14 시험 형이상학

15 이게 뭐지?-양자 불가사의에 대한 해석

16 의식이라는 미스터리

17 미스터리와 불가사의의 만남

18 의식과 양자적 우주



옮긴이의 말

용어해설

참고문헌

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브루스 로젠블룸 저자 브루스 로젠블룸(Bruce Rosenblum)은 뉴욕대학 물리학과를 졸업하고 컬럼비아대학에서 박사학위를 받았으며, 미국 캘리포니아 대학교 물리학 교수를 역임하였다. 그는 분자물리학에서 생물물리학에 이르기까지 다양한 연구를 계속하였다. 또한 정부의 기술산업과 정책 문제에도 폭넓게 관여해 왔으며, 양자역학의 근본적인 쟁점들을 연구하고 있다.