[과학] 만화로 배우는 양자역학과 상대성 이론

< 만화로 배우는 양자역학과 상대성 이론 > | 로랑 셰페르 글그림 |

이정은 옮김 | 한빛비즈

리처드 파인먼은 세상에 양자역학을 완벽하게 이해한 사람은 없다고 말했다. 과연 이러한 양자역학과 상대성 이론을 만화로 배우는 교양툰 시리즈인 이 책을 통해 일반 독자가 이해할 수 있을까? 사실 한빛비즈의 교양툰 시리즈로 양자역학에 관련된 책이 나올 것이라고는 생각하지도 못했다. 사실 양자역학은 어렵기도 하겠지만 일반적인 상식으로는 이해를 할 수 없는 것이 더 문제이기에 만화의 형식을 빌린다고 하더라도 그 한계를 넘어서기는 어려울 것이라고 생각했다. 일반 독자를 대상으로 한다면 더더욱 그럴 것이라고 생각한다.

재미있고 쉽고 깊이있다는 평을 나열해 두었다. 그런데 이 평을 적은 사람들을 보면 이론 물리학자, 양자암호 전문가, 노벨화학상 수상자 등이다. 일반 사람이 보기에는 넘사벽인 사람들이, 만화로 된 책을 읽고 적은 평이기에 쉽고 재미있다고 볼 수도 있겠다. 하지만 대부분 이 책을 읽는 사람은 일반 사람이기에 이 평은 그냥 참고로 생각하면 될 것같다.

제일 먼저 이해해야 하는 것은 빛의 특수성이다. 빛의 속도는 상대적인 초속 300,000km가 아니라 절대적인 초속 300,000km 라는 것이다. 빛을 속도를 측정하는 관측자가 얼마의 속도로 움직이든 빛은 항상 초속 300,000km의 속도로 움직인다.

두번째는 빛의 이중성이다. 빛은 파장이면서 입자이다. 이중 슬릿 실험으로 빛이 파장이라는 것을 실험적으로 증명했고, 콤프턴의 실험으로 빛이 입자라는 것을 실험적으로 증명했다.

사실 가장 기본적인 원리인 빛의 특수성만 하더라도 우리는 머리속으로 이해하기 어렵다. 현실세계에서는 절대 볼 수 없고 확인할 수 없는 것이기 때문이다.

아마도 많은 사람들이 적어도 한번쯤은 접해본 수식중의 하나가 E=mc^2 일 것이다. 수식적으로는 너무 간단해서 별 다른 고민하지 않고 외우는 수식중의 하나인 것같다. 하지만 이 간단한 수식도 꼼꼼히 살펴보면 훨씬 대단한 의미를 내포하고 있다. E는 순수 에너지를 나타내며 빛의 속도로 움직이는 에너지이다. m은 킬로그램으로 나타낸 질량이다. c는 빛의 속도로서 전자기에너지가 움직이는 속도이다. 이 수식으로 본다면 1kg짜리 책에 담긴 에너지는 E=1kg x 300,000 x 300,000 = 90,000,000,000 메가줄이다. 이 에너지의 양은 인구가 1천200만명인 도시의 1년 전기 소비량, 또는 TNT 2만 킬로톤 짜리 폭탄에너지와 같다.

그럼 우리는 왜 이런 엄청난 에너지를 경험하지 못하는 것일까? 당장 모든 물질이 화학반응을 일으켜 에너지는 발생시키는 것은 아니다. 극히 일부의 질량만 화학반응을 일으켜 에너지로 바꿀 수 있다. 이러한 속성을 가장 잘 활용한 것이 핵폭탄이다. 불안정한 원자핵 구조를 지닌 몇몇 물질(우라늄)을 이용해 핵분열 또는 핵융합을 일으키고 이를 통해 극도로 많은 에너지를 발생시킬 수 있다. 잘 활용하면 핵발전소등을 통해 유용하게 활용되고 잘 활용하지 못하면 핵폭탄을 통해 인류를 멸망의 길에 이르게 할 수도 있다.

책의 뒷부분으로 가면 시간과 공간의 특수성, 그리고 양자암호, 양자생물학까지 범위를 넓혀 설명하고 있다. 이 모든 것을 이해하기는 어려울 것이다. 아니 이해가 불가능할 것이라고 생각한다. 만약 이 책을 통해 양자역학을 이해할 수 있다면 양자물리학자가 되어 보는 것도 좋을 것이다(^^).

살아가면서 모든 것을 이해하고 받아들이기는 어렵다고 생각한다. 이 책의 범주인 교양툰답게 지식으로서 양자역학을 받아들여보면 어떨까? 양자역학을 이해하는 역할은 물리학자에게 맡기고 우리는 양자역학이 어떤 것이고 이런 개념이구나 하는 정도를 느끼는 정도로도 괜찮을 것 같다. 살면서 한번쯤은 양자역학에 관련된 책을 읽어보는 것도 나쁘지 않다고 생각한다. 만화로 배우는 양자역학. 뭔가 색다르지 않은가?