상대성이론과 더불어 현대물리학의 두 기중을 이룬다고 알려진 양자역학은 그 난해성으로 유명하다. 이 책은 인간이 양자역학을 이해하기 힘든 이유를 설명하는 것으로 시작한다. 저자인 최강신 교수는 상대성이론을 다룬 전작 <빛보다 느린 세상>에서와 마찬가지로 하나의 (사고)실험 결과에 대한 차분한 접근을 통해 그 현상을 과학적으로 인식하고 해석한다.
이 실험의 특징은 보이는 것만을 인정한다는 것이다. 볼 수 없는 것을 어설프게 표상화하지 않고 받아들일 수 밖에 없는 것만으로 논리를 전개시킨다. 한걸음씩 걸음마를 떼어가듯 나아가는 이 사고실험 과정에서 독자는 모르는 것과 이해할 수 없는 것이 무엇인지 구체적으로 알게 된다. 여기서부터 새로운 이해가 시작된다. 이 세상을 설명하는 새로운 인식 체계가 시작된다.
책의 1부를 통해서 독자는 양자역학이 다루는 것이 무엇이고 그 난해함이 어디에서 비롯되는지를 파악할 수 있다. 이후 2부에서는 파동을, 3부에서는 양자역학의 측정과 해석 문제를 다루고, 4부에서는 편광에 대하여, 5부에서는 얽힘에 대하여 알아본다. 각각의 장의 난이도는 다르지만, 중첩이나 간섭, 얽힘 등 양자역학을 논하는 데에 있어 빠지지 않고 등장하는 모든 개념을 조금 더 쉽게 설명하기 위해 노력했다.
들어가는 이야기: 운동의 문제
1부 이상하고 아름다운
1. 가장 아름다운 실험
2. 실험 결과를 물결로 계산할 수 있다
3. 물체가 두 곳을 동시에 지나가는 것일까?
4. 확률 해석
5. 결정론적 세계에서의 확률
6. 측정 문제와 코펜하겐 해석
7. 입자와 파동의 구별이 없어졌다
2부 파동의 이해
8. 파동
9. 파동은 더해진다. 겹실틈 무늬의 해석
10. 파동은 장애물을 에돌아간다
11. 빛 한 개, 근본적인 파동
12. 파동함수
13. 파동의 변화를 말해주는 슈뢰딩거 방정식
14. 양자
3부 슈뢰딩거의 고양이는 살아있을까
15. 슈뢰딩거의 고양이
16. 측정 문제
17. 보고 싶은 것만 볼 수 있다
18. 불확정성 원리: 두 성질 사이의 긴장 관계
19. 여러 세계 해석
20. 길잡이파 해석
21. 겹실틈의 어디를 지나가는가
4부 편광, 더 단순한 세상
22. 편광
23. 편광을 설명하는 방법
24. 광자 하나의 편광
25. 광자의 편광을 이야기할 때 생기는 문제
5부 얽힘, 그리고 실재에 대한 도전
26. 얽힘
27. 아인슈타인, 포돌스키, 로젠의 제안
28. 벨 부등식과 실험
29. 양자역학의 성공
30. 실재에 대한 도전
31. 양자 정보
부록 자세한 이야기
32. 우리는 전자를 보았을까
33. 파동의 간섭, 푸리에 정리, 불확정성 원리
34. 입자와 파동을 한꺼번에 다루는 해밀톤 역학
35. 전자는 모든 곳으로 간다
용어 설명
참고자료
주석
이론물리학을 전공했다. 끈이론이 이 세상을 구체적으로 어떻게 설명하는지를 연구하고 있다. 서울대학교 물리학과에서 공부하고 본(Bonn) 대학교, 교토 대학교, 한국고등과학원에서 연구했다. 지금은 이화여자대학교 부교수로, 스크랜튼 학부에서 학생들과 함께 공부하고 있다. 지은 책으로 『빛보다 느린 세상』과 『Quarks and Leptons from Orbifolded Superstring』(공저)가 있다.
