양자물리학은 어떻게 우리의 세계 개념을 바꾸었을까?

슈뢰딩거의 고양이는 살아 있는 동시에 죽어 있다!

‘슈뢰딩거의 고양이’ 사고 실험으로 양자물리학이 대중화되면서, 기존의 모든 확실성을 날려버리고 실제 세계를 되찾게 되었다. 양자 세계에서는 모든 것이 확률이고 가상의 파동일 뿐이며, 물질은 끝없는 재창조 과정의 일시적인 진동일 뿐이다. 양자물리학은 스마트폰 화면 위에서 손가락을 움직일 때처럼 일상 속 거의 모든 행위에 존재한다. 양자물리학이 없다면 내비게이션, 초정밀 의학영상, 보안통신기술도 없으며, 언젠가 당신이 우주여행을 떠난다면 양자물리학에 의해 탄생한 장비와 함께하게 될 것이다.

샤를 앙투안이 안내하는 양자물리학의 기묘한 세계에 함께 빠져보자.

우리가 미처 몰랐던 양자물리학

아인슈타인으로 대표되는 ‘현대물리학’에서 에르빈 슈뢰딩거는 낯선 존재처럼 여겨질지도 모른다. 슈뢰딩거는 학문적 동지이자 매우 가까운 친구였던 천재적인 물리학자 아인슈타인에 가려져 있었지만 슈뢰딩거의 모든 생애와 연구는 자신이 발견하고 설계한 물리학의 세계와 닮아 있다. 

양자물리학의 탄생을 마주했던 물리학자들 중 한 명이었던 슈뢰딩거는 거의 모든 핵심 단계에 함께했다. 그는 양자물리학의 양대 기둥이라 여겨졌던, 하이젠베르크, 보른, 요르단의 ‘행렬역학’과 드브로이의 연구에 기초해 자신이 정립한 ‘파동역학’을 종합하여 정리했다. 아인슈타인과 함께 양자 얽힘이라는 기본 개념의 도입을 반박하고 양자물리학의 표준 해석을 비판한  ‘죽어 있는 동시에 살아 있는 고양이’도 슈뢰딩거의 사고 실험에서 탄생했다. 그는 양자물리학과 일반상대성이론을 통합할 ‘초이론’에 대해 끈질긴 연구를 이어나갔고 과학과 영성의 관계와 철학에도 몰두했다. 그가 만든 슈뢰딩거방정식의 해를 기초로 오늘날 주요 기술 분야에 양자물리학이 적용되고 있으며 양자생물학이라는 혁명적 분야로의 새로운 길이 열리기도 했다. 

양자물리학은 미시 세계의 탐험자들에게만 신비로운 광채를 보여주는 숨겨진 아름다움으로만 존재하는 것이 아니다. 우리가 의식하지 못하지만 양자물리학은 일상 속 거의 모든 행위에 존재한다. 이를테면 스마트폰 화면 위에서 손가락을 움직일 때, 컴퓨터 키보드를 두드릴 때처럼 일상 속 거의 모든 행위에 존재한다. 양자물리학이 없다면 집적회로와 플래시메모리도, 내비게이션, 초정밀 의학영상, 보안통신기술도 없다. 언젠가 당신이 우주여행을 떠난다면 양자물리학에 의해 탄생한 장비와 함께하게 될 것이다.

슈뢰딩거는 모든 종류의 관습을 거부한 자유로운 정신의 소유자였고 인간관계와 삶의 방식을 선택할 때도 마찬가지였다. 그의 파격적인 과학적 접근 방식은 당시의 신념을 뒤흔들고 당대의 과학에 깊은 영향을 끼쳤다. 그의 통찰력을 간파하기 위해 충분한 시간이 흐른 지금, 그의 과학 및 철학 연구는 끊임없이 재발견되고 있다. 친숙한 방식으로 우리를 안내해줄 저자 앙투안과 함께 슈뢰딩거의 비범한 세계로 떠나보자. 

프롤로그

1장  여행의 서막

2장  빛 그리고 빛의 두 얼굴

3장  양자도약과 확실성의 종말

4장  모든 것은 확률파동일 뿐이다

5장  양자 측정, 여러분은 방금 이 책을 바꿔버렸다!

6장  슈뢰딩거와 그의 고양이는 양자물리학의 핵심

7장  스핀, 정체성의 상실, 물질과 빛

에필로그

용어 해설

참고문헌