양자역학의 역사 : 아주 작은 것들에 담긴 가장 거대한 드라마

양자역학의 역사 : 아주 작은 것들에 담긴 가장 거대한 드라마

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Description
* 2025년, UN 지정 ‘국제 양자과학기술의 해’ *
양자역학은 어디서 왔고, 무엇이며, 어디로 가는가
2024년 12월, 구글이 ‘이것’을 공개하자 비트코인 가격이 급락했다. 바로 양자 컴퓨터였다. 구글의 새로운 양자 컴퓨터 ‘윌로(Willow)’가 슈퍼컴퓨터로도 푸는 데만 10의 24제곱 년이 걸리던 문제를 단 5분 만에 해결하면서, 블록체인과 그에 기반한 가상화폐의 보안 체계도 더 이상 안전하지 않다는 목소리가 높아진 것이다. 한편 세계 최대 IT 박람회인 CES 2025를 주관하는 미국소비자기술협회(CTA)에서는 양자 컴퓨터만큼이나 차세대 핵심 기술로 양자 통신 및 양자 암호, 양자 센서 등을 꼽았으며, UN에서는 양자역학과 그것의 응용 기술이 지닌 중요성을 강조하며 2025년을 ‘국제 양자과학기술의 해’로 지정했다(행렬역학에 관한 하이젠베르크의 논문을 기준으로 2025년은 양자역학 탄생 100주년이 되는 해다). 도대체 양자역학이 무엇이기에 ‘양자’라는 단어가 이렇게 끊임없이 회자되는 것일까?
매사추세츠공과대학교(MIT) 물리학과 교수이자 과학사 교수인 데이비드 카이저는 양자역학 탄생 100주년을 맞이해 이 책 『양자역학의 역사』에서 양자역학을 둘러싼 지난 100년을 역사를 돌아보며 양자역학이 어디서 왔는지, 무엇인지, 어디를 향해 나아가고 있는지를 소개한다. 특히 물리학자로서 ‘슈뢰딩거의 고양이’ 비유로 유명해진 양자 중첩이나 불확정성 원리와 같은 고전적인 양자역학의 특성뿐만 아니라 표준 모형, 호킹 복사, 급팽창 우주론과 같은 양자역학에 기반한 현대 물리학 및 우주론의 최신 성과들을 두루 설명하며, 또한 역사학자로서 맨해튼 프로젝트나 SETI 프로젝트, 냉전, 대형 강입자 충돌기의 설립과 가동 같은 양자역학과 긴밀하게 얽혀 있는 역사적 사건들을 아인슈타인, 디랙, 파인먼, 휠러, 겔만, 힉스 등 핵심 인물의 일화들과 한데 엮어 양자역학과 그것의 역사를 입체적으로 그려낸다.

저자

데이비드카이저

저자:데이비드카이저
물리학자,과학사학자.매사추세츠공과대학교MIT물리학과의정교수이자게르메스하우젠과학사교수로서,MIT이론물리센터에서인플레이션우주론으로유명한앨런구스와함께초기우주연구팀을이끌고있으며,양자역학에관한새로운실험들을설계하고수행하고있다.
『히피는어떻게물리학을구했는가:과학,반문화,그리고양자역학의부활(HowtheHippiesSavedPhysics)』,『파인먼다이어그램그리기(DrawingTheoriesApart)』등현대물리학과과학사를함께다루는여러권의책을집필하고편집했으며,1993년에는미국물리학회의앱커상을,2007년과2013년에는미국과학사학회에서수여하는화이자상과데이비스상을수상했다.교육자로서도크게인정받아맥비카펠로십과MIT최고교육우수상인프랭크퍼킨스상등을수상했다.
《네이처》,《사이언스》를비롯한저명한학술지에끊임없이이름을올리는한편,미국공영방송의다큐멘터리〈아인슈타인의양자수수께끼(Einstein'sQuantumRiddle)〉에서양자얽힘에관한그의유명한실험인‘코스믹벨(CosimcBell)’을소개하는등현대과학을알리는데앞장서고있다.

역자:조은영
어려운과학책은쉽게,쉬운과학책은재미있게번역하고자노력하는과학전문번역가.서울대학교생물학과를졸업하고,서울대학교천연물과학대학원과미국조지아대학교에서석사학위를받았다.옮긴책으로는『한없이가까운세계와의포옹』,『코드브레이커』,『10퍼센트인간』,『암컷들』,『이토록멋진곤충』,『시간의지배자』,『돌파의시

목차

서문
들어가는말

1부양자(Quanta)
1장모든것은양자일뿐,위로는없다
2장슈뢰딩거의고양이:죽느냐사느냐,그것이문제라면
3장유령같은입자,중성미자
4장코스믹벨:우주에서양자역학실험하기

2부계산(Calculating)
5장물리학자의전쟁:칠판에서폭탄으로
6장프로메테우스의불과계산기계
7장양자역학해석:닥치고계산이나해!
8장현대물리학과동양사상

3부물질(Matter)
9장두거인이야기:초전도슈퍼충돌기와대형강입자충돌기
10장표준모형,무에서유를창조하다
11장힉스사냥:한밤중의숨바꼭질
12장두개로보이는것이하나라면

4부우주(Cosmos)
13장호킹의외계인이남긴메시지
14장중력에보내는찬사
15장또하나의진화전쟁:빅뱅이론부터끈이론까지
16장우주론의황금시대:이제그들은고독하지않다
17장중력파가가르쳐준것들
18장스티븐호킹에게보내는작별인사

부록:거짓말,빌어먹을거짓말,그리고통계
감사의말
약어해설

그림출처
찾아보기

출판사 서평

양자얽힘·표준모형·호킹복사·중력파·급팽창우주론
맨해튼프로젝트·냉전·SETI프로젝트·대형강입자충돌기
하이젠베르크·슈뢰딩거·디랙·파인먼·겔만·힉스·윌첵…

양자역학의,양자역학에의한,양자역학을위한
거의모든결정적순간의기록!

