빅뱅 우주론 강의 리뷰에서도 언급했지만,

물리학과 지구과학 분야에 문외한인 나는 이 책이 꼭 필요했던 것 같다.

제목처럼 물리학을 처음 접하는 사람들도 손쉽게 읽을 수 있고,

왜 양자물리학이 생겨났는지에 대한 고민을 해결할 수 있었던 책.

이 책의 부제와 같이 수식과 도표 없이도 볼 수 있는책.

이 책을 접하면서 물리학이라는 세계에 대해 다시 한번 생각해 볼 수 있는 계기가 되었고,

이 분야도 한번 공부해보고 싶다는 생각을 하게 되었다.

이 책은 물리에 대해 정말 쉽게 써놓은 책이다. 솔직히 물리라고 하면 다들 거리감이 있을것이라고 생각한다. 하지만 그런점을 감안하여 이 책은 물리학에서 사용되는 모든 공식을 배제하고 작성된 내용이라 문장을 읽고 생각하는 능력만 있다면 절대 어렵게 느껴지지 않을것이라고 나는 생각한다. 저자가 말하길, 이 책은 지금까지 물리학을 거의 접해 본 적 없는 문과 출신자 등을 대상으로 한 물리학 입문서라고 한다. 따라서 여유를 가지고 읽어도 괜찮지 않을까 한다.

먼저 이 책은 물리학의 의미부터 시작하여 시간순서대로 물리학의 역사 전체를 아우르고 있다고 본다. 나는 여기서 가장 이해하기 난해했던 양자역학에 대해 서술하려 한다. 예전부터 고전역학보다는 양자역학에 관심이 많아 어느정도 아는 상태에서 봤음에도 헷갈리는 내용을 말이다. 양자역학이라 함은 분자, 원자, 전자, 소립자와 미시적(微視的)인 계의 현상을 연구하는 물리학의 한 분야이다. 그런데 이 양자역학이라는 것이 문제가 많다. 한번쯤을 들어보았을 것이라 생각한다. '슈뢰딩거의 고양이'. 양자역학의 세계관을 잘 나타내는 한 사고실험이다. 간단하게 설명하면 방사성 원소가 방사능을 방출하며 붕괴하는데, 방출하는 방사능을 검출하는 장치가 방사능을 검출했을 때 독성이 강한 청산 가스를 내뿜도록 하여 고양이 한 마리와 상자에 넣어 놓는다. 만약 방사는이 검출되었다면 독이 발생하여 고양이는 죽고, 그렇지 않다면 알아야 한다. 노이만과 위그너의 주장에 따르면 인간의 의식이 파동함수를 붕괴시키므로, 상자를 열어서 내부를 관찰할 때까지 고양이의 생사는 결정되지 않는다고 한다. 즉, 고양이가 살아있는 상태와 죽은 상태가 50%씩 겹쳐있다는 말이다. 그리고 인간이 상자를 열어 내부를 관찰한 순간에 파동함수가 붕괴해 고양이의 생사가 정해진다는 것이다. 슈뢰딩거는 생사가 50%씩 겹쳐있다는 이론은 근본적으로 잘못되었다고 주장하려 했던것이다.

여기서 이해하기 어려웠던 다세계 해석이 등장한다. 다세계 해석이란 관측에 의해 파동함수가 붕괴할 때마다 세계 전체가 여러 개로 분열한다고 생각하는 방식이다. 그렇다는건 결국 무엇인가? 우리가 하나하나 관측한 매 순간마다 세계가 하나씩 추가로 생겨난다는 소리다. 이 해석을 통해 양자역학을 조금 더 이해하기 수월해졌고 이전에 비해 많은 발전으로 양자역학에 대한 이론이 점점 늘어나고 있다. 물론 증명하는데에는 시간이 걸리겠지만 그건 앞으로 해결해 나가야 할 문제라고 생각한다.

두서없이 적었지만 물리학에 대해 쉽고 간단하게나마 알아보고 싶다 하는 사람들은 읽어봤으면 한다.

물리학은 처음인데요 읽었습니다. 갑자기 '내가 물리학을 몰라도 너무 모른다'라는 생각이 들어서 충동적으로 지른 책입니다. 읽는데 문과러를 위한 물리학 책이라는 생각이 확실히 드네요. 최대한 계산이나 복잡한 수식은 배제하고 물리학의 시작과 기본 토대를 하나하나 알려주는 점이 인상깊었습니다. 다만 읽다가 '아니 이건 또 뭔소리야' 하고 좀 정신 희미해질거 같은 내용도 있는데 걍 그러려니 하고 중간중간 흐린 눈으로 읽었어요ㅎㅎㅎ 잘 읽었습니다. 

원운동에서 벗어나다

천동설에서 벗어나 지동설로 넘어가려면 먼저 원운동으로 모든 것을 설명해야 한다는 선입관을 버려야만 했다. 이를 인식한 천문학자가 바로 요하네스 케플러였다. .. 원은 완전함의 상징이지만, 타원은 찌그러져 있어서 불완전하다는 느낌이 들기 때문이다. 하지만 실제 관측 자료를 간단하게 설명할 수 있는 모양은 원이 아니라 타원이었다. 완전함의 상징인 원에 집착한 결과 진실에 다가가지 못한 것이다. 이 일은 자연계의 올바른 법칙을 찾는 과정에서 ‘자연이 완전한 아름다움을 지닐 것이다’라는 선입관에 사로잡힌 결과 잘못된 결론에 이른 대표적인 사례로 꼽힌다. 겉보기에 아름다운 원운동의 조합에서 벗어난 일은 근대 물리학의 탄생으로 이어졌다. 왜냐하면 이를 바탕으로 훗날 천상 세계와 지상 세계가 본질적으로 같으며, 하나로 이어진 세계라는 사실이 밝혀졌기 때문이다.

