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우연에 가려진 세상
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| | 136*211*32mm
ISBN-10 : 118760156X
ISBN-13 : 9791187601562
우연에 가려진 세상 중고
저자 최강신 | 출판사 MID
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2018년 1월 18일 출간
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1.외형 상세 미선택 낙서 미선택 얼룩 미선택 접힘 미선택 낙장(뜯어짐) 미선택 찢김 미선택 변색 미선택 제본불량 미선택 부록있음 [중고 아닌 신간입니다.]

2.내형 상세 미선택 낙서 미선택 얼룩 미선택 접힘 미선택 낙장(뜯어짐) 미선택 찢김 미선택 변색 [출간 20180118, 판형 148x210(A5), 쪽수 460]

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(신간) 우연에 가려진 세상-생각실험으로 이해하는 양자역학 [중고 아닌 신간입니다.]

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책 소개

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상대성이론과 더불어 현대물리학의 두 기중을 이룬다고 알려진 양자역학은 그 난해성으로 유명하다. 이는 양자역학 자체가 가지는 “비논리성” 때문이다. 우리의 선조로부터 이어온 인간의 제한된 경험은 우리를 ‘양자역학 세상’과 동떨어지게 만든다. 분명 양자역학은 인간이 사는 세상을 설명하는 학문이지만, 같은 세상을 전혀 다르게 인식하고 묘사하는 양자역학을 보자면 우리에게 전혀 생소한 외계어라고 느껴질 수밖에 없다.
양자역학을 처음 접한 이들에게 이 외계어는 완전히 생소하고 전혀 이해가 가지 않는 말에 불과하다. 살아있는 동시에 죽어있는 ‘슈뢰딩거의 고양이’라든지, 하나의 물체가 여러 곳에 동시에 있다든지, 멀리 떨어져 있는 두 물체가 곧바로 상호작용을 한다든지...와 같은 이야기를 들으면 흥미롭기는 하지만 난해한 것은 마찬가지다. 세상에 양자역학을 제대로 이해하는 사람은 몇 안된다는 이야기도 있는데, 평범한 우리가 양자역학이 무엇인지 감이라도 잡을 수 있을까.
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.
1부의 목표는 양자역학을 직관적으로 이해할 수 없다는 것을 읽는 이들에게 납득시키는 것이다. 실제 실험을 통해 파동이 무엇인지, 입자가 무엇인지를 파악하고, 왜 양자역학에서는 파동과 입자를 구분할 수 없게 되는지를 살펴본다. 양자역학적 효과를 살펴보고 양자역학이 설명하고자 하는 것을 정리하여 독자를 본격적인 양자역학 세상 입문에 대비시키는 것이다.
이 책이 가지는 또 다른 특징 중 하나는 되도록 표준 해석이라고 여겨지는 코펜하겐 해석에 의존하지 않았다는 것이다. 측정과 해석에 대한 새롭고 꼼꼼한 접근을 통해 독자는 양자역학에 접근하는 새로운 방식을 익힐 수 있게 된다. 따라서 양자역학을 처음 접하는 초심자에게는 양자역학이 어떻게 세상을 기술하는지를 설명하고, 양자역학을 표준 해석에 따라 익힌 이들이게는 새로운 해석 방식을 제공할 수 있게 했다.
흔히 양자역학을 미시세계에서만 일어나는 현상의 확률적 기술이라고 생각하지만 저자는 양자역학이 거시세계를 인과론적으로 설명할 수 있다고 이야기한다. “우연에 가려진 세상”은 어떤 얼굴인지, 저자의 안내에 따라 이해할 수 있는 것부터 이해하고 넘어가다 보면, 어느새 독자는 양자역학의 사유 구조 언저리에 도착해 있을 것이다.

저자소개

저자 : 최강신
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.

목차

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

책 속으로

출판사 서평

양자역학을 처음 접하고 나서 충격을 받지 않은 사람은 아마도 양자역학을 이해하지 못해서일 것이다 “자연이 우리가 알고 있는 대로 행동하면 배울 것이 없을 것입니다.” 영국의 이론물리학자 존 엘리스는 영국의 엘리자베스 2세 여왕을 만나 이와 같은 ...

