세상을 구성하는 최소 단위인 ‘양자( 量子)’는 무엇일까. 생물의 세포막이 구조적 안정성을 갖추고 생명을 유지하는 것, 시간이 끊임없이 흐르는 이유, 태양계 행성들의 탄생 같은 우주적인 규모의 현상들도 다 양자 효과와 결부시켜 설명한다. 양자 이론은 물질이 복잡하면서도 정교한 형태를 유지할 수 있는 이유를 알려준다.
일본 과학자 요시다 요부오가 쓴 신간 ‘모든 것에 양자가 있다’는 양자를 둘러싼 의문을 풀어주는 책이다.
이 책은 양자가 무엇이고 어떻게 우리가 사는 세상을 만들어내는지 설명한다. 양자의 사전적인 뜻은 ‘더 이상 나눌 수 없는 에너지의 최소량의 단위’다. 양자론이란 ‘양자의 관점에서 전개되는 물리학 이론’을 통틀어 이르는 말이다. 이 양자론을 통해서야 비로소 설명 가능해지는 물리적인 효과, 즉 ‘양자 효과’는 물질과 관련된 온갖 물리현상에서 발견된다.
저자는 책에서 양자론의 등장 배경부터 파동장 개념을 이용한 양자 현상, 파동의 움직임까지 다뤘다.
책의 1부 ‘양자론의 수수께끼’에서는 고전물리학으로는 설명할 수 없는 물리현상의 사례를 들면서 양자론의 등장 배경을 설명한다. 2부 ‘양자론의 두 계보’에서는 양자역학계의 주류로 평가받아 온 하이젠베르크나 보어의 이론과 달리 종종 이단으로 치부됐던 과학자 아인슈타인이나 요르단의 파동장 개념을 이용해 양자 현상을 설명해, 우리 일상에서 흔히 접하는 물리현상의 근원에 무엇이 있는지를 이야기한다.
특히 뉴턴역학에서 있을 수 없는 원자의 안정적인 상태를 파동으로 해결한 슈뢰딩거와 전자 안에 널리 존재하는 ‘장(場)’이 파동을 만들어 낸다고 가정한 요르단의 업적을 부각한다. 또 양자론적인 파동의 겹침 상태인 ‘슈뢰딩거의 고양이’가 어떻게 양자 컴퓨터에 활용되는지를 살펴본다.
요시다 요부오 지음 | 김정환 옮김 | 문학수첩ㅣ256쪽ㅣ1만5000원