[김상욱의 양자 공부]

프롤로그 모든것은 원자로 되어 있다
원자의 세계에서 일어나는 현상을 설명하는 과학이 바로 양자 역학이다

1부

1장 양자 역학의 하루
이상한 이야기는 바로 원자들의 세상에서 지금 이 순간에도 지속적으로 일어나고 있는 일들이다. 이런 일들이 일어나지 않으면 이 우주가 현재의 모습으로 존재할 수 없다

2장 양자 역학의 핵심, 양자 중첩
전자의 파동성이 원자의 안정성을 보장한다. 전자가 이중 슬릿을 지나며 여러 개의 줄무늬를 만들어 내지 못한다면, 원자가 존재할 수 없다. 이 세상이 지금의 모습으로 존재할 수 없다

3장 슈뢰딩거 고양이는 누가 죽였나?
당신도 양자 역학의 지배를 받고 있다. 당신의 몸은 원자로 되어 있지 않은가, 그렇지만 당신은 2개의 문을 동시에 지날 수 없다. 이것은 끊임없이 결어긋남이 일어나고 있기 때문이다

4장 문제는 원자가 아니라 인간
양자 역학은 이해하기 어려울 뿐이다. 단지 이해가 안 될 뿐이다. 정해진 규칙에 따라 양자 역학을 수학적으로 적용하면 누구나 정확한 답을 얻을 수 있다

5장 과학 역사상 가장 기이한 도약!
슈뢰딩거 방정식은 당신 주변에 벌어지는 모든 자연현상의 99퍼센트를 설명한다. 왜냐하면 세상 만물은 원자로 되어 있고, 이 식이 원자를 설명하기 때문이다

6장 이론이 결정한다!
물리학자는 둘 중 하나를 선택해야 했다. 양자 역학을 받아들이고 세계 정복에 나서거나 양자 역학을 거부하고 레지스탕스가 되어야 했다.
양자 역학을 받아들인다는 것은 코펜하겐 해석의 핵심인 확률 해석과 불확정성 원리를 믿는다는 뜻이다

7장 신은 주사위를 던진다
측정하는 행위가 결과에 영향을 줄 수 있다. 이 때문에 위치와 운동량을 동시에 아는 것이 불가능하다. 위치와 운동량을 모르면 뉴턴 역학에 따라 미래를 예측할 수 없다. 이 때문에 확률을 쓸 수 밖에 없으며, 결국 비결정론이 도입된다

8장 불확정성 원리의 불확정성?
양자 역학은 인간이 가진 어떤 이론보다 정밀한 예측을 할 수 있다. 불확실성이 주는 확실성의 마술이다

9장 EPR 패럭독스, 양자 얽힘
양자 세계에서는 하나의 입자가 동시에 2개의 구멍을 지날 수 있다. 근데, 이것은 아무것도 아니다. 양자 세계에서는 두 입자가 전우주적으로 얽혀 있거나, 실체가 존재하지 않을 수 있다

2부

10장 양자 역학 없는 세상
양자 역학은 이해하기 힘들다. 그 해석에는 여전히 논란도 있다. 하지만 우리는 이미 양자 역학 없이는 살 수 없다

11장 양자 역학에 카오스는 없다
양자 역학에는 비선형성도 없고 프랙털 구조도 없다. 양자 역학에는 원리적으로 카오스가 존재할 수 없다는 말이다

12장 세상에서 가장 강력한 양자 컴퓨터
양자 컴퓨터의 가장 큰 특징은 중첩 상태를 이용한다는 것이다. 이 때문에 동시 다발적 처리가 가능하다. 그러버가 발견한 양자 검색 알고리듬이 기존 검색보다 빠른 이유도 한꺼번에 탐색할 수 있기 때문이다

13장 다세계 해석: 양자 다중 우주
다세계 해석에 측정은 없다. 우주는 그냥 유니타리 진행만 있을 뿐이다. 전자는 2개의 구멍을 동시에 지났을 뿐이다. 측정이란 우리가 결과에 의미를 부여하는 것에 불과하다

14장 생명의 양자 도약
양자 생물학은 철새의 비행도 설명한다. 철새가 지형지물 하나 없는 바다 한가운데서 어떻게 방향을 찾아가는지는 여전히 불가사의다

15장 비트에서 존재로: if from bit
양자 역학을 통해 우리가 알 수 있는 것은 상태를 얻을 확률이다. 확률은 정보로 정량화된다. 양자 역학은 기본적으로 정보를 기술하는 형태로 되어 있음을 알 수 있다

에필로그 양자 역학 사용 설명서
양자 역학은 어렵다. 이 글을 읽으며 어렵다는 느낌이 들지 않으면 뭔가 잘못된 것이다
양자 역학은 질문에 제대로 답을 못한다
양자 역학은 원자가 1줄과 4줄의 상태에 동시에 있는 것도 허용한다.

더 읽을거리 양자 세계를 여행하는 히치하이커를 위한 가이드
양자 역학을 제대로 이해하려면 역사적 측면부터 살펴보는 것이 좋다
양자 역학의 전반기 역사에 등장하는 사람들을 모두 모으면 20세기 초반 노벨 물리학상 수상자 목록이 완성된다