뉴턴의 운동 법칙  

뉴턴이 만유인력을 발견함으로써 세계를 바라보는 방식이 갑작스럽게 바뀌었다. 천상과 지상의 구분이 사라졌기 때문이다. 천상 세계와 지상 세계는 서로 다른 법칙이 지배하는 개별적인 세계가 아니라 하나의 세계라는 사실이 밝혀졌다. 즉 천상과 지상이 모두 우주라는 커다란 공간 속에 존재한다는 뜻이다.

또한 뉴턴은 세계에 존재하는 모든 물체에 적용할 수 있는 ‘세 가지 운동 법칙’을 정리했다. 이 세 가지 법칙에 만유인력의 법칙을 더하면 지상에 존재하는 물체부터 천체에 이르기까지 세계의 모든 운동을 설명할 수 있다는 말이다. 지상의 물체가 운동할 때는 수많은 힘이 작용해서 몹시 복잡하지만 근본적으로는 모두 이 법칙에 따라 운동한다고 설명했다. 이는 ‘몇 가지 기본적인 법칙으로 세계의 모든 것을 설명할 수 있다’라는 사고방식이 싹트는 계기가 되었다. 현대에는 뉴턴이 제시한 운동 법칙으로 설명할 수 없는 현상이 존재한다는 사실이 밝혀졌다. 하지만 몇 가지 기본 법칙으로 세계 전체를 설명하겠다는 사고방식은 현대 물리학에서도 여전히 이어져 내려오고 있다.

양자역학의 원리는 우리의 일상과 상식에서 멀리 떨어진 세계의 이야기다. 우리 주변에 있는 사물을 이해하는 감각으로 원자를 이해할 수는 없다. 원자는 대단히 미시적인 세계에 존재한다. 그래서 수없이 많은 원자가 모여서 이루어진 우리 세계의 사물과는 전혀 다른 거동을 보인다.

다양한 힘의 근원

사람이 움직이면서 내는 힘은 무엇일까? 이는 모두 근육이 수축하면서 생기는 힘이다. 손에 들고 있는 물건을 움직일 때는 손과 팔에 있는 근육이 적절하게 수축하고 이완한다. 근육 안에서는 액틴과 미오신이라는 단백질이 미세한 섬유를 이루고 있는데, 이들이 서로를 끌어당기면 근육이 수축한다. 단백질은 모양이 복잡한 분자로 이루어져 있으며, 분자 사이에서 작용하는 힘도 결국 전자기력이다. 따라서 인간의 몸이 만들어 내는 힘도 근본을 따져 보면 전자기력이다...사실 관성력과 원심력은 넓게 보면 중력의 일종이다.

원자의 존재를 증명하기는 쉽지 않다

현대에는 연금술이 불가능하다는 사실이 밝혀졌다. 귀금속은 원소로 이루어져 있으므로, 화학 반응을 통해 만들어 낼 수 없다.

원자는 너무나 작아서 웬만한 현미경으로는 볼 수 없다.

아무리 원자가 작다 해도 극한까지 배율을 올린 현미경을 이용하면 볼 수 있지 않겠냐는 생각도 들 것이다. 하지만 확대용 렌즈를 조합한 일반적인 광학 현미경으로는 아무리 배율을 올려도 원자를 볼 수 없다... 빛이 파도나 물결처럼 보이지 않고 똑바로 나아가는 선처럼 보이는 성질은 우리가 눈으로 사물을 보기 위한 필수 조건이다. 물체의 모양을 인식하려면 눈에 들어온 빛이 물체의 어느 부분에서 왔는지 구별해낼 수 있어야 한다. 이를 위해서는 빛의 파장이 물체의 길이보다 훨씬 더 짧아야 한다. 만약 빛의 파장이 물체의 길이와 비슷하면 물체의 모양을 볼 수 없을 것이다. 원자의 크기는 1nm보다 작은데, 이는 가시광선의 파장보다 훨씬 짧다. 따라서 광학 현미경의 배율이 아무리 높다 해도 원자는 절대 보이지 않는다. 그 어떤 작은 물체라도 확대하면 잘 보일 것이라는 생각은 우리의 경험을 확대 해석한 잘못된 추측일 뿐이다

제목이 중요합니다. ＜물리학은 처음인데요＞ 라서 물리학 초보도 읽을 수 있지만 이건 어디까지나 물리학에 전문가인 저자 기준에서 처음입니다. 

약간 저희가 교육과정에서 배운 물리학 기초들은 설명을 하지 않습니다. 마치 이순신 장군이나 세종대왕을 굳이 설명하지 않고 쓰는? 

저 두분이야 다 아니까 상관없는데 보일... 분명히 배웠고 이름도 들어봤는데 자세히 모릅니다 ㅠㅠㅠ 특히 졸업 오래전에 하신 분은 ㅠㅠ 

어느정도 물리학 개념부터 설명한 책을 읽고 다음스텝에 읽는게 나을 듯합니다. 

그리고 어떤 분 리뷰처럼 표나 그림이 없고 말로만 설명해서 약간 이해가 어려울 수 있습니다. 설명 자체는 깔끔하게 잘 했어요!