이토록 기묘한 양자

과학이 세상에 대해 말할 수 있는 가장 기묘한 6가지 이야기

존 그리빈 지음 | 강형구 옮김

바다출판사 2022년 09월 05일 출간 종이책 : 2022년 05월 20일 출간

작품소개

책소개

양자역학의 미스터리와
과학이 말할 수 있는 가장 기묘한 여섯 가지 이야기

《이토록 기묘한 양자》는 양자역학의 가장 중요한 6가지 해석(코펜하겐 해석, 파일럿 파동 해석, 다세계 해석, 결어긋남 해석, 앙상블 해석. 거래 해석)을 해설하는 책이다. 대중과학작가 존 그리빈은 양자역학의 의미를 밝히기 위한 최고 과학자들의 최고의 생각들을 간결하면서도 명료하게 정리한다. 그리빈은 6가지 해석 모두 우리에게는 제정신이 아닌 이상한 소리처럼 들리지만, 양자 세계에서는 이상하게 들린다고 해서 반드시 잘못되었다는 의미는 아니며, 어느 해석도 다른 해석보다 더 좋지도 더 나쁘지도 않다고 말한다. 어쩌면 이 기묘한 해석들이 우리의 상식과 직관에 어긋나는 양자 세계의 신비한 작동방식에 대한 이해의 단서를 제공할지 모른다.

목차

들어가며 이게 도대체 무슨 뜻이지? 양자해석의 필요성
미스터리1 파동인가, 입자인가
미스터리2 유령과 같은 원격작용
해석1 ?코펜하겐 해석 우리가 바라보지 않으면 세계는 존재하지 않는다 ?
해석2 ?파일럿 파동 해석 세계는 우리가 바라보기 전까지 숨어 있다 ?
해석3 ?다세계 해석 일어날 수 있는 모든 일은 평행세계에서 실제로 일어난다 ?
해석4 ?결어긋남 해석 일어날 수 있는 모든 일은 이미 일어났고 ?우리는 그 일부를 알 뿐이다
해석5 ?앙상블 해석 존재 가능한 모든 것은 공간을 뛰어넘어 상호작용한다 ?
해석6 ?거래 해석 미래는 과거에 영향을 미친다 ?
나오며 제정신인 말이 하나도 없는
옮긴이의 말
더 읽을거리
그림 출처

출판사 서평

펜하겐 해석
우리가 바라보지 않으면 세계는 존재하지 않는다
수십 년간 양자역학의 표준적인 관점으로 군림한 코펜하겐 해석에 따르면, 우리가 입자를 찾으면 양자적 개체는 마치 입자처럼 행동하고, 우리가 파동을 찾으면 마치 파동처럼 행동한다. 우리가 보는 것은 우리가 무엇을 볼지에 대해 내린 선택에 달려 있다. 우리가 바라보지 않을 때(측정하지 않을 때) 양자적 개체가 무엇을 하는지 묻는 것은 의미가 없다. 더욱이 양자적 개체는 ‘확률 파동’으로 퍼져 있다가, 관측되는 순간 하나의 입자로 ‘붕괴’한다.
상자 안에 전자 하나가 갇혀 있다고 하자. 확률 파동이 상자 안을 고르게 채우고 있으므로 임의의 위치에서 전자를 발견할 확률은 동일하다. 이제 상자를 둘로 쪼개어 하나를 화성으로 보낸다. 실험실의 반쪽상자를 열어 전자를 발견하든 못하든, 그 순간 파동함수는 붕괴하고 화성으로 보낸 반쪽상자의 상태도 결정된다. 관측되기 전까지는 중첩 상태로 존재하다가 관측되는 순간 즉시 파동함수가 붕괴한다.
실용주의자였던 닐스 보어는 서로 다른 개념을 조각조각 이어붙여 체계를 만드는 데 능했지만 그 체계의 의미는 크게 신경 쓰지 않았다. 측정에 인간의 지성이 개입되어야 하는가? 아무도 쳐다보지 않으면 달은 존재하지 않는가? 인간이 우주를 인지할 수 있을 정도로 지성적인 까닭에 우주는 존재하는가? 코펜하겐 해석은 이와 같은 질문은 하지 말라고 한다는 점에서 그다지 근사하지는 않은 해석이다.

