★ 슈뢰딩거 방정식과 슈뢰딩거 고양이의 창시자, 양자 컴퓨터의 핵심 원리인 ‘얽힘’의 개념과 용어를 처음 제시한 과학자, 에르빈 슈뢰딩거의 전기.

★ 《네이처》, 《스펙테이터》가 꼽은 최고의 과학저술가, “양자역학의 신비를 풀어내는 데 더없이 탁월한 거장” 존 그리빈의 역작!

★ 양자역학의 성립과 해석 논쟁, 양자 통신과 양자 컴퓨터로 대표되는 21세기 양자 기술까지, 거장의 설명으로 이해하는 매혹적인 양자역학의 세계!

‘슈뢰딩거의 고양이’와 ‘슈뢰딩거 방정식’으로 유명한 오스트리아 물리학자 에르빈 슈뢰딩거의 전기이다. 21세기에 들어 양자역학은 물리학자들의 연구실을 뛰어넘어 공학자와 벤처기업가의 앞마당을 차지했고, 물리학과 학생들의 전공 교과목에서 현대인의 필수 교양으로 자리 잡았다. 슈뢰딩거의 고양이가 로맨스 소설의 제목에 등장하고, 양자 컴퓨터 회사들이 주식시장의 테마주로 떠오른 지금, 양자 혁명의 주역인 슈뢰딩거의 삶을 따라가며 양자역학을 이해해 보자. 노벨상을 수상한 천재 물리학자, 힌두의 베단타 철학에 심취한 철학자, 많은 여성들과 쉴새 없이 사랑을 나눈 호색한이 중첩된 슈뢰딩거의 삶은 양자역학만큼이나 기이하고 매혹적이다.

 

“그의 개인사는 우리 같은 평범한 사람들의 눈에는 기이하게 보였다. 그러나 그런 것은 중요하지 않다. 그는 매력이 넘치는 사람이었고, 개성 강하고, 유쾌하며, 괴팍한 동시에 친절하고 너그러운 사람이었다. 또한 가장 완벽하고 효율적인 두뇌의 소유자였다.”

-막스 보른, 『나의 삶』 (1978)

[목 차]
  

추천의 글 7

서문: 이것은 로켓 과학이 아니다 16

 

1장. 19세기 소년 23

조상들⦁어린 시절⦁제국의 마지막 불꽃⦁과학의 태동⦁소년에서 대학생으로

2장. 슈뢰딩거 이전의 물리학 47

뉴턴과 입자 세상⦁맥스웰과 파동 세상⦁볼츠만과 통계 세상

3장. 20세기 남자 73

대학 생활⦁실험실 밖의 삶⦁이탈리아 전선에서⦁빈으로 돌아가다⦁후폭풍⦁떠돌이 교수

4장. 제1차 양자 혁명 105

흑체가 환히 빛날 때⦁양자 세상으로 들어가다⦁양자, 실재가 되다⦁원자 속으로⦁빛과 함께 춤을⦁다시, 아인슈타인

5장. 스위스에서의 평온한 생활 135

취리히 대학교와 ETH⦁개인적 문제와 과학적 진전⦁물리와 철학⦁삶과 사랑⦁‘나의 세계관’⦁양자 통계

6장. 행렬역학 163

절반의 진실⦁보이는 것이 전부다⦁행렬은 교환 법칙을 따르지 않는다⦁정의는 항상

실현되지는 않는다

7장. 슈뢰딩거와 제2차 양자 혁명 179

과학과 관능⦁파동을 타고⦁양자의 불확적성⦁코펜하겐 합의

8장. 베를린에서의 전성기 211

미국에서 파동을 일으키다⦁베를린과 브뤼셀⦁황금기⦁백 투 더 퓨처⦁사람들과 정치

9장. 양자 고양이의 등장 241

또 한번의 미국 방문⦁옥스퍼드와 그 너머⦁빛보다 빠르게?⦁상자 속 고양이⦁옥스퍼드에서, 사랑을 담아

10장. 그곳으로, 그리고 다시 제자리로 261

어둠 속의 휘파람⦁가혹한 현실⦁불행한 귀환⦁벨기에 막간극

11장. 인생에서 가장 행복했던 시절 281

‘데브’⦁정착⦁DIAS에서의 초창기⦁더블린에서 ‘가족’의 삶⦁전후 시대⦁다세계

12장. 생명이란 무엇인가 311

생명 그 자체⦁양자화학⦁초록색 팸플릿⦁슈뢰딩거 주제에 의한 변주곡⦁이중나선

13장. 빈으로 돌아오다 335

더블린이여, 안녕⦁영웅, 집에 돌아오다⦁쇠퇴기⦁엔트로피의 승리

14장. 슈뢰딩거의 과학적 유산 357

숨은 실재 그리고 수학자의 실수⦁벨의 부등식과 아스페 실험⦁양자 암호와 복제 불가능성 정리⦁양자 순간 이동과 고전 정보⦁양자 컴퓨터와 다중우주⦁양자물리학과 현실 세계

