양자 논쟁의 중심에서 (솔베이 회의와 세기의 지성들 | 양장본 Hardcover)

양자 논쟁의 중심에서 (솔베이 회의와 세기의 지성들 | 양장본 Hardcover)

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Description
양자역학은 어떤 동기와 맥락에서 태동했는가
아인슈타인과 보어, 세기의 대논쟁.
만약 아인슈타인이 틀렸다면?
그가 양자역학을 두고 벌인 치열한 논쟁의 결말은 무엇이었을까.
솔베이 회의에서 맞부딪힌 물리학자들의 사상은
곧 양자 혁명의 서사가 되었다.

아인슈타인, 보어, 하이젠베르크, 슈뢰딩거… 양자역학의 탄생과 발전을 둘러싼 당대 천재 물리학자들의 치열한 논쟁의 순간들을 추적하다

2025년은 유네스코가 선포한 세계 양자과학기술의 해이다. 하이젠베르크가 양자 이론을 행렬역학으로 정리한 지 100주년이 되는 해이며, 반도체와 레이저 등 물질과 정보통신기술 하드웨어 분야에 양자물리학이 일궈낸 1차 양자혁명을 기념하면서, 한편으로는 양자컴퓨터, 양자통신, 양자센싱 등 현재 진행 중인 2차 양자혁명이 앞으로 100년 동안 인류에게 가져올 풍요에 대한 기대를 담아 그러한 선포를 한 것이다.

1925년부터 1927년까지의 시간은 현대 물리학 역사에서 결정적인 순간이었다. 1925년 여름, 하이젠베르크는 북해의 외딴 섬 헬골란트에서 양자역학의 첫 번째 형태인 행렬역학을 창안했고, 이듬해 슈뢰딩거는 파동방정식을 발표하여 또 다른 이론 체계를 제시했다. 1927년 하이젠베르크의 불확정성 원리가 더해지면서 양자역학은 본격적인 기초를 갖추게 된다. 이어 1927년부터 1932년 사이 불과 5년 동안 양자역학은 눈부시게 발전하며 현대 물리학의 근간을 형성했다.

이후 양자역학은 단순한 학문적 성취를 넘어 인류 문명을 지탱하는 힘으로 자리 잡았다. 오늘날 세계 경제의 3분의 1 이상이 양자역학을 토대로 한 과학기술에 의존한다고 해도 과언이 아니다. 트랜지스터의 발명, 레이저, 자기공명영상(MRI)과 같은 기술은 모두 양자 이론에서 비롯된 성과다. 그리고 21세기, 세계 강대국의 경쟁은 과학과 기술을 둘러싼 새로운 패권 경쟁으로 이어지고 있으며, 그 최전선에는 양자 정보과학기술이 자리하고 있다.

이 책은 ‘솔베이 물리학 회의’를 중심으로, 양자역학이 태동하고 발전해 온 여정을 치밀하게 복원한 지식교양서다. 1911년 제1차 회의부터 1939년 제8차 회의까지, 아인슈타인, 보어, 플랑크, 하이젠베르크, 슈뢰딩거, 디랙 등 당대 최고의 천재들이 한자리에 모여 벌였던 치열한 논쟁을 생생히 그려내며, 그들의 사유가 어떻게 현대 물리학과 양자정보과학의 기초를 다졌는지 탐구한다.
특히 저자는 솔베이 회의의 공식 회의록과 물리학자들 사이의 편지를 인용하여 독자로 하여금 마치 그 자리에 함께 앉아 있는 듯한 몰입감을 선사한다. 단순한 과학사 서술을 넘어, 과학자들의 인간적 고뇌와 시대의 지적 긴장을 드라마틱하게 보여준다.

21세기의 양자정보과학은 새로운 세대의 도전을 요구한다. 양자역학의 역사가 보여주듯, 미지의 영역은 언제나 과감하고 열린 사고를 필요로 한다. 저자는, 쉽지 않은 내용을 다루지만 가능한 한 일반인들이 이해할 수 있는 방식으로 서술했다고 말한다. 특히 이 책이 미래의 과학자와 청소년 독자들에게 양자정보과학과 기술에 대한 탐구의 동기와 영감을 줄 수 있기를 바란다는 희망도 덧붙였다.

제1장에서는 20세기 초, 전환기를 맞은 물리학의 풍경을 살펴본다. 양자 물리학의 태동과 함께 현대 물리학의 또 다른 축인 아인슈타인의 상대성이론의 성립 과정을 조망하며, 새로운 개념의 등장을 요구하던 시기의 과학자들의 모습을 보여준다.