해석2 파일럿 파동 해석
세계는 우리가 바라보기 전까지 숨어 있다
코펜하겐 해석과 같은 시기 루이 드 브로이에 의해 제시된 대안적 해석은 보어의 격렬한 반대에 부딪혀 잊혔다가 1950년대 초 독자적 연구로 같은 결론에 도달한 데이비드 봄에 의해 부활했다. 그래서 ‘드 브로이-봄 해석’이라고도 한다.
파동-입자 이중성을 설명하는 가장 자연스럽고 간단한 이 해석에 따르면, 파동과 입자 모두 실재하며, 입자는 보이지 않는 파동의 안내를 받아 움직이지만(그래서 ‘파일럿 파동’이다) 파동에 영향을 미치지는 않는다. 마치 파도가 서퍼를 해변으로 데려오듯, 파동이 입자를 목적지까지 안내하는 것이다. 우리는 입자의 속성은 측정할 수 있지만 파동의 속성은 측정할 수 없다. 입자의 행동으로부터 파동의 존재를 추론할 뿐이며, 입자는 탐지되기 전까지 우리에게 숨겨져 있다(숨은 변수 이론). “모든

작가정보

저자(글) 존 그리빈

저자 : 존 그리빈
John Gribbin
영국의 과학작가이자 천체물리학자. 방대한 지식을 바탕으로 평생토록 과학과 과학자에 대한 생생한 글쓰기 방법을 연구했고, 어려운 개념을 쉽게 풀어 설명하는 능력이 탁월하다. 지금까지 양자물리학, 진화와 유전, 기후변화와 지구온난화, 우주의 기원은 물론 유명 과학자들의 전기, SF 소설 등 100여 권의 책을 저술한 ‘대중과학계에서 가장 뛰어나고 왕성한 다작가’로 평가받는다. 지금은 고전이 된 《슈뢰딩거의 고양이를 찾아서》(1984)는 물리학 대중화의 첫 물결을 연 작품으로, BBC에 의해 수학에 대한 관심을 되살리는 방법의 성공적인 사례로 상찬받았다.
서식스대학교에서 물리학과 천문학을 공부하고, 1971년 케임브리지대학교에서 천체물리학 박사 학위를 받았다. 프레드 호일의 이론천문학연구소에서 일하다가 전업 과학작가가 되어 《네이처》 《뉴사이언티스트》 등에서 일했고, 《타임스》 《가디언》 《인디펜던트》 등의 과학면에 많은 글을 발표했다. 현재 서식스대학교 천문학과 객원연구원으로 있다. 영국과학작가협회가 수여하는 평생공로상(2009)을 비롯해 다수의 상을 수상했다.
주요 저서로 《과학자들》 《슈뢰딩거의 고양이를 찾아서》 《에르빈 슈뢰딩거와 양자 혁명》 《빙하기》 《멀티버스를 찾아서》 《태초에》 《138억 년》 《우주에서 홀로》 《양자 미스터리》 《스티븐 호킹의 삶과 과학》 《아인슈타인의 삶과 과학》 《다윈의 삶과 과학》 《리처드 파인만의 삶과 과학》 등이 있다.

역자 : 강형구
서울대학교 인문대학 철학과를 졸업하고, 서울대학교 자연대학원 과학학과에서 과학철학 전공으로 석사 학위를 받았다. 현재 같은 대학원에서 논리경험주의 과학철학을 주제로 박사 학위 논문을 쓰고 있다. 한국장학재단에서 근무했으며, 현재 국립대구과학관에서 연구원이자 학예사로서 근무하고 있다. 옮긴 책으로 한스 라이헨바흐의 《양자역학의 철학적 기초》 《상대성이론과 선험적 지식》 《원자와 우주》와 리처드 뮬러의 《나우: 시간의 물리학》(공역)이 있다.

번역 강형구