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퀀텀

만화로 배우는 양자역학과 상대성이론

한빛비즈

번역서

판매중

퀀텀
좋아요: 2
  • 저자 : 로랑 셰페르
  • 역자 : 이정은
  • 출간일 : 2020-02-25
  • 페이지 : 176쪽
  • ISBN : 9791157843893
  • 물류코드 :3279

합계 : 17,820




  • 세계적인 이론물리학자인 카를로 로벨리, 

    2017년 노벨화학상을 받은 자크 뒤보셰가 극찬한 만화!

    세상에서 가장 쉬운 양자역학과 상대성이론 이야기!

     

    중력을 발견한 뉴턴, 양자역학의 아버지로 불리는 노벨상 물리학자 닐스 보어, 상대성 이론의 아인슈타인, 슈뢰딩거의 고양이로 유명한 오스트리아의 이론물리학자 에르빈 슈뢰딩거, 2018년 타계한 우주 물리학자 스티브 호킹까지. 이 책은 양자물리학 이론을 만화로 소개하고 있다. 

    이 책을 읽다 보면 양자물리학의 해석이 어떻게 변해왔는지를 알 수 있다. 중력이란 무엇인지, 특수상대성이론은 무엇이고 일반상대성이론은 무엇인지, 슈뢰딩거의 유명한 사고 실험과 이중 슬릿 실험, 결잃음, 양자 얽힘 등 도저히 알 수 없을 것만 같았던 양자역학을 쉽고 재미있게 풀어준다. 

     

     

    추천사

     

    시공간에서 펼쳐지는 세상을 매력적이고 재미있게 그린 책!

    _카를로 로벨리(이론물리학자, 《시간은 흐르지 않는다》 저자)

     

    재미있는 책! 쉬우면서도 깊이 있다!

    _니콜라스 지셍(양자암호 전문가, 존 스튜어트 벨 상의 첫 번째 수상자)

     

    이 책 덕분에 우리는 물리 세계에 어떤 한계가 있는지 알 수 있다!

    _다비드 뤼엘(이론물리학자, 막스플랑크 메달 수상자)

     

    과학적 발견의 역사를 재미난 일상과 잘 엮었다!

    _클로드 알랭 피예(물리학자&수학자)

     

    아주 멋진 만화책이다! 

    _자크 뒤보셰(2017년 노벨 화학상 수상자)

     

    “위트와 지식의 놀라운 결합!

    양자물리학의 복잡한 메시지를 잘 전달한다.

    교육적으로도 매우 우수하다!” 

    _르몽드

     

    세상에 양자역학을 완벽하게 이해한 사람은 아무도 없다고 리처드 파인만이 그랬던가. 이 책은 그 악명 높은 허들을 별거 아니라는 듯 스윽 넘게 해줘서 마치 양자역학을 단숨에 이해한 것 같은 느낌이 들게 한다. 그 어려운 걸 해내는 책. 양자역학을 쉽게 이해한 것 같은 행복한 착각에 빠져보시라.

    _이미솔, EBS 다큐프라임 <4차 인간> PD

     

    책을 읽고 나서 얼마 지나지 않아, 현대물리학이 안내하는 아찔한 시공간의 세계와 기묘한 극미 세계에서 초현실적인 경험을 하게 된다. 그러나 신기하게도 이 세계에 조금씩 익숙해지고 어느덧 여행을 즐기고 있는 나를 발견한다. 불가능할 것 같은 이런 경험을 이 책은 가능하게 만든다. 왠지 현실 세계가 조금 지겹다고 느끼는 사람이라면 이 책이 안내하는 세계로 따라가 보자. 

    _조진호, 과학 그래픽노블 작가, 《아톰 익스프레스》 저자

     

    터무니없고 말도 안 되는 것이 재미있을 수 있을까? 그렇다. 양자물리는 터무니없으면서도 심지어 아름답고 매력이 철철 넘치기까지 한다. 이제 이 책을 통해 더 이상 암호 같은 단어들 속에서 헤매지 않고 양자물리학의 매력에 빠져볼 수 있다. 부디 과학이 주는 최고의 혼돈에 푹 빠져 끊임없이 허우적대는 놀라운 지적 충격을 경험하길 바란다.

