우리집 강아지에게 양자역학 가르치기

“이 책은 양자역학을 알려는 사람들에게 축복이다!”

설명의 대가 채드 오젤의 세상에서 가장 쉬운 양자 수업

2025년은 현대 물리학의 혁명을 불러온 행렬역학 논문이 발표된 지 100년이 되는 해이다. 1925년, 베르너 하이젠베르크가 발표한 이 논문은 양자역학의 문을 열었고, 이후 100년 동안 양자역학은 눈부신 발전을 거듭하며 우리 일상 곳곳에 깊숙이 스며들었다. 스마트폰, 컴퓨터, MRI, 레이저, 반도체 등 우리가 매일 사용하는 첨단 기술의 밑바탕에는 모두 양자역학의 원리가 숨어 있다. 이제는 ‘양자’라는 단어를 들어보지 못한 사람을 찾기 어려울 만큼, 양자역학은 현대 문명의 핵심이 되었다. 이러한 시대적 흐름에 발맞추어, 양자역학을 제대로 이해하는 것은 더 이상 과학자들만의 전유물이 아니라 모두에게 필요한 교양이 되고 있다.

2025년 유엔이 ‘세계 양자과학의 해’로 지정한 것을 기념하여, 물리학자 채드 오젤(Chad Orzel)의 『우리집 강아지에게 양자역학 가르치기』를 출간한다. 이 책은 복잡하고 난해하게만 느껴지는 양자물리학의 개념을 저자와 사랑스러운 반려견 에미(Emmy) 사이의 유쾌한 대화를 통해 쉽고 재미있게 풀어낸다. ‘슈뢰딩거의 고양이 역설’처럼 드라마와 영화에서 자주 언급되지만 실제로는 이해하기 어려운 양자역학의 핵심 원리들을, 에미의 엉뚱한 질문과 저자의 친절한 설명을 따라가다 보면 어느새 자연스럽게 받아들이게 된다.

파동-입자 이중성, 불확정성 원리, 양자 얽힘, 터널 효과 등 양자역학의 주요 개념들을 일상적인 비유와 유머로 풀어내, 과학에 익숙하지 않은 독자도 부담 없이 읽을 수 있다. 이 책을 읽는 독자들은 단순히 양자역학의 개념을 배우는 데 그치지 않고, 에미와 저자의 대화를 통해 과학을 ‘이해’하는 즐거움, 질문하고 탐구하는 과정의 재미를 새롭게 경험하게 될 것이다. 세상에서 가장 쉬운 양자역학 수업, 『우리집 강아지에게 양자역학 가르치기』와 함께 양자 세계의 신비로운 문을 열어보자.

지은이 : 채드 오젤

뉴욕 주 스키넥터디의 유니온칼리지 교수. 윌리엄스칼리지에서 물리학 학사학위를 받고, 메릴랜드대학교에서 화화물리학 박사학위를 받았으며, 미국 국립표준기술연구소에서 근무하며 노벨 물리학상 수상자인 빌 필립스의 연구실에서 레이저 냉각 원자의 충돌에 관한 연구를 진행했다. 2002년부터 물리에 대한 블로그를 운영 중이며, 〈포브스〉와 Scienceblogs.com에 글을 기고하고 있다. 저서로는 시간 측정의 역사를 흥미진진하게 풀어내 〈2022 내셔널 인디 엑셀런스 어워즈〉 역사 부문 수상작이자 〈APCTP 선정 2024 올해의 과학도서〉가 된 『1초의 탄생』, 평범한 일상 속에 숨겨진 양자역학의 원리를 설명한 『아인슈타인과의 아침 식사』가 있으며, 반려견과의 상상의 대화를 바탕으로 한 『우리집 강아지에게 양자역학 가르치기』, 『우리집 강아지에게 상대성이론 가르치기』는 출간 즉시 대중과 언론의 호평을 받으며 베스트셀러에 올랐다.