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양자역학을 처음 접하고 나서 충격을 받지 않은 사람은
아마도 양자역학을 이해하지 못해서일 것이다
“자연이 우리가 알고 있는 대로 행동하면 배울 것이 없을 것입니다.” 영국의 이론물리학자 존 엘리스는 영국의 엘리자베스 2세 여왕을 만나 이와 같은 말을 남겼다. 자연이 우리의 이해와는 다르게 행동한다니, 무슨 뜻일까?
이 질문에 대한 답은 양자역학이 쥐고 있다. 하지만, 양자역학이 자연을 설명하는 이론으로 받아들여지고 100년이 지난 지금도 우리는 양자역학이라는 학문이 어색하고 어렵기만 하다. 아마도 양자역학의 이론이 주로 우리의 눈에 보이지 않는, 아주 작은 세상에서 일어나는 일들만 설명한다고 생각하기 때문일 것이다. 아니면 우연으로 뒤덮인 기묘한 세상을 수학적으로 기술하는 것에 그친다는 양자역학이라는 학문의 한계일지도 모른다.

양자역학에서는 합리적인 것이 먹히지 않는다
- 존 스튜어트 벨
인간의 사유체계는 그 인간이 처한 상황을 이해하고 설명하기에 적합한 구조를 가지고 있다. 19세기 말 과학자들은 뉴턴과 맥스웰의 수학적 이론과 이를 바탕으로 하는 예측으로 그 당시 인식하는 세상을 완벽하게 설명하기 직전에 있다고 생각했다. 하지만 얄궂게도 그런 자신감에 충만하게 된지 얼마 후, 우리가 인식하지 못하던, 하지만 분명히 존재하는, 기존의 과학으로는 이해할 수 없는 세상이 드러났다.
그러나 사실 이 세상을 설명하기 위해 등장한 양자역학도 세상이 왜 그렇게 작동하는지는 설명하지 못한다. 다만 어떤 상황에서 어떤 결과가 나오는지 확률적으로 계산할 수 있을 뿐이다. 그 수학이 뭔가 부족한 것인지, 아니면 완벽한 수학이지만 그저 수학일 뿐인지 알 수 없다. 그래서 양자역학이 개념적으로 미완성이고 기초부터 새로 기술해야 한다는 주장도 있다.

과학은 매일매일의 상식을 조금 더 정교하게 해놓은 것에 지나지 않는다
? 알베르트 아인슈타인
하지만 아인슈타인이 말했듯 과학은 매일 일어나는 일을 조금 더 정교하게 기술하는 것에 불과하다. 양자역학이 “왜”라는 질문에 대답해줄 수 없을지는 모르지만, 이 세상을 조금 더 정확하게 설명한다는 것은 사실이다. 그리고 같은 맥락에서 생각하자면, 어렵고 난해한 양자역학도 결국 우리의 일상을 설명하는 학문에 불과한 것이다.
그러니 양자역학을 이해하는 데에 있어 미리 겁먹을 필요는 없다. 이 책의 목표는 양자역학을 직관적으로 이해할 수 없다는 것을 독자에게 납득시키는 것이다. 양자역학을 이해하는 것은 어렵다. 그러나 불가능한 일은 아니다.
이를 위해서는 다시 실험으로 돌아가야 한다. 해석이 분명하지 않은 수학을 쓰는 대신, 직접 확인할 수 있는 것이 무엇이고 어디까지인지를 다시 살펴보는 것이다. 우리의 눈으로 이상한 일을 확인하고 나면, 양자역학을 이해하는 과정에서 어떤 것이 문제인지를 따져볼 수 있다.
『우연에 가려진 세상』은 한걸음씩 걸음마를 떼어가듯 나아가는 사고실험 과정에서 모르는 것과 이해할 수 없는 것이 무엇인지 구체적으로 설명한다. 여기서부터 새로운 이해가 시작될 것이다. 이 세상을 설명하는 새로운 인식 체계가 시작되는 것이다.

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책 속 한 문장

회원리뷰

  • ‘우연에 가려진 세상’을 읽고   “누구보다도 솔직하게 물리학을 공부하던 파인만은, 양자역학을 이해하는 사람...