    _이준호, 인천 단봉초등학교 교사, 《과학이 빛나는 밤에》 저자

     

    이 책을 읽고 나서 우리가 빨리 움직일수록 우리의 관성질량이 늘어난다는 사실을 알았습니다. 이후로 나에게 몸무게를 빼라며 조깅을 시키는 게 아무 소용없다고 아내를 설득하는 데 성공했죠. 고맙습니다!

    _ZEP, 프랑스 만화 ‘띠떼프Titeuf’ 작가

     

     

    ★★★★★ 프랑스 아마존 독자들의 찬사! ★★★★★ 

     

    추상적이던 양자물리학의 몇 가지 개념을 좀 더 잘 알게 되었다. 청소년과 성인에게 모두 선물하면 좋을 멋진 만화책! _Valentine75

     

    과학 대중화의 매체로 만화를 선택하는 일은 새롭지 않지만, 이 책은 이를 성공적으로 해냈다. _Louis Meistermann

     

    유머가 곁들여 있어서 양자역학의 개념을 너무 심각하지 않게 접할 수 있다. 구체적인 사례가 잘 선택되었고 비교도 좋다. _Honey

  • [저자] 로랑 셰페르

    로랑 셰페르는 스위스 기자다. 언론사 기자로 일하면서 프리랜서 일러스트레이터로도 활동했다. 과학을 열렬히 좋아하는 그는 이 만화책의 시나리오를 쓰고 그림을 그리면서 과학 대중화 저술가로 첫발을 내디뎠다. 이 책은 과학에 매료된 전직 기자인 작가가 과학 대중화를 위하여 각본을 쓰고 그림을 그린 첫 만화책이다.

    [역자] 이정은

    대학교에서 사회복지학을 전공하고 프랑스로 건너가 낭트 시립대학 대학원에서 공부하였다. 현재 바른번역 소속 번역가로 활동하며 프랑스어 책을 한국어로 옮기고 있다. 옮긴 책으로 《만화로 배우는 와인의 역사》 《만화로 보는 성sex의 역사》 《청소년이 정치를 꼭 알아야 하나요?》 등이 있고, 함께 옮긴 책으로 《아르센 뤼팽 전집》이 있다.

     

  • 들어가는 말: 어렴풋한 현실

    제1장 탄력적인 시간

    제2장 세상은 어떻게 이상해졌나

    제3장 힘은 우리 안에 있다

    제4장 구부러진 우주

    제5장 비어 있는 세계

    제6장 자연은 부조리한가

    제7장 과거가 미래에 좌우될 때

    제8장 공간은 존재하는가

    에필로그: 푸딩 속의 흐릿한 구름

     

    용어 설명

    감사의 말

    참고문헌

  • 쥐와 고양이, 그리고 양자 세계

     

    2019년에 개봉한 영화 <어벤저스: 앤드게임>에서 슈퍼히어로들이 불리한 전세를 뒤집을 수 있었던 결정적인 계기는 한 마리의 쥐 때문이었다. 좀 더 자세하게 말하면 쥐가 양자 터널이 설치된 자동차에 설치한 버튼을 ‘우연히’ 눌렀기 때문이다. 이 우연한 사건은 예측할 수 없는 양자역학의 세계를 보여주는 단적인 예로 볼 수도 있다. 

    그런데 양자 세계에는 쥐뿐만 아니라 양자역학의 상징과도 같은 고양이도 등장한다. 양자역학은 몰라도 한 번쯤은 들어본 그 고양이. 바로 슈뢰딩거의 고양이다. 도대체 슈뢰딩거의 고양이가 양자역학과 무슨 관계가 있을까?

     


    이 책을 읽고 ‘이게 말이 돼?’라고 생각했다면,

    당신은 양자역학을 이해했다!

     

    살아 있으면서 동시에 죽은 생명체가 존재할까? 이 말도 안 되는 생명체가 바로 슈뢰딩거의 고양이다. 이 고양이가 유명한 건 양자 움직임에 대한 물리학자들의 해석이 무언가 이상하다는 걸 보여주는 실험이기 때문이다.

