아날로그 사이언스: 만화로 읽는 양자역학 (쉽고 유익한 감성 과학 카툰)

윤진

연세대학교에서도시공학을전공하고한화도시개발에서일하고있다.과학이재미있어과학글을쓰다이솔을만나,2014년부터지금까지한국과학창의재단사이언스올에과학웹툰‘아날로그사이언스’를연재하는중이다.이솔과함께다음Daum스토리볼,빅이슈,한겨레사이언스온에과학,여행글을연재하였으며,쓴책으로『아날로그사이언스:그냥시작하는과학』『만화로배우는블록체인』이있다.

프롤로그6

1부이상한양자세계
1화알파-베타-감마12
2화원자를들여다보다24
3화원자모형36
4화모든곳에존재하는전자48
5화이중슬릿실험162
6화이중슬릿실험276
7화본다는건뭘까?90
8화문제는자연이아니라인간100

2부불확정성원리
9화슈뢰딩거116
10화슈뢰딩거의고양이128
11화세상에서가장작은축구공140
12화우주만물이관찰할때154
13화하이젠베르크164
14화보어와의만남176
15화꽃가루알레르기190
16화배타원리202
17화파울리효과218
18화두눈을뜨면230
19화불확정성원리240

3부보어와아인슈타인
20화솔베이회의254
21화신에게명령하지말게나266
22화2차방어전278
23화광자상자290
24화EPR역설302
25화스핀312
26화유령작용322
27화문제없음336

4부양자역학과해석들
28화존스튜어트벨350
29화결정론vs.비결정론362
30화베르틀만의양말378
31화혹등고래와호사도요392
32화알랭아스페406
33화우주란무엇인가:실체가없거나비국소적이거나418

에필로그434

이해하기어려운양자역학을만화로!
가벼운마음으로,끝까지읽을수있는양자역학책
아인슈타인,보어,슈뢰딩거,하이젠베르크,파울리…
양자역학을둘러싼세기의논쟁,최후의승자는누구?

도대체양자역학이뭐길래,아인슈타인과보어는그토록뜨겁게논쟁했을까?『아날로그사이언스:만화로읽는양자역학』은난해하기로소문난양자역학을감성적인카툰으로아주쉽고친절하게소개해주는책이다.흥미로운과학사적에피소드와함께,양자역학이등장한배경,양자역학의근본적인개념,양자역학을둘러싼격렬한논쟁을두루두루소개하고,아직풀지못한문제들까지짚어낸다.보어,하이젠베르크,슈뢰딩거,아인슈타인,파울리등양자역학의발전에기여한과학자들도빠짐없이등장하는책.간결하면서도유머러스한그림에단백하면서도친절한설명을곁들였다.아날로그음악처럼편안하게,가벼운마음으로,끝까지읽을수있는양자역학만화책이다.
양자역학은원자를다루는학문이다.양자역학은원자의세계에서나타나는현상을설명하기위해등장한이론인데,이이론을제대로이해하려면중첩,간섭,얽힘등난해한개념들과본격적으로씨름해야한다.그러면도대체양자역학은원자의세계를어떻게파악할까?
이책은원자모형에서부터이야기를시작한다.알파입자를발견함으로써원자가텅비어있다는것을알아챈어니스트러더퍼드,전자가궤도를도는식으로원자모형을제안한닐스보어,전자로이중슬릿실험을진행한클린턴데이비슨과레스터저머등과학자들의이야기는우리의흥미를끌기에충분하다.
이책에서는이중슬릿실험을매우자세하게소개하는데,이실험은양자역학을소개할때면단골손님처럼등장하는매우중요한실험이다.이중슬릿에공을던지면이중슬릿뒤에세워놓은벽에두줄의무늬가만들어진다.그런데전자들이튀어나오게만든전자총으로전자를쏘면간섭무늬가생기는현상이나타난다.간섭무늬는,당시과학자들로서는결코이해할수없는현상이었다.전자는입자인데왜입자의무늬가아니라파동의무늬가그려지는것인가!이책은보어와하이젠베르크가제안한‘코펜하겐해석’이이현상을어떻게설명해주는지소개한다.코펜하겐해석은,하나의전자가2개의구멍을동시에지나고중첩된궤적을지나며파동처럼행동한다고설명한다.이와함께이책은,위치와운동량을동시에정확하게측정하는것이불가능하다는하이젠베르크의불확정성원리,관측할때는입자처럼행동하다가관측하지않을때는파동처럼행동하는전자이야기,‘슈뢰딩거의고양이’라는기묘한사고실험을고안한슈뢰딩거이야기등양자역학을설명할때마다등장하곤하는주제들도모두소개한다.
양자역학을놓고세기의논쟁의벌인보어와아인슈타인의논쟁은이책의클라이맥스에해당한다.다양한사고실험을고안해양자역학을반박하려는아인슈타인과상대성이론으로아인슈타인의논리를무너뜨리는보어의논쟁은흡사정상급권투선수들의혈투를연상케한다.물리학사에뚜렷한자취를남긴이진검승부는도전,반전,좌절,대역전이이어지는한편의드라마다.
또한책의뒷부분에소개되는EPR역설,스핀,얽힘,숨은변수이론,벨부등식등은양자역학의주요쟁점들을두루조망할수있게안내한다.존스튜어트벨은코펜하겐해석이‘벨부등식’을만족하지못하면코펜하겐해석이옳다는주장을내놓았는데,이주장은훗날알랭아스페의실험으로증명되었다.
양자역학은우리의감각으로느끼기어려운원자의세계를다루는이론이다.이책의두주인공은양자역학을이해하기위해무모할만큼용감하게원자의세계로뛰어는데,주인공들의노력들이일반인들의눈높이에맞춰져있어서양자역학에도전하는이들에게이책은좋은길잡이역할을할것이다.이야기에빠져들게하는흡인력,미소를짓게하는유머,알차고유익한내용등흥미를느낄만한요소로가득하다.