    ‘우연에 가려진 세상’을 읽고

     

    “누구보다도 솔직하게 물리학을 공부하던 파인만은, 양자역학을 이해하는 사람은 없을 것이라고 잘라 말했다.” - 『우연에 가려진 세상』- 최강신, 318쪽

    위의 문장이 아니라면 어쩌면 난 이 책의 서평따윈 쓰지 못하고, 책을 끝까지 읽지도 못했을 것이다. 어릴 때부터 책 사이에서 자랐던 나는 사실 이 책을 한번 읽고 어느 정도는 이해할 수 있으리라는 ‘근거 없는 자신감’으로 단지 제목이 맘에 들어 이 책을 읽기로 선택하였었다. 나는 고등학교를 졸업하면서 물리와 수학과도 함께 졸업한 전형적인 인문학도로 워낙 직관적인 성향의 사람이다. 이 책을 읽기로 선택할 때도 합리적인 이유는 없었지만 막연하게 앎의 지평을 넓힐 수 있을 것 같고, 양자역학이 인간관계에 도움이 될 것이라는 기대였던 것 같다. 게다가 생각실험으로 이해하는 양자역학이라니... 정말 매력적인 부제였다.

     

    양자역학은 우리가 이해하든 아니든 스마트폰이며, 반도체, 컴퓨터, LED 등 우리 삶속에 생각보다 깊이 들어와 있다니 어려워도 한번 읽어볼까 싶은 마음도 들었던 것이 사실이다. 그러나 양자역학적 효과는 일상생활에서는 드러나지 않고, 이상하고 난해하기까지 하다. 설명하려고 들면 오히려 오해를 가져오는 이상한 양자역학이지만, 그 효과를 따르는 물체들이 모여 우리가 경험하는 일상적인 세상을 이루는 것은 오히려 흥미로웠다. 아직 양자역학은 개념적으로 완성되지 않았으며, ‘해석’의 문제가 계속 남아있다. 실증적, 논리적으로 이해하려고 들면 어렵지만 그냥 그 자체로 독자들은 자신의 삶 속에서 양자역학이 주는 의미를 이렇게 저렇게 생각해 보며 받아들이면(?) 어떨까 싶었다. 나의 경우 양자를 인간관계에 계속 대입하면서 읽어 보았다.

     

    이 책의 1부는 이상하고 아름다운 실험으로 눈에 보이지 않는 양자에 대해 눈에 보이게 실험하는 내용으로 표와 사진으로 설명하고 있다. 축구공과 전자의 겹실틈 실험이 가장 기억에 남는다. 빛과 물질은 어떤 면은 입자로 이해해야 하고 어떤 면은 파동으로 이해해야 한다는 상보성의 원리가 반가웠다. 결국 가장 기본인 양자역학으로 보아도 인간관계를 보아도 상보성은 기본 원리였던 것이다.

    2부에서는 파동의 개념을 중첩과 간섭으로 이해하도록 설명하였다. 2부의 내용 중 물리학은 질적인 차이라고 생각했던 것들을 양적인 차이로 설명한다. 즉 보편성을 가지고 있다는 것이 물리학을 읽는 인문학도의 마음을 편안하게 해 주었다. 장애물을 에돌아가는 파동을 읽으며 양자역학이 마치 인격적인 느낌까지 들었다면 너무 비약한 것일까?

    3부에서는 양자역학의 측정과 해석문제를 슈뢰딩거의 고양이는 살아있을까라는 제목으로 시작하였다. 보고 싶은 것만 볼 수 있고, 불확정성의 원리가 오히려 확정성의 원리가 되고, 해석이 분분한 가운데 우리가 존재한다고 하는 조건이 바로 근거가 되는 인간원리가 개인적으로는 가장 맘에 든다.

    4부에는 편광, 더 단순한 세상을 읽으며 실재론자들의 이야기에 조금 더 솔깃해진다.

    5부에는 얽힘, 21세기의 양자역학은 이 얽힘을 이해하는 과정을 통하여 발전하였다. 양자정보론을 통해 컴퓨터로 빠른 정보 검색과 전달, 암호화, 그리고 블랙홀을 더 잘 이해하게 되었다.

     

    이 책을 읽으면서 나는 물리학자들을 좀 더 존경하게 되었다. 내 분야의 전문가가 될수록 오히려 다른 분야에는 바보가 되는 것을 이 책을 읽으며 새삼 느끼게 되었다. 다른 분야의 책과 지식을 만난다는 것은 자기 위치에서 오히려 겸손을 배우는 시간이다. 다른 한편으로는 각각의 다른 분야들이 어디선가는 하나로 연결되고 있다는 느낌도 갖는다. 양자역학이라는 물리학을 책으로 읽지만 왠지 상보성, 보편성, 역설, 얽힘 등의 인간관계의 양상으로도 읽혀진다. 사실 끝까지 이해하면서 읽기에 매우 어려운 내용이었지만 양자역학을 각자의 삶의 위치에서 각자의 해석을 가지고 읽을 수 있는 것도 좋은 일이다.