    슈뢰딩거의 실험과 함께 양자역학의 핵심이 담긴 이중 슬릿 실험도 이상하긴 마찬가지다. 이 실험을 통해 빛은 액체(파동)와 고체(입자) 두 가지 성질을 띠며, 관찰자가 관찰하느냐 안 하느냐에 따라 두 성질을 자유자재로 바꾼다는 사실을 밝혀냈다. 스스로 말이다.

    양자 세계에 따르면, 시간과 물질, 에너지는 우리가 인식하는 그대로 존재하지 않는다. 우리가 땅을 밟고 걷는 행동도 실은 감각이 우리를 속이는 것이다.. 우리 몸을 구성하는 수백억의 원자, 그리고 원자 주위를 도는 전자가 서로를 밀어내기 때문에 우리는 실제로 공중부양을 하고 있다. 그러니 하늘을 날 수도 있고, 벽을 통과할 수도 있다. 이쯤 되면 우리는 마블 속 슈퍼영웅도 될 수 있다. 

    이 책을 읽고 도대체 무슨 소리를 하는 건지 알 수 없다는 사실을 깨달았다면, 당신은 양자역학을 이해한 것이나 다름없다. 지금까지 밝힌 물리법칙, 그리고 일상의 법칙이 통하지 않는 세계, 그것이 바로 양자의 세계이기 때문이다.


    • “여러분은 결코 이해하지 못할 것이다. 왜냐하면 나 자신도 이해하지 못하기 때문이다. 이해하는 사람은 아무도 없다! 그러니까 여러분도 자연 자체가 터무니없는 존재라는 사실을 받아들이는 게 좋을 것이다.” - 리차드 파인만, 양자역학 강의中




      양자 역학. 현대 과학에서 가장 어려운 영역이자 이해하기로는 끝판왕급 난이도를 자랑한다. 아무도 몰라서 이걸 언급하면 똑똑해보이는 착시효과를 얻을 수 있다.



      언젠가 밀레니엄 7대 난제 중 하나인 리만 가설과 양자 역학 중 무엇이 더 어려울까 생각한 적이 있다. 물론 난 모르지만 “모든 자명하지 않은 영점의 실수부가 1/2라는 추측”은 그래도 무슨 소리인지 알아는 듣겠는데 양자 역학의 매커니즘은 아예 이해가 안된다. 상식과는 너무도 정반대이기 때문이다.


      개인적으로는 AI에 관심이 많아 양자컴퓨팅 때문에 양자역학을 본격적으로 접하게 되었다. Q-bit이 정보처리의 기본 단위로 활용되어 현존하는 컴퓨터에 비해 기하급수적인 컴퓨팅 파워를 갖는다. 덕분에 자연스레 양자적 성질에 관심을 가지게 되었다.



      또 양자 역학은 가끔 과학인지 철학인지 분간을 할 수 없다. 관찰이 일어나야 양자에서 우리 눈에 보이는 입자 형태로 결정지어진다는 개념은 생각해야 존재한다는 데카르트의 말과도 유사하기 때문이다. 책을 좋아하고, 생각을 좋아하고, 철학을 좋아하고, 창의력을 좋아한다면 양자 역학만큼 무한의 가능성을 열어두고 생각의 폭을 넓히기에 좋은 주제는 없다.


      문제는 양자를 알고 싶어도 잘 설명해주는 레퍼런스를 찾기 어렵다는 것인데 리차드 파인만도 이해 못한것을 누가 대중이 이해하기 쉽게 풀어줄 수 있단 말인가.



      여담으로 최근 스티븐 와인버그의 제3의 생각이 출간되었을 때 드디어 양자역학을 위한 레퍼런스가 나왔다는 생각에 기쁨을 감출 수가 없었다. 노벨상 수상자이자 현재 양자 역학에 가장 가까이 닿아있는 천재께서 딱딱한 논문이 아닌 에세이로 책을 내셨으니 분명 기대할 법 했다.