제2장에서 제4장까지는 1910년 전후로 양자 개념이 어떻게 받아들여졌는지, 원자보다 작은 미시 세계의 구조를 설명하는 데 어떻게 적용되었는지를 다룬다. 보어의 원자 모형과 고전 양자론을 중심으로, 솔베이 회의라는 특별한 학술 무대를 통해 물리학자들의 논의와 충돌을 담아낸다.

제5장에서 제7장은 양자역학이 정립되는 과정에서 벌어진 치열한 경쟁과 관점의 대립을 조명한다. 특히 젊은 물리학자들의 창의적인 이론과 이를 둘러싼 해석 논쟁, 그리고 보어와 아인슈타인 사이의 유명한 양자 대논쟁을 상세히 다룬다. 이 논쟁은 단순한 과거의 사건이 아니라 오늘날 양자 정보과학기술의 뿌리가 되었다.

마지막 제8장에서는 오늘날 뜨거운 관심의 대상이 된 양자 얽힘과 그것을 둘러싼 논쟁의 핵심 내용을 다룬다. 오랫동안 철학적 사유의 대상에 머물렀던 양자 얽힘이 실험으로 검증되면서 양자정보과학이라는 새로운 학문과 기술의 영역이 열리게 되었음을 살펴본다.
저자

윤종걸

저자:윤종걸
서울대학교자연과학대학물리학과를졸업하고서울대학교대학원에서물리학(고체물리학)박사학위를받은후수원대학교물리학과교수및수원대학교대학원장을역임했다.강유전체의상전이현상과물성,산화물반도체박막연구와차세대메모리소자개발을위한기초연구를수행하면서NatureNanotechnology를비롯한세계적학술지에140여편의논문을발표했다.저서로는『강유전체:물성과응용』(서울대학교출판부,2017,공저),『과학의창으로본생각과논리의역사』(한울엠플러스,2022)가있다.현재(주)쿼드의연구소장으로양자소자개발연구를수행하고있다.

목차

추천의글
들어가며

제1장파우스트의악마
어느물리학자의죽음│코펜하겐의파우스트│전환기물리학과두개의구름,그리고빛│천재스승볼츠만과에렌페스트│양자역학과상대성이론의태동│에테르와특수상대성이론│아인슈타인과에렌페스트│레이던대학교의로렌츠와아인슈타인│아인슈타인의일반상대성이론│아인슈타인과힐베르트와의경쟁│일반상대성이론의주요생각과에테르문제

제2장마녀들의안식일집회
절박한작용,플랑크상수│네른스트의솔베이회의제안│초기양자론과솔베이회의│마녀들의안식일집회│제1차솔베이회의의사람들

제3장미시세계의비밀
원자보다작은세계│러더퍼드의원자핵모형│X-선의발견과물리적본질│라우에의X-선회절실험│브래그부자(父子)와X-선결정학│보어가러더퍼드를만나다│보어의원자모형과3부작논문│양자원자와고전양자론의시작│보어의원자이론에대한반향│보어이론의증명

제4장불확실성의시대
지식의참호속에서│전후갈등과아인슈타인│새로운도전들│보어-조머펠트이론과고전양자론의형성│서행변화가설이맺어준에렌페스트와보어의우정│제3차솔베이물리학회의│보어의양자이론과대응원리

제5장양자드라마
젊은천재들과물리학의황금기│보어가아인슈타인을만났을때-대결의서막│보어축제│첫대결의승부│전후갈등속에묻혀버린제4차솔베이물리학회의│드브로이의물질파이론│고전양자론을넘어선샛별,파울리와하이젠베르크│파울리의배타원리│스핀개념의탄생과고전양자론의종말│하이젠베르크의행렬역학│때늦은애욕의분출-슈뢰딩거의파동방정식│디랙의양자역학│파동역학의확률론적해석

제6장양자논쟁
새로운양자역학과양자논쟁│불확정성원리의기원│불확정성원리의해석│보어의자연철학과상보성원리│제5차솔베이물리학회의와양자논쟁│관점의대립│인식론적문제와양자얽힘의탄생│결정론과인과론│보어-아인슈타인논쟁

제7장또다른도전
양자장이론과디랙의바다│아인슈타인의우주와새로운우주관│제6차솔베이회의와아인슈타인의재도전│끝나지않은양자논쟁│광풍이불다│핵물리학의탄생과제7차솔베이물리학회의│중성자와양전자의발견│중성미자