     

  • 【 우연에 가려진 세상 】 - 생각실험으로 이해하는 양자역학 _최강신 (지은이) | Mid(엠아이디) | 2018-01-1...

    우연에 가려진 세상 - 생각실험으로 이해하는 양자역학

    _최강신 (지은이) | Mid(엠아이디) | 2018-01-18

     

     

    이 책의 키워드는 부제에도 나타나있듯이 양자역학이다. “아무도 양자역학을 이해하지 못한다고 말해도 괜찮다고 생각한다.” 리처드 파인만이 한 말이다. 그러니까 전공자가 아닌 이상(전공자라고 모두 이해한다고 생각할 수는 없지만)양자역학을 충분히 이해하지 못한다고 해서 기죽지 말라는 이야기다.

     

     

    의외로 우리의 일상 속에 양자역학은 깊숙이 자리 잡고 있다. 단지 우리가 의식을 못하거나 안하고 있을 뿐이다. 컴퓨터 안에 반도체가 들어있고, 텔레비전 안에 LED가 있고, 많은 가전제품이 양자역학의 효과를 의도적으로 활용하고 있다. “양자역학의 효과는 일상생활에선 드러나지 않는다. 이상한 양자역학을 따르는 물체들이 모여 전혀 이상하지 않은 우리 세상을 이루는 것이다.” 따라서 양자 현상은 경험을 통하여 직관적으로 이해할 수도 없고 비유로 설명할 수도 없다고 한다. 억지로 일상의 말로 표현하면 오해를 불러일으킬 뿐이다.

     

     

    이 책의 지은이 최강신 교수(이화여자대학교)는 이론물리학자이다. 끈이론이 이 세상을 구체적으로 어떻게 설명하는지를 연구하고 있다. 이 책은 2012년부터 2016년까지 이화여자대학교 스크랜튼학부의 The Universe, Life and Light에서 함께 공부한 학생들의 슬기를 거름으로 태어났다고 한다.

     

     

    특징적인 것은 양자역학을 애써 설명하려하지 않는다는 것이다. 오히려 영자역학이 직관적으로 이해 불가한 주제라는 것을 납득시키는 것에 초점을 맞춘다. 이해하는 것이 어렵다고 해도, 왜 이해할 수 없는지를 설명하는 것은 그리 어렵지 않다는 말을 덧붙인다. 책은 총 5부와 부록으로 편집되었다. 지은이는 이상하고 아름다운이라는 타이틀의 1부의 내용만 갖고도 한 권의 책이 될 수 있도록 정리했다. 뒤로 갈수록 더 세밀한 설명이 뒤따른다. 따라서 물리에 대한 특별한 지식이 없는 독자들이 이 책의 1부만 이해해도 지은이는 만족할 것이라고 한다.

     

     

    양자역학에 가까이 가기 위해 파동의 중첩과 간섭이야기가 뒤따른다. “양자역학에서 제일 문제가 되는 것은 단 하나의 입자가 자기 자신과 간섭한다는 것이다.” 지은이는 이 부분에서도 최대한 쉽게 설명을 해주고 있다. ‘파동은 파도를 일반화한 물리 개념이다.’ 양자효과가 원자의 붕괴와 연관되어있다는 것을 설명하기 위한 그 유명한 슈뢰딩거의 지옥기계(슈뢰딩거의 고양이)이야기와 함께 편광, 얽힘 등 머리는 좀 복잡해지지만 알아두면 쓸모 있는 과학지식이 펼쳐진다.

     

     

    현대물리학에서 상대성이론과 함께 중요한 위치를 자리 잡고 있는 양자역학은 난해하기 때문에 더 유명하다. 양자역학은 20세기 초 원자를 이해하려는 노력을 통해 탄생했다. 양자역학은 세상에 대한 생각을 완전히 바꿔버렸다는 평가를 받는다. 당시 이해되지 않았던 것은, 원자는 불가능한 안전성을 가지고 있었고, 원자에서 나오는 빛은 매우 특정한 색(파장)만을 띤다는 것이었다. 이렇게 제한된 정보밖에 없었지만 이를 바탕으로 원자가 어떤 구조를 가지고 있는가를 이해하는 계기가 된 것이다. 이 책의 지은이 최강신 교수는 상대성이론을 다룬 전작 빛보다 느린 세상(엠아이디, 2016)에서와 마찬가지로 하나의 (사고)실험 결과에 대한 차분한 접근을 통해 그 현상을 과학적으로 인식하고 해석하고 있다. 이 생각실험의 특징은 보이는 것만을 인정한다는 것이다. 볼 수 없는 것을 어설프게 표상화하지 않고 받아들일 수밖에 없는 것만으로 논리를 전개시키고 있다.

