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21세기는 양자기술시대다. 양자물리학은 오늘날 우리가 살아가는 실제 세계에 큰 영향을 준다. 이런 흐름에 맞춰, 일찍이 도서출판 승산에서는 로저 펜로즈(2020년 노벨 물리학상 수상)의 『실체에 이르는 길 1,2』(2010)에서, 물리학자의 시선에서 본 ‘우주의 실체’를 독자들에게 소개한 바 있다. 『양자우연성』(2015)에서는 양자물리학의 최신 발전상을 살펴보았다. 『실재란 무엇인가』는 앞선 탐구의 일환으로, ‘실재’를 둘러싼 양자물리학의 역사와 그 뒷배경을 흥미진진하게 풀어낸다.

양자물리학에서 말하는 기이한 효과를 왜 일상에서는 보지 못할까? 저자 애덤 베커는 간단한 질문에서 시작하는 한편, ‘실재’를 둘러싼 쟁점을 소개한다. 그 과정에서 양자물리학 해석의 주류인 ‘코펜하겐 해석’에 맞서 소신을 굽히지 않은 데이비드 봄, 휴 에버렛, 존 스튜어트 벨과 같은 물리학자들의 일화를 다룬다. 나아가 물리학에 국한하지 않고 “역사적이고 철학적인 배경지식”이 ‘실재’를 탐구하는 과정에서 얼마나 중요한지 역설한다.

애덤 베커는 40명이 넘는 물리학자, 철학자, 사학자들과 심도 있는 토론을 하고 인터뷰를 나눈 내용을 바탕으로 양자물리학의 역사를 새로운 관점에서 조망했다. 『실재란 무엇인가』는 비범한 재능과 성실함을 갖추었지만 현실에 발 딛고 있었다는 점에서는 지극히 인간적인 물리학자들의 이야기이자, 주류 의견에 반론을 제기하고 “실재란 무엇인가?”라는 커다란 질문을 던지기를 두려워하지 않았던 양자 이단아들의 이야기다.

워싱턴 포스트
굉장히 훌륭하다. 과학자들에 대한 매력적인 일화를 곁들인 무척 상세한 연구.

월스트리트 저널
애덤 베커는 복잡다단한 이야기를 탁월하면서도 이해하기 쉽게 풀어냈다.

네이처
『실재란 무엇인가』는 열린 태도를 유지하라는 주장을 담아냈다. 애덤 베커는 같은 데이터를 둘러싼 무수한 해석과 이야기를 탐구하는 과정에서 우리에게 겸손함이 필요하다는 사실을 상기시킨다.

이기명(고등과학원 물리학과 교수)
양자역학이 주는 과학적, 기술적인 영향에 더해서 우리가 세상을 보는 “관점”의 변화는 인류의 문화적 발전의 커다란 기로가 될 것이다. 이 책은 이러한 무거운 주제를 구체적이고, 일상적이고, 사람들이 만들어가는 과정이라는 것을 즐겁게 읽을 수 있도록 표현했다.

정광훈(국립과천과학관 연구관)
“닥치고 계산하라!”라는 이야기는 양자물리학을 이해하려 하지 말고, 계산해 보라는 의미다. 그러면 그 계산 결과는 세상에서 벌어지는 현상을 잘 설명해 줄 것이라는 의미다. 계산 결과가 현상을 잘 설명해 주지만 왜 이해하지 못해도 그것을 받아들여야 하는지는 한번 생각해 볼 문제다. 어쩌면 철학적 문제일 수도 있지만, 과학적으로도 필요한 의심이다. 과학은 질문, 비판, 확인, 재확인, 수정 등의 과정을 거쳐 발전해 나가는데 이 책을 통해 과학이 얼마나 엄격하게 작동하고 있는지도 알 수 있다.

제임스 글릭(『천재, 리처드 파인만의 삶과 과학』(승산, 2005)의 저자)
현대 과학에서 격렬히 벌어지고 있는, 가장 첨예한 논쟁을 철저하고 명확하게 탐구한다.

션 캐럴(캘리포니아 공과대학 이론물리학자, 『빅 픽쳐』의 저자)
양자역학은 보기 드물게 성공적인 이론이지만, 수십 년 동안 물리학자들은 양자역학이 실재의 본질에 대해 드러내는 바를 완강히 부인해 왔다. 애덤 베커의 훌륭한 책은 실재를 둘러싼 논쟁의 다채로운 역사를 재조명하고 아인슈타인이 내내 옳았다는 사실을 입증한다.

아트 프리드먼(소프트웨어 공학자, 『양자역학』과 『특수상대론과 고전장론』의 공저자)
양자역학은 놀라울 정도로 성공했지만, 그 적절한 의미와 해석은 여전히 풀리지 않은 의문으로 남아 오늘날까지 물리학자들을 괴롭힌다. 양자 세계를 이해하기 위한 끊임없는 인간적 분투, 그리고 과학을 설명하는 과정에서 저자는 이 주제에 활기를 불어넣는다. 애덤 베커의 책은 소설처럼 읽힌다.