제8장얽힘의수수께끼와양자정보기술
프린스턴의아인슈타인과EPR논문│EPR논문에대한보어의답변│얽힘의등장과슈뢰딩거의고양이│실재와측정의문제,그리고철학적믿음│제2차세계대전과물리학의전환점│숨은변수이론과벨의부등식│두번째양자혁명의씨앗│여러광자의얽힘과양자텔레포테이션│양자르네상스│얽히고연결된우주

참고문헌및논문
찾아보기

출판사 서평

아인슈타인,보어,하이젠베르크,슈뢰딩거…양자역학의탄생과발전을둘러싼당대천재물리학자들의치열한논쟁의순간들을추적하다

2025년은유네스코가선포한세계양자과학기술의해이다.하이젠베르크가양자이론을행렬역학으로정리한지100주년이되는해이며,반도체와레이저등물질과정보통신기술하드웨어분야에양자물리학이일궈낸1차양자혁명을기념하면서,한편으로는양자컴퓨터,양자통신,양자센싱등현재진행중인2차양자혁명이앞으로100년동안인류에게가져올풍요에대한기대를담아그러한선포를한것이다.

1925년부터1927년까지의시간은현대물리학역사에서결정적인순간이었다.1925년여름,하이젠베르크는북해의외딴섬헬골란트에서양자역학의첫번째형태인행렬역학을창안했고,이듬해슈뢰딩거는파동방정식을발표하여또다른이론체계를제시했다.1927년하이젠베르크의불확정성원리가더해지면서양자역학은본격적인기초를갖추게된다.이어1927년부터1932년사이불과5년동안양자역학은눈부시게발전하며현대물리학의근간을형성했다.

이후양자역학은단순한학문적성취를넘어인류문명을지탱하는힘으로자리잡았다.오늘날세계경제의3분의1이상이양자역학을토대로한과학기술에의존한다고해도과언이아니다.트랜지스터의발명,레이저,자기공명영상(MRI)과같은기술은모두양자이론에서비롯된성과다.그리고21세기,세계강대국의경쟁은과학과기술을둘러싼새로운패권경쟁으로이어지고있으며,그최전선에는양자정보과학기술이자리하고있다.

이책은‘솔베이물리학회의’를중심으로,양자역학이태동하고발전해온여정을치밀하게복원한지식교양서다.1911년제1차회의부터1939년제8차회의까지,아인슈타인,보어,플랑크,하이젠베르크,슈뢰딩거,디랙등당대최고의천재들이한자리에모여벌였던치열한논쟁을생생히그려내며,그들의사유가어떻게현대물리학과양자정보과학의기초를다졌는지탐구한다.
특히저자는솔베이회의의공식회의록과물리학자들사이의편지를인용하여독자로하여금마치그자리에함께앉아있는듯한몰입감을선사한다.단순한과학사서술을넘어,과학자들의인간적고뇌와시대의지적긴장을드라마틱하게보여준다.

21세기의양자정보과학은새로운세대의도전을요구한다.양자역학의역사가보여주듯,미지의영역은언제나과감하고열린사고를필요로한다.저자는,쉽지않은내용을다루지만가능한한일반인들이이해할수있는방식으로서술했다고말한다.특히이책이미래의과학자와청소년독자들에게양자정보과학과기술에대한탐구의동기와영감을줄수있기를바란다는희망도덧붙였다.

주요내용

제1장에서는20세기초,전환기를맞은물리학의풍경을살펴본다.양자물리학의태동과함께현대물리학의또다른축인아인슈타인의상대성이론의성립과정을조망하며,새로운개념의등장을요구하던시기의과학자들의모습을보여준다.

제2장에서제4장까지는1910년전후로양자개념이어떻게받아들여졌는지,원자보다작은미시세계의구조를설명하는데어떻게적용되었는지를다룬다.보어의원자모형과고전양자론을중심으로,솔베이회의라는특별한학술무대를통해물리학자들의논의와충돌을담아낸다.

제5장에서제7장은양자역학이정립되는과정에서벌어진치열한경쟁과관점의대립을조명한다.특히젊은물리학자들의창의적인이론과이를둘러싼해석논쟁,그리고보어와아인슈타인사이의유명한양자대논쟁을상세히다룬다.이논쟁은단순한과거의사건이아니라오늘날양자정보과학기술의뿌리가되었다.

마지막제8장에서는오늘날뜨거운관심의대상이된양자얽힘과그것을둘러싼논쟁의핵심내용을다룬다.오랫동안철학적사유의대상에머물렀던양자얽힘이실험으로검증되면서양자정보과학이라는새로운학문과기술의영역이열리게되었음을살펴본다.