     

     

    #우연에가려진세상 #양자역학 #생각실험 #최강신 #엠아이디출판사 #MiD

     
     
     
     
     

    KakaoTalk_20180209_212646711.jpg

  • 생각실험으로 이해하는 양자역학

    양자역학이란 무엇일까?
    우선 제목부터 뜯어 보자.
    우연에 가려진 세상이란 제목이 붙어 있다.
    그렇다면 우리가 살아가고 있는 이 세상이 우연 투성이라는 이야기로 생각해도 될까?
    그리고 양자역학은 우연을 겉어낸 세상을 이야기 하는 걸까?
    아니면 양자역학이란 것이 전적으로 우연한 세상이란 걸까?

    처음부터 질문이 참 이상 했다.
    책을 다 읽고 나면 양자역학을 이해하고 있는 상태가 될 줄 알았는데.
    여전히 양자역학이 무엇인지 모른다.
    어쩌면 "확률"이란 말 자체가 양자역학의 세상을 가장 잘 말해주는 단어 같다는 생각까지 든다.
    어쨌든 확률이란 결국 100이 기준이니 0.0001%의 확률이라 해도 있을 수도 있다는 것 이니까.
    이러나 저러나 일어 날 수 있는 일이 일어나고 있는 것 이니까.
    아님 말고 뭐.

    기억에 남는건 겹실틈 실험과 슈뢰딩거의 고양이, 그리고 파동이다.
    그리고 끝...

    수식없이 물리현상을 얼마나 이해할 수 있을까?
    과학중에서 물리학은 수식 때문에 접근하기 어려운 분야 중 하나였다.
    많이는 아니더라도 좋으니 글로 물리현상을 이해 할 수 있으면 얼마나 좋을까?

    전작 상대성이론에서 충분히 경험했다.
    와!! 수식없이도 어렵지 않게 상대성이론을 이해 했다니!!

    그래서 이번에도 기대했다.
    그 어렵다는!! 어쩌면 세상에서 이해하고 있는 사람이 얼마 없을 거라는
    양자역학을 책을 읽으면 이해할 수 있지 않을까?
    하지만... 양자역학은 무리 였나보다...

    1부 겹실틈 실험으로 시작 할 때까지는 쉽게 따라 갔는데...
    파동으로 넘어가면서 조금씩 어려워 지더니 와우 다양한 학파의 견해와
    조금씩 나오기 시작하는 함수식에 무너 졌다.

    한 번 읽어서 그랬을꺼야!! 라는 생각에
    시간이 걸리더라도 한 번더 도전했는데...
    윽... 결국 함수의 벽을 넘지 못했다.

    수식없이 이해 할 수 있다면서요??...
    음.. 겹실틈 실험과 슈뢰딩거의 고양이, 그리고 파동이란 현상으로 설명할 수 있다는 것을 이해 하면
    그것이 양자 역학 이란 것인가요??
    얽힘은 또 뭐죠??

    양자에 정보를 담으면 복사할 수 없다니!!
    아니 양자에 어떻게 정보를 담죠??
    어떻게든 처음의 상태를 모르잖아요??
    한 번 걸러진 편광에다 정보를 담는 건가요??
    서로의 약속을 먼저 정해 두는 건가요??

    아직잘 모르겠습니다..
    그래서 리뷰도 어떻게 남겨야 될지...
    책을 읽고나서 멘붕에 빠진건 정말 오랜만입니다..ㅠㅠ

     

    우연에 가려진 세상 본문용.jpg

  • 나는 초등학교 시절 확률에 대해 배울 때 어려움을 겪었었다. 동전을 던졌을 때 앞면이 나올 확률이 1/2이라니! 나는 아무리 ...

    나는 초등학교 시절 확률에 대해 배울 때 어려움을 겪었었다. 동전을 던졌을 때 앞면이 나올 확률이 1/2이라니! 나는 아무리 던져도 1/2의 확률이 나온 적이 없었다. 아주 많이 던졌을 때 앞면이 나올 확률이 1/2인 것과 한 번 던져서 앞면이 나올 확률은 같은 것인가? 이 책은 내가 품었던 궁금증을 속 시원히 긁어주었다.