폴 핼펀(필라델피아 과학대학교 물리학 교수, 『파인만과 휠러의 만남, 양자미로』(승산, 2019)의 저자)
무척 면밀히 연구된 이 책에서, 애덤 베커는 양자물리학의 확립을 둘러싼 원칙적인 비평 뒤편의 잘 알려지지 않은 역사를 탐색하는 한편, 아인슈타인-보어 논쟁에서부터 1970년대 이후 급증한 여러 대안에 이르기까지 흥미진진한 자취를 추적한다. 『실재란 무엇인가』는 주요 인물들과 그 업적을 세세하고 빈틈없이 다루며, 현재까지 커다란 영향을 미치는 양자물리학의 중대한 논쟁으로 우리를 이끌어 줄 필수적인 지침이다.

들어가며
프롤로그

1부 진통제 철학
1장 만물의 측정 기준
2장 문제성 덴마크 고유상태
3장 길거리 싸움
4장 맨해튼의 코펜하겐

2부 양자 이단아들
5장 유배된 물리학
6장 또 다른 세계로부터 나타나다
7장 과학에서 가장 심오한 발견
8장 천지간에는 수없이 많은 일이

3부 위업
9장 언더그라운드의 실재
10장 양자 스프링
11장 코펜하겐 대 우주
12장 터무니없는 행운
부록 가장 이상한 실험에 관한 네 가지 관점

감사하는 말
역자후기
사진과 그림 출처
후주
참고문헌
찾아보기

양자물리학에 해석이 필요한 까닭은, 양자물리학의 이론으로 세상을 설명하는 바가 명료하지 않기 때문이다. 양자물리학에서 다루는 수학은 낯설고 난해하며, 그 수학과 우리가 사는 세상 사이의 연관성을 찾기도 쉽지 않다. 이는 양자물리학이 밀어낸 뉴턴물리학과 극명히 대비된다. (23쪽)

보어에 따르면 “양자 세계가 없기 때문”에 양자 세계의 이야기라는 것도 없다. “양자 물리학적 서술은 추상적일 뿐입니다.” 이런 서술로 양자 사건이 일어날 확률을 예측하는 일 외에는 아무것도 할 수 없다. 양자 물체가 우리를 둘러싼 일상 세계와 같은 방식으로 존재하지 않기 때문이다. 하이젠베르크가 말한 대로, “객관적인 실세계를 이루는 가장 작은 구성 요소들이, 돌이나 나무가 관측과 무관하게 존재하는 것처럼, 객관적으로 존재한다는 생각은 불가능하다.” (32쪽)

보어 모형에서는 전자들이 허용된 궤도군을 따라서만 움직인다. 허용된 보어의 궤도 사이에는 전자가 결코 있을 수 없었지만, 한 궤도에서 다 른 궤도로 뛰어넘는 것은 가능했다. 각 궤도는 서로 다른 에너지에 해당하 며, 전자가 궤도 사이를 뛰어넘을 때는 전자의 에너지가 변한 양에 해당하는 빛을 방출하거나 흡수하여, 실험실에서 보이는 스펙트럼이 나온다. 이 런 특정 에너지의 불연속적인 도약을 ‘양자’라고 했는데 이는 ‘얼마나 많은지’를 뜻하는 라틴어에서 유래한 표현이었다. 이로써 원자 세계의 새로 운 과학을 ‘양자물리학’이라 부르게 되었다. (43쪽)

1935년 아인슈타인은 두 명의 동료 보리스 포돌스키와 네이선 로젠과 함께, 「물리적 실재성에 대한 양자역학적 기술은 완전하다고 간주할 수 있는가」라는 도발적인 제목으로 논문을 발표했다. 저자들 이름의 첫 글자를 따서 ‘EPR 논문’이라고 부르는 이 논문은, 보어와 벌인 결판에서 아인슈타인이 마지막으로 몸부림친 시도로 종종 묘사된다. 하지만 진실은 복잡할 뿐 아니라 훨씬 더 흥미롭다. (86쪽)

물리적 이론과 조화로운 세계상은 이론의 중요한 한 축을 담당한다. 예측 결과가 동일하더라도 두 이론이 세상을 그리는 구도는-우주의 중심에 태양이 아닌 지구를 놓는 것처럼-서로 판이하게 다를 수도 있다. 이런 그림은 과학을 일상적으로 실천하는 과정에서 많은 영향을 끼친다. (151쪽)

쿤은 과학의 진보라고 하면 떠오르는 전체적인 그림이, 훈련 중인 물리학자로서 수업에서 접한 만화 같은 그림이 틀렸다는 사실을 알게 되었다. 과학은 성공적인 이론에 다른 이론을 쌓아가는 방식으로 진보하지 않았다. 훨씬 복잡하고 미묘했다. (249쪽)

놀랍게도 독립적으로 발전한 끈 이론과 인플레이션 이론은 모두 공통된 결론을 가리키는 듯하다. 바로 독립적인 우주가 엄청나게 많다는, 멀티버스가 존재한다는 귀결이다. 인플레이션 이론에 따르면 우주는 ‘영구 인플레이션’을 벗어날 수 없다. 인플레이션이 우주의 한 부분에서 끝나면 다른 부분에서 계속 이어지며 인플레이션이 없는 우주의 “거품들”은 인플레이션이 일어나는 영역에서 계속 나타난다. (345쪽)

하지만 전후 미국에서는 머리 좋은 학생들이 철학 수업에서 불청객 한번 되어 보지 않고서도 유치원부터 최상위 대학교의 물리학 박사 학위를 통과하는 내내 아무런 걸리적거림도 느끼지 못했고, 상황은 현재도 별반 다름없다. (366쪽)