귀가들리지않는베토벤은
어떻게교향악을작곡했을까?
말년에완전히듣지못하는상황에서베토벤은도대체어떻게최고의교향곡으로칭송받는9번교향곡<합창>을작곡했을까?여기에도양자물리학의비밀이숨어있다.베토벤은피아노를치며작곡할때피아노위에작은나무막대를얹어놓고이막대를치아로꽉문채작업했다.건반을누르면거기서나온진동이피아노의프레임으로부터나무막대를따라그의턱뼈까지퍼져갔고,턱뼈에서두개골까지전달되어마침내기능이조금남아있던내이에도달해음을구별할수있었다.한마디로,치아를통해음악을들었던것이다.
그렇다면소리의파동은양자물리학과어떤관계가있을까?대부분탁월한음악가였던양자물리학의선구자들은소리의파동에서영감을얻어이를원자세계에적용했다.알베르트아인슈타인과루이드브로이는뛰어난바이올리니스트였고,막스플랑크와막스보른은식견을갖춘피아니스트였다.닐스보어의뛰어난제자빅토어바이스코프는“삶을살가치있게만들어준두가지는모차르트와양자역학”이라고말할정도였다.전자나원자같은양자적개체는모두측정되지않는한파동처럼움직인다.따라서피아노의원리를재현하려면이입자중하나를작은상자나두벽사이에몰아넣기만하면된다!입자자체가파동이기때문에소리를전달하기위한공기도필요없다.
현대물리학의역사를한눈에!
『수식없이술술양자물리』는양자물리학의토대를마련한시기의물리학자들부터양자물리학의기틀을세운물리학자들까지,한눈에살펴볼수있는양자물리학의계보를다루고노벨상에빛나는역대물리학자들의이론을간략히소개한다.
빛에너지가불연속적이고양자화되어소량의다발로발산된다는가설로‘흑체복사’의해법을밝혀내혁명을일으킨‘막스플랑크’.빛이특정파장에서금속의전자를어떻게방출시킬수있는지설명하면서파동을이루는것은광자전체의합이아니라각각의광자가파동인동시에입자라는‘빛의파동-입자이중성’을주장한‘알베르트아인슈타인’.아인슈타인의주장에서한걸음더나아가물질을이루는입자가곧파동이라는물질파이론으로입자-파동이중성개념에결정적영향을준‘루이드브로이’.드브로이의파동에너지를계산할수있도록‘슈뢰딩거방정식’을만들어양자역학을정리한‘에르빈슈뢰딩거’.두개이상의전자나양성자는에너지상태를동시에취할수없다는배타원리를주장한‘볼프강파울리’.프리즘을이용해빛을분산시킨뒤색깔별로온도를측정하는과정에서눈에보이지않지만열을전달하는전자기파인적외선을발견한‘윌리엄허셜’.
그리고불확정성원리를제창한베르너하이젠베르크와양자물리학의위대한이론가리처드파인먼,닐스보어,막스보른등양자물리학선구자들과라디오,휴대전화,와이파이등에사용되는헤르츠파의존재를증명해낸하인리히헤르츠등양자물리학을발전시킨물리학자들도함께만나본다.
현재를이해하고미래를예측하는양자역학
현대물리학의기초인양자역학은컴퓨터의주요부품인반도체를비롯해현대인의삶에지대한영향을끼치는많은기술의이론적바탕이다.생활과밀접한LED전구,스마트폰은물론,자기공명영상,전자현미경,초전도자석등수많은최첨단기기도양자역학의산물이다.최근에는양자역학에기초를둔양자컴퓨터,암호기술또한개발되고있다.이처럼양자역학은과학기술측면뿐만아니라의학,철학,문학,예술등다방면에중요한영향을미쳐왔다.양자물리학을알면현재를이해하고미래까지예측할수있다.
이책은양자물리학에서가장기본적이고중요한개념들을살펴보고슈뢰딩거고양이,상온초전도체,양자컴퓨터,양자얽힘을이용하는유럽울새등그개념을적용한사례들도소개한다.이책을따라가다보면,생소한개념때문에혼란스럽거나어쩌면길을잃을수도있지만,대자연이이제껏우리에게알려주지않았던가장고유한속성들을발견하게될것이다.