     

    이 책의 첫인상은 그림이 많다는 것이었다. 작가는 단순히 지식을 나열해 놓기보다 독자와 함께 다양한 실험을 같이 해보면서 결과를 유도하는 과정을 함께한다. 그리고 여러 과학자들의 해석을 이해해보면서 질문을 던지고 문제점을 찾는다. 이러한 서술방식은 마치 강의를 직접 듣는 것 같은 현장감을 준다. 또한 과학에 대한 기본 지식이 없는 사람들도 읽을 수 있도록 파동, 주파수 등의 기초 과학 용어부터 서술해 놓았다.

     

    이 책은 ‘5+부록으로 구성되어 있다. 1부에서는 겹실틈 실험을 통해 빛과 전자는 입자와 파동을 동시에 갖는다는 것을 설명하였다. 따라서 양자역학은 직관적으로 이해하기 힘들다. 2부에서는 파동에 대해 알아보며 슈뢰딩거 방정식을 같이 이해해본다. 3부에서는 유명한 슈뢰딩거의 고양이에 대해 코펜하겐의 해석뿐만 아니라 여러 세계 해석, 길잡이파 해석 등 여러 해석을 담았다. 4부에서는 편광에 대해 알아보고 광자의 편광 실험을 같이 해본다. 5부에서는 광자의 편광 실험을 얽힘 상태에 적용시켜본다.

     

    작가는 책머리에서 1부만을 가지고도 한 권의 책이 되게 하였고 나머지 장들은 1부를 좀 더 깊게 들어간 것이라고 말했다. 그리고 자세히 읽는 것보다 흐름을 타서 읽는 것이 중요하다고 말한다. 모르는 것을 붙잡고 있기보다 빠르게 한 번 읽고 다시 한 번 천천히 읽는 것을 추천한다. 굵은 글씨와 그림 위주로 보면서 그림에 대한 주석만 이해해도 전체적인 흐름을 파악하는 데에는 충분할 것이다. 그리고 소제목에 맞추어 내용을 정리해가면서 읽으면 이해하는 데 더욱 도움이 될 것이다. 양자 역학에 대해 궁금한 사람이라면 꼭 완독하여 이해의 즐거움을 함께 했으면 좋겠다.

  • 양자 역학의 어려움 | dp**rok | 2018.02.03 | 5점 만점에 4점 | 추천:0
     리처드 파인만은 자신이 양자역학관련하여 노벨물리학상을 받았음에도 불구하고 " 이 세상에 양자역할을 이해하는 사람은 ...

     리처드 파인만은 자신이 양자역학관련하여 노벨물리학상을 받았음에도 불구하고 " 이 세상에 양자역할을 이해하는 사람은 한 명도 없을 것". 이라고 했다. 그만큼 양자역학은 어렵고 난해하다는 것이다. 나도 양자역학에 대해서 다른 과학책에서 어렴풋이 관련 내용을 봤을 뿐 본격적으로 양자역할을 다룬 책은 본적이 없었다. 그러다 책' 우연에 가려진 세상'이 나와 한번 도전해봤다. 제목부터 의미심장하다 우연에 가려진 세상이라니. 웬지 양자역학의 속성을 잘 드러낸 제목같다. 

     근데 웬걸 책에서 양자의 정의부터 밝히질 않는다. 알거라 생각한건가? 그래서 친절한 네이버에 양자의 정의를 찾아봤더니

    [ 어떤 물리량이 연속값을 취하지 않고 어떤 단위량의 정수배로 나타나는 비연속값을 취할 경우, 그 단위량을 가리키는 용어이다.] 란다.(출처- 네이버 두산백과)

     그래서 광자와 전자가 양자가 되는 듯 하다. 전자는 원자핵 주변에서 에너지의 흡수 방출 여부에 따라 원자핵 중심과 주변으로 오르내리는데 희한하게도 이게 연속적인 아날로그 값이 아닌 디지털 정수배이다. 책에는 자연계에 은근히 디지털 처리가 많다고 한다. 디지털은 인위적인 것이 아닌것일까? 어쨌든.