      하지만 착각이었다. 1년 가까운 시간동안 이해를 위해 시간차를 두면서 3번이나 읽었지만 리뷰 하나 제대로 쓰지 못하는 수준에 그쳤다. 과연 몇번을 더 읽으면 조금 아는 척은 할 수 있을지 스스로 되묻는 시간만 많아졌다. 확실히 기억하고 이해하는 구절이 하나 있는데 누군가가 와인버그에게 물리학이 뭐냐고 묻는다면 물리학에 대해 아는 것이 없다는 말만 해줄 수 있다는 겸손하고도 어찌보면 진실(?)인 회고뿐이다.



      비록 제3의 생각을 이해하는데는 어려움을 겪고 있지만 지금 리뷰하고자 하는 퀀텀을 만나 그 갈증을 상당부분 해소하게 되었다. 그동안 양자역학을 이해하고자 상당한 책을 읽어왔음을 자부하는 독자로써 감히 예상컨데 현존하는 책 중 양자 역학을 가장 쉽게 풀어주는 책이라고 말하고 싶다.


      이 책을 읽고나면 얻을 수 있는 것을 두마디로 요약하면 다음과 같다.



      (읽기 전) 양자 역학이 무엇인지 모른다. (읽은 후) 양자 역학의 “무엇을” 이해 못하는지 알게 된다.



      장난하냐?고 반문하시겠지만 양자역학이란게 그렇다. 스스로 나 좀 똑똑하다고 자부하는 사람 있으면 아무책이나 잡고 도전해 보라. 내가 그렇게 표현할 수 밖에 없음을 이해할 것이다.


      이제 본론으로 넘어가 본격적인 리뷰를 시작하겠다. 만화책인지라 리뷰하기 수월해서 다행이다. 본 도서의 스토리 중 가장 핵심이라고 생각하는 굵직한 컷을 하나씩 소개할텐데 이 책의 요약본이라 생각하시면 되겠다. 핵심 주제컷 사이에 이해되지 않는 논리적 유추나 비약을 느낀다면 그 내용들이 여기서 소개되지 않은 책의 나머지 내용이라고 생각하면 된다.


      과학에 호기심 많은 독자일지라도 그동안 알고 있던 지식이 얼마나 잘못되어있는지, 얼마나 적은 영역의 범위를 커버하고 있었던 것인지 놀라움을 금치 못할 것이다.






      • 간단한 문제
        먼저 간단한 문제를 내겠다. 빛의 속도는 약 30만km/s이다. 대충 달까지 1초만에 도달하는 속도라고 생각하면 그나마 좀 감이 올 것이다. 당신은 똑똑해서 다행히 초속 29만km의 우주선을 만드는데 성공했다. 이제 이 우주선으로 빛을 따라가보자. 3초 전 출발한 빛을 따라간 우주선과 그 빛의 거리(A)는 얼마이고, 지구에서 그 빛을 본 우리와 빛의 거리(B)는 얼마일까? 모르겠다면 A와 B가 같을지 다를지만 맞춰보자.



        답은 A=B이다. 왜 이런 답이 나오는지는 아래 그림을 보자. 속도가 빠른 물체의 내부에서 시간은 천천히 흘러가기 때문이다. 빛의 속도가 기준과 무관하게 언제나 일정하다는 것은 특수 상대성 이론의 시작이다.빛의속도





      • 시공간
        위 그림에서 이해한 바와 같이 시간과 공간은 하나로 이루어져있다. 아래 그림이 이를 가장 직관적으로 설명해준다.시공간



        중력은 시공간의 뒤틀림이다. 빛 또한 시공간의 뒤틀림을 통과하면서 착시를 유발하게 한다. 우리 눈에 관측되는 광원(별이나 혹은 빛을 내는 어떤 물질)의 위치는 실제 위치와 다른 이유 또한 시공간이 하나로 되어있기 때문이다. GPS 또한 우리의 위치를 관측할 때 이런 현상의 오차를 보정하게 되는데 시공간이 하나라는 증거이다.





