한 권으로 이해하는 원자·소립자·양자의 세계

‘원자·소립자·양자의 세계’에 대해 이해하기 쉽게, 커피 한 잔과 함께 즐겁게 읽을 수 있게 쓰였다. 원자, 소립자, 양자 이름만 들어도 모호하고 어려워 보이는 것이 사실이다. 그래서 저자는 이 책에 훑어보기만 하더라도 본질을 이해할 수 있도록 해설을 위한 그림을 풍부하게 넣어 설명하고 있다. 이 책을 통해 만물을 이루는 ‘원자·소립자·양자의 세계’에 흥미가 생기고, 또 더욱 높은 수준의 지식과 마주할 수 있게 될 것이다.



만물은 무엇으로 이루어져 있을까?

만물을 구성하는 궁극의 극소물질 ‘소립자’!

원자·소립자의 행동을 설명하는 ‘양자’의 세계

‘만물은 무엇으로 이루어져 있는가’ 이 물음에 어떤 그리스의 철인은 이렇게 대답했다. ‘만물은 원자로 이루어져 있다.’ 이 문답은 이후 2500년 이상이나 반복되어왔다. 그리고 지금은 수십 종류, 수십 개의 소립자가 서로 결합해 양성자나 중성자, 원자핵을 구성하고 그 원자핵이 결합해 분자를 이루며, 다시 수십 종류, 수십 개의 분자가 한데 모여 만물을 형성한다는 사실이 밝혀졌다.

하지만 ‘소립자가 어떻게 원자를 구성하고, 원자가 어떻게 분자를 이루는가’에 대한 설명은 좀처럼 밝혀지지 않았다. 비로소 원자의 구조가 밝혀지기 시작한 것은 20세기 초에 접어든 뒤의 이야기다. 이 무렵에 당시 물리학의 근간을 뒤집은 양대 이론인 ‘상대성 이론’과 ‘양자론’이 등장했기 때문이다.

‘상대성 이론’과 ‘양자론’은 연구 대상으로 삼는 세계가 전혀 다르다. ‘상대성 이론’은 ‘우주, 천체, 미래’라는 장대하며 깊은 세계, 그리고 그곳을 종횡무진하는 광자나 로켓 등 무척이나 빠른 물체의 움직임을 대상으로 삼고 있다. 반면에 ‘양자론’은 ‘분자, 원자, 원자핵, 소립자라는 무척이나 미세한 물체의 움직임’을 다룬다. 하지만 ‘극대와 극소는 서로를 끌어당긴다’라는 매력적인 명제는 여기에도 적용된 듯하다. 현재 두 이론은 서로 영향을 주고받으며 한층 고도화된 응용 분야도 감당해낼 수 있게끔 성장을 이어나가고 있다.

양자론을 다룬 교과서나 해설서는 무척 많다. 하지만 처음부터 끝까지 수식의 나열로 이루어져 있거나 반대로 이게 과학 책인지 동양철학 책인지 헷갈릴 정도로 철학적인 분위기로 치우친 책들이 종종 보인다. 이 책은 이해한 내용이 독자의 머릿속에 남게끔, 일단 구체적으로 머릿속에 떠오를 법한 내용을 중심으로 쓰였다. 또 이 책에는 해설을 돕는 그림이 풍부하게 삽입되어 있다. 이를 훑어보기만 하더라도 이윽고 본질을 이해할 수 있게 될 것이다.