     그래서 책은 그 유명한 전자 실틈 실험에서 시작한다. 전자 실틈 실험은 막에 전자가 통과할 수 있는 실틈을 적당한 거리를 유지해서 두개 만들어 놓은 후 실틈 뒤에는 전자가 부딪히면 흔적은 남기는 형과막을 설치한다. 그 후 전자를 발사해서 전자가 실틈을 통과하는지를 보는 실험이었다. 처음에는 당연히 실틈의 뒤에 두개의 실틈 모양 기둥을 예상했지만 결과는 매우 달랐다. 마치 물결무늬처럼 전자가 흔적을 남겼던 것이다. 과학자들은 이를 통해 전자를 파동으로 해석했다. 왜냐하면 물결무늬는 파장을 가진 파동이 두 틈을 지나면서 서로 간섭이 일어나 생기는 것으로 밖에는 해석할 수 없었기 때문이다. 하지만 기묘하게도 이 파동은 형광막에 닿는 순간 동그란 입자의 무늬를 남겼다. 

     이를 두고 유명한 코펜하겐 해석은 전자가 입자와 파동의 두 가지 성질을 모두 가지며 파동의 형태로 이동하다가 형광막에 닿는 즉, 측정의 순간 이것이 무너지며 입자로 남는 다는 것이다. 지금까지 나는 이 해석이 보다 일반적인 것인줄 알았는데 책에서는 97년 있었던 회의에서 상당히 많은 학자들이 코펜하겐 해석을 따르고 있지 않았다.

     하나는 여러 세계 이론으로 두 개의 실틈 실험에서 형광막에 남겨진 파동무늬는 밝기가 다른데 이는 전자가 각 부분의 형광막으로 향해 부딪힐힐 확률이 각각 다름을 의미한다. 전자가 많이 부딪혀 밝은 빛을 띠는 부분일 수록 전자가 그리로 향할 확률이 높다는 것이다. 그리고 역시 기묘하게도 이런 각 사건은 독립성을 띠며 서로 다른 세계를 구성해나간다는 것이다. 우주의 에너지가 보전되는 것처럼 이런 확률들의 총합도 보존된다고 본다. 잘 이해는 안가지만 일전에 다중우주 이론의 한가지로 거론된 것을 본적이 있다. 

     다른 하나는 길잡이파 이론이다. 여기서는 사실상 전자를 입자로 본다. 그런데 자석의 전자기파나 행성주의의 중력파처럼 전자가 움직일때 어느 지점으로 경향성을 갖고 향하게 끔 하는 길잡이파가 존재한다는 것이다. 물론 이런 것을 중력이나 전자기력 같은 근본적인 힘으로보지는 않지만 그런 것이 작동하여 전자가 특정 부분으로 높은 확률로 향한다는 것이다. 개인적으로는 이게 더 이해가 잘가서인지 더욱 그럴듯했다. 

     책은 광자를 가지고 양자의 얽힘 현상도 다룬다. 얽힘은 두 광자가 얽힘이 일어나면 서로 멀리 떨어져있어도 상호작용을 주고 받는다. 상대성이론에 따르면 빛보다 빠른 것은 없다. 따라서 두 얽힘 상태의 양자가 상당히 먼 공간을 떨어져있다면 원래 서로 영향을 받지 않아야 한다. 하지만 이 녀석들은 빛보다 빠른 속도로 하나가 영향을 받는 즉시 ,다른 하나도 영향을 받는다. 소위 국소성의 원리를 위반하는 것이다.

     이런 얽힘 현상은 현대에 양자암호를 개발하는데도 사용되며 양자컴퓨터에도 사용될 수 있다고 한다. 책에도 나오지만 사람은 양자를 관찰한적도 없고, 정체도 모르면서 이미 다양하게 사용하는 것이다.  

     책은 양자역학과 관련한 다양한 실험과 각 학파의 의견 그리고 여러 해석들을 파동과 편광등을 활용해 비교적 쉽게 설명한다. 하지만 결국 수식이란건 피할수 없는 부분이 있고, 모든 걸 다 세세히 설명할수는 없다보니 일반인이 교양서적으로 읽기엔 쉽지 않은 부분도 있었다.(오일러의 공식, 자연로그, 벡터등이 나올땐 문과출신으로 절망했다. 이공계라면 쉬울수도 있겠다.) 솔직히 반정도도 이해 못한 것 같다. 하지만 그럼에도 양자역학에 관심이 있다면 한번 도전해볼만한 책이란 생각이다. 언제고 다시 한번 읽어봐야겠다. 



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