      • 소립자
        원자안에는 핵이 있다. 핵안에는 양성자와 중성자가 존재한다. 둘은 쿼크로 이루어져있다. 쿼크는 글루온으로 서로 연결되어 있으며, 쿼크 사이의 빈공간에 입자들이 생겼다 사라지는데 이것이 에너지이며 질량을 만들게 된다. 즉, E=mc^2이다. 이걸 왜 알아야 하냐고? 양자가 뭔지, 광자가 뭔지, 둘이 만나면 어떤 현상이 나는지 이해하기 위함이며 양자 역학으로 들어서는 첫 관문이다.시공간





      • 슈뢰딩거의 고양이
        양자역학에 조금이라도 관심있는 독자라면 슈뢰딩거의 고양이가 무엇인지 정도는 충분히 들어봤을것이다. 하지만 대부분 상자속의 고양이가 죽었거나 살아있는 상태가 공존할 수 있다는 정도만 알지 실제 정확한 실험이 어떻게 이루어졌는지는 잘 모를 것이다. 내가 아는 한 그 과정을 자세히 소개한 책 또한 많지 않다.슈뢰딩거의 고양이
        슈뢰딩거의 고양이2


        정확하게는 위 그림에서 보다시피 방사능, 계수기 등의 실험 장치가 존재하고 빛의 파동으로서의 성질과 같은 개념도 등장한다.



        그런데 실험이 끝난 뒤 고양이는 죽었을까? 살았을까?



        그것은 상상에 맡긴다. 결과는 물론 이 책에 소개되어있다.(이 페이지보다 한참 더 뒤로 가면 그때 알려준다.)





      • 간섭무늬
        양자 역학에서 가장 중요한 간섭 무늬 실험에 대한 설명이다.간섭무늬


        이 실험을 통해 아인슈타인이 왜 반은 맞고, 반은 틀렸는지 알게될 것이다.



        나아가 미래의 행위가 과거를 변화시키는 마치 타임머신의 가능성에 대해 생각해 볼 계기를 얻게될 것이다. 조금 더 나아가 공간이라는게 무엇인지 더 생각해볼 수 있는 계기를 얻을 수 있다. 지금까지 시간만 어려웠지 공간은 별로 안 어려웠을텐데, 공간이 시간보다 어렵기 시작하면 적어도 일반인 기준에서 이제 양자 좀 안다고 할 수 있는 수준이라고 봐도 될 것 같다.







      이 책은 양자역학을 일반인이 다가갈 수 있도록 쉽게 풀어준다는 점에서 그 가치를 인정받을 만하다. 그냥 쉽게만 풀어주는 것이 아닌 시공간, 소립자의 세계, 빛의 속도와 상대성 이론 등 양자 역학을 이해하기 위한 전제 지식들을 먼저 쉽게 풀어주기에 그 가치는 더욱 빛이난다.



      책을 사랑하고 과학을 사랑하는 AI에 관심있는 프로그래머가 그동안 양자 역학을 다루는 여러 분야의 책을 읽어봤지만 이 보다 쉬운 책은 본 적이 없다. 더 놀라운 것은 스스로 꿰지 못한 지식은 제법 많이 알고 있다고 자부해 왔음에도 의외로 몰랐던 지식이 상당수 있었다는 점이다.



      쉬워보이는 만화책이 탄생하기까지 3년이 걸린 이유를 알겠다. 지식을 이해하고 대중의 눈에 맞춰 재 각색의 과정은 저자에게 쉽지 않은 여정이자 행복한 여정이 아니었을까 싶다.



      아직 알려지지 않은 세상의 진리로 다가가는 것에 조금이라도 흥미를 느끼는 사람이라면 이 책은 그 끝없는 항해를 위한 가장 쉬운 나침반이 될 것이다. 혹여 호기심이 전혀 없는 사람일지라도 주위의 소중한 사람 특히 살아갈 날이 많은 자녀, 어린이들에게만큼은 꼭 이 책을 읽도록 추천했으면 한다. 양자 역학은 우리에게 정말 많은 생각을 할 수 있도록 이끌어주기 때문이다.



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