친절한 양자론

편집자의 글 _ 양자론의 개념을 한눈에 보는 읽기 쉬운 양자론 해설서
글머리에 _ 불가사의하면서도 매력적인 ‘양자’를 향한 탐험
들어가기 전에 _ 양자론의 전체 흐름을 미리 알고 가자!

제1장_ 양자론의 확률적 해석, 슈뢰딩거의 고양이에 관해
1-1 양자란 무엇인가
1-2 양자론을 완성시킨 슈뢰딩거의 등장
1-3 짧지만 핵심적인 양자론의 역사
1-4 슈뢰딩거방정식을 해부하다
1-5 Ψ는 왜 파동함수일까
1-6 파동함수 Ψ에 숨은 의미
1-7 확률파를 이해하기 위한 기초
1-8 확률파를 수축시키는 ‘관측’
1-9 하이젠베르크의 불확정성원리
1-10 실재론 vs 실증론
1-11 ‘슈뢰딩거의 고양이’ 패러독스에 대한 고찰
1-12 ‘슈뢰딩거의 고양이’의 현대적 전개

제2장_ 봄의 양자 퍼텐셜로 본 ‘이단의 양자론’
2-1 파동과 입자로 해 본 이중 슬릿 실험
2-2 양자를 이해할 수 있는 또다른 이중 슬릿 실험
2-3 양자론으로 밝혀낸 원자의 모습
2-4 ‘이단’의 물리학자 봄의 등장
2-5 숨은 변수란 무엇인가
2-6 스핀 변수와 슈테른·게를라흐의 장치
2-7 스핀 변수도 관측하지 않으면 정해지지 않는다?
2-8 EPR 패러독스와 벨의 정리
2-9 베르틀만 박사의 양말
2-10 벨의 부등식
2-11 양자얽힘이란 무엇인가?
2-12 실재론을 잠재운 아스페의 실험
2-13 데이비드 봄의 ‘반란’
2-14 양자 퍼텐셜은 어떤 모양인가?
2-15 양자 퍼텐셜과 경로
2-16 불확정성이 확률적인 예측을 낳는다
2-17 터널효과의 코펜하겐해석
2-18 봄에 의한 터널효과 해석
2-19 터널을 통과한 양자의 경로
2-20 뉴턴역학에 브라운운동을 합한 양자론?!
2-21 ‘봄 학파 양자론’에 관한 보충 해설

제3장_ ‘무한대 해의 난제’를 해결한 파인먼의 재규격화
3-1 수학에서 본 재규격화의 예
3-2 재규격화이론을 생각한 물리학자들
3-3 파인먼다이어그램 입문
3-4 파인먼스코프 사용법
3-5 과거와 미래의 의미
3-6 진공편극
3-7 무한대 해의 난제
3-8 ‘섭동’이라는 수학적 방법
3-9 흐름결합상수
3-10 ‘제한’과 고차의 재규격화
3-11 머릿속에 쏙쏙! 양자론 개념 총정리

부록
 파인먼다이어그램을 보는 방법
 소립자 목록
 자연계에 존재하는 네 가지의 기본 힘
 양자론을 더 깊이 알고 싶은 이들을 위한 엄선 도서

양자론의 역사를 돌이켜보면 실증론과 실재론의 두 입장으로 나뉘어 논쟁을 해 왔다고 해도 과언이 아니다. 원래부터 실재론과 실증론은 세계를 바라보는 입장이 완전히 달랐다. 아인슈타인이나 슈뢰딩거와 같은 ‘실재론자’는 어디까지나 세계가 물질로 이루어져 있고 그 물질을 기술하는 것이 방정식이라는 입장이다. 그래서 그 방정식의 기호가 무엇을 가리키는가에 매달린다. 한편 하이젠베르크나 보어나 보른과 같은 ‘실증론자’는 그런 것들은 상관없다고 딱 잘라 말한다. 물질이라는 존재에 얽매일 필요가 없으며 최종적인 계산이 측정값과 일치한다면 그것으로 모든 것이 충분하다는 것이다. 즉 ‘실증’할 수 있으면 그만이고 ‘실재’의 대응 관계는 아무런 의미가 없다는 것이다.
- [머릿속에 쏙쏙! 양자론 개념 총정리] 중에서

슈뢰딩거는 기묘한 사고실험을 생각해냈다. 먼저 상자에 고양이를 넣는다. 그 상자 안에는 방사성물질과 가이거계수관(Geiger counter) 그리고 독 발생 장치가 들어 있다. 방사성물질은 매우 양이 적어서, 언제 붕괴되어 방사선이 나올지 알 수 없다. 3초 후에 나올지, 만 년 후에 나올지 아무도 모른다. 만약 방사선이 나온다면 그것을 가이거계수관이 검출하게 되고 이어 독 발생 장치가 작동을 한다. 결국 고양이는 죽게 되는 것이다. 시간 내에 방사성물질이 붕괴될 확률은 50퍼센트이고 붕괴되지 않을 확률도 50퍼센트다. 이는 양자론으로 예측된 확률이다.
- [‘슈뢰딩거의 고양이’ 패러독스에 대한 고찰] 중에서

프린스턴 대학에서 쫓겨난 후 갈 곳이 없어진 데이비드 봄은 해외에서 활동 무대를 찾았다. 결국 브라질 대학에서 연구를 시작하였다. 그러나 국외로 나간 봄에게 또 다른 시련이 닥쳤다. 미국 태생의 미국인임에도 불구하고 또다시 국외 추방을 당한 것이다.
이렇게 기막힌 일을 몇 번이나 당한 봄은 영국에서 살 곳을 마련하여 다시 물리학 연구를 시작하여 이름을 날리게 되었다. 그것이 바로 반코펜하겐 학파라고 할 수 있는 독자적인 양자론의 해석이었다. 봄은 슈뢰딩거, 아인슈타인, 드브로이와 같은 실재론적 해석을 시도한 과학자들의 생각을 이어받아, ‘양자론의 실재론적 해석’이 가능하다는 사실을 1952년에 발표한 논문에서 입증해 보였다.
- [‘이단’의 물리학자 봄의 등장] 중에서