1부「양자」에서는슈뢰딩거나하이젠베르크에비해상당히덜알려진,하지만물리학에서는그들만큼이나중요한폴디랙의일화를중심으로,아인슈타인의특수상대성이론,하이젠베르크의행렬역학,(‘슈뢰딩거의고양이’로유명해진)슈뢰딩거의파동방정식,디랙자신의반물질로인해물리학이맹렬한속도로‘현대화’된20세기초의상황을다룬다.또한훗날소련의스파이로드러난브루노폰테코르보의기묘한삶을통해그보다더기이한‘유령같은입자’중성미자를이야기하면서양자적대상이지닌중첩(superposition)이라는속성을조명하고,‘코스믹벨(CosmicBell)’로불리는그에관한최신실험들을소개한다.
2부「계산」은12만5,000명에달하는인력이투입된‘맨해튼프로젝트’와히로시마원자폭탄투하로시작해,‘물리학자들의전쟁’으로알려진제2차세계대전이후(날씨예측이나생물진화에관한연구로가장된)핵무기연구에서컴퓨터가개발되고발전된과정,냉전초창기소련에대한경쟁심과불안감에미국의전후세대에서물리학자들이과도하게양성되어수업방식에변화가생기고그에따라파동함수나불확정성원리의‘철학적의미’나‘해석’에대한강조가문제풀이와계산법에대한강조로탈바꿈한과정등을다룬다.

“이것은양자역학을둘러싸고펼쳐지는대하드라마다.이대하드라마에서양자역학은제2차세계대전과핵폭탄투하,냉전등인류역사속의굵직한사건들과떼려야뗄수없이얽혀들어간다.”
─박권,고등과학원물리학부교수·『일어날일은일어난다』저자

3부「물질」에서는우리에게익숙한전자나광자뿐만아니라쿼크,글루온,Z보손,그리고2013년‘신의입자’로불리며언론을뜨겁게달군힉스보손등의기본입자들과세가지근본힘을설명하는표준모형(StandardModel)으로눈을돌린다.현대물리학을지배하는대칭이나국소변환과같은개념들을앞서소개하는쿼크와글루온의속성을통해알기쉽게소개하는것은물론,이러한‘고에너지물리학’을실험하기위한초전도슈퍼충돌기(SSC)나대형강입자충돌기(LHC)를두고벌어지는정치사회적격동,입자물리학과우주론이입자우주론이라는하나의분야로통합되는20세기후반의풍경을보여준다.
마지막4부「우주」에서는표준모형에빠져있는한가지근본힘,중력을설명하며시간과공간에대한이해를완전히뒤바꾼일반상대성이론과이를양자역학에통합하고자하는과정에서발견한놀라운이론들과현상들을소개한다.고전적인시공간의개념이무너지는블랙홀을예측한펜로즈-호킹특이점정리,블랙홀의‘가장자리’에서양자역학의법칙에따라에너지가방출되는호킹복사현상을설명하는데그치지않고,인플레이션우주론과끈이론,그리고그것들이함축하는다중우주까지소개한다.

스티븐호킹부터폴데이비스와프리초프카프라까지,
아주‘작은’것들이빚어내는,아직끝나지않은혁명

양자역학이만들어진과정이“허먼멜빌의『모비딕』보다는하인리히뵐의『여인과군상』에가까운군상극”이었듯이,이책을이끌어가는것도한두명의영웅이아닌매혹적인여러인물들이다.한시간당한단어를말하는것을‘1디랙’이라고할정도로과묵했던폴디백,나치를피해〈사운드오브뮤직〉에버금가는탈출을감행한엔리코페르미,존르카레의첩보물속스파이를방불케하는브루노폰테코르보,누군가가자신을독살하려고한다는망상에사로잡혀굶어죽은논리학자쿠르트괴델,뉴에이지운동과반문화운동에힘입어일약베스트셀러에오른『현대물리학과동양사상』의저자프리초프카프라,제2차세계대전이후로더합리적이고호의적인외계문명을찾기위해하늘로눈을돌린필립모리슨,자신이강하게반대하던중력파검출방법의가장고집스러운옹호자가된킵손,그리고자신의병에굴복하지않고의사의말보다50년을더살며우주에대한놀라운예측들을이끌어낸스티븐호킹을따라가다보면,아주작은것들에대한연구에서시작한양자역학이수많은인물들이빚어내는아직끝나지않은거대한혁명이라는것을실감할수있다.

“카이저는뛰어난작가인데,이책은그의책들중에서도특히나탁월하다.깊이있는과학,풍부한역사,인상적인일화들로잘짜인이책은대중과학서스타일로쓰인최첨단학술서다.앞으로누군가가과학의역사가무엇인지묻거든이책을쥐여줄것이다.”
─매슈스탠리,뉴욕대학교과학사교수·『아인슈타인의전쟁』저자