옮긴이 : 이덕환

서울대학교 화학과를 졸업했다. 이후 미국 코넬대학교 화학과에서 박사학위를 취득하고 프린스턴대학교의 연구원을 거쳐, 1985년부터 서강대학교 교수로 재직했다. 현재 서강대학교 화학·과학커뮤니케이션 명예교수이다. 비선형 분광학, 양자화학, 과학 커뮤니케이션을 전공했으며, 대중을 위하여 과학교양서를 번역해 소개하는 일에도 힘써왔다. 2004년에 대한민국 과학문화상, 2006년에 닮고 싶고 되고 싶은 과학기술인상을 수상했고 2008년 과학기술훈장 웅비장을 수상했다. 옮긴 책으로 『거의 모든 것의 역사』 『같기도 하고 아니 같기도 하고』 『양자혁명: 양자물리학 100년사』 『양자: 101가지 질문과 답변』 『아인슈타인 일생 최대의 실수』 『아인슈타인: 삶과 우주』 『물리학으로 보는 사회』 『화려한 화학의 시대』 『우리 몸을 만드는 원자의 역사』 『질병의 연금술』 등 다수가 있다.

추천사_선입견 없이 세상과 마주하기

머리말_강아지에게 물리학을 설명하는 이유: 양자물리학 소개

제1장_어떤 길? 양쪽 모두: 입자-파동 이중성

우리 주위의 입자와 파동: 고전 물리학 | 일상에서의 파동: 빛과 소리 | 양자의 탄생: 입자로서의 빛 | 간섭하는 전자들: 파동으로서의 입자 | 모든 것이 파동으로 만들어진다: 분자들의 간섭

제2장_내 뼈는 어디에 있을까?: 하이젠베르크의 불확정성 원리

하이젠베르크의 미시 세계: 반半고전적 논증 | 양자 입자 만들기: 확률 파동 | 현실의 한계: 불확정성 원리 | 불확정성의 증거: 영점 에너지

제3장_슈뢰딩거의 강아지: 코펜하겐 해석

파동함수가 무엇일까? 양자역학의 해석 | 중첩과 편광: 보기 | 광자 측정을 되돌리기: 양자 지우개 | 보는 것이 전부이다: 코펜하겐 해석

제4장_다중 세계, 다중 과자: 다중 세계 해석

그리고 측정이 이루어진다: 코펜하겐의 문제 | 붕괴는 없다: 휴 에버렛의 다중 세계 해석 | 파동함수가 흩어진다: 결어긋남 | 환경의 영향: 결어긋남과 측정 | 실제 세상: 결어긋남 현상과 해석

제5장_아직도 거기에 있나요?: 양자 제논 효과

여기서 꼼짝도 할 수 없다: 제논의 역설 | 지켜보는 솥과 측정된 원자: 양자 제논 효과 | 쳐다보지 않고 측정하기: 양자 심문

제6장_더 이상 파고들어 갈 이유가 없다: 양자 터널 현상

일을 할 수 있는 능력: 에너지 | 되돌아오는 파동함수 따라가기: 양자 공 | 그곳에도 없다: 장애물 통과와 터널 현상 | 하나의 원자를 알아보기: 주사 터널 현미경

제7장_멀리서 놀라서 짖기: 양자 얽힘

잠자는 강아지들이 서로를 속이기: 얽힘과 상관 | 양자역학은 불완전한가?: EPR 논쟁 | “모른다”와 “알 수 없다”: 국소적 숨은 변수 | 논쟁의 해결: 벨 정리 | EPR의 선택: 국소적 숨은 변수의 예측 | 보어의 선택: 양자역학적 예측 | 실험실 시험과 빈틈: 아스페 실험

제8장_나에게 토끼를 쏘아 보내라: 양자 공간이동

원격 복사: 고전적인 ‘공간이동’ | 복제 불가: 양자 한계 | 마술 나침반: 양자 공간이동에 대한 고전적 비유 | 나에게 광자를 쏘아보내라: 양자 공간이동 | 도나우를 건너는 공간이동: 실험적 증명 | 무엇을 위한 것인가?: 공간이동의 응용

제9장_치즈 토끼: 가상 입자와 양자 전기동력학

수를 세는 데에는 시간이 걸린다: 에너지-시간 불확정성 | 인간이 멀어질 때…: 가상 입자 | 모든 그림에는 이야기가 담겨 있다: 파인만 도형과 QED | 역사상 가장 정밀하게 시험된 이론: QED의 실험적 확인

제10장_악령 같은 다람쥐도 있다: 양자물리학의 오용

공짜 “양자” 점심: 자유 에너지 | 건강을 지키는 길: “양자 치료” | 얽힘을 통한 유령 치료: “원격 치료” | 악령 다람쥐를 경계하라: 양자물리학은 마술이 아니다

감사의 글

역자 후기_양자역학 1OO년, 일상에 녹아든 미시 세계의 신비

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