 

후기: 양자 세대 390

 

옮긴이의 글 398 / 연표 402 / 참고자료 406 / 사진 출처 413 / 찾아보기 414

[본 문]
  

“슈뢰딩거는 단순한 물리학자가 아니었다. 그는 아르투어 쇼펜하우어의 추종자였고, 동양 종교와 철학에 심취했다. 특히 단일한 우주 의식이 존재하고 우리는 그 의식의 일부라는 힌두 베단타 철학의 사상을 옹호했다. 그는 색각을 연구했으며, 『생명이란 무엇인가』라는 책을 썼다. 훗날 프랜시스 크릭과 제임스 왓슨은 DNA 이중나선 구조를 발견하는 데 이 책이 가장 큰 영향을 끼쳤다고 말했다. … 오늘날 물리를 공부하는 학생들은 그의 이름을 딴 방정식을 통해, 물리를 잘 모르는 일반인들은 슈뢰딩거의 고양이를 통해 그를 기억한다. 고양이 우화의 목적은 양자물리학의 부조리를 보여 주는 것이었고, 이는 고전의 전통을 추종하던 물리학자만이 꿈꿀 수 있는 것이었다.”_서문에서

 

청소년 시절 에르빈이 열정을 바쳤던 또 하나의 분야는 연극이었다. 20세기 초 빈에서 연극은 중요한 문화 활동 중 하나였다. … 언제나 메모에 집착했던 에르빈은 극장을 방문할 때도 방문 기록과 짤막한 비평까지 꼼꼼히 기록해 두었는데, 어느 유명한 배우에 대해서는 이런 기록을 남겼다. “기대했던 것보다 훨씬 좋았다. 그가 한 것보다는 하지 않은 것 때문에.”_43

 

19세기 말 빈에 만연했던 ‘세기말’ 분위기는 학계라고 예외가 아니었다. 기혼 교수가 배우자 외의 다른 사람과 정사를 가져도 정상으로 여겼고, 크게 법석을 떨 일도 아니라고 생각했다. 아니 슈뢰딩거와 헤르만 바일은 곧 연인 사이로 발전했으며, 바일의 아내 헬라와 디바이의 후배이자 훗날 ETH 물리학과장이 되는 파울 셰러도 깊은 관계가 되었다. 에르빈도 가볍게 스쳐가는 관계를 몇 차례 즐겼다._151

 

슈뢰딩거는 드브로이의 논문을 읽고 몇 주 내로 파동 개념의 기반 위에서 완전하고 일관성 있는 양자 세상의 이론을 개발했다. 그러나 그보다 몇 개월 전, 독일의 베르너 하이젠베르크는 입자 개념의 기반 위에서 완전하고 일관성 있는 양자 세상의 이론을 개발했다. 이게 도대체 어떻게 된 일일까? 이 나란한 발견이 불붙인 논쟁은 오늘날까지도 이어지고 있으며, 슈뢰딩거에게도 깊은 영향을 미쳤다._161

 

아무튼 요점은 슈뢰딩거가 아로사에서 혼자가 아니었다는 것이다. 전에 두 번의 크리스마스를 이곳에서 보낼 때는 아니와 함께였지만, 이번에는 빈에서부터 사귀었던 옛 여자 친구도 함께 와 있었다. … 그녀는 1926년까지 폭발적으로 이어지는 슈뢰딩거의 창의적 연구 활동을 촉발한 것으로 보인다. 이 시기에 슈뢰딩거는 파동역학에 관한 중요한 논문 여섯 편을 발표했다._182

 

파동역학은 점차 사람들의 인정을 받으며 인기를 얻어 갔지만, 그가 원하던 모양새는 아니었다. 그나마 베를린에 있던 아인슈타인이 그에게 위안이 되었다. 아인슈타인도 슈뢰딩거와 마찬가지로 코펜하겐 해석을 못마땅해하고 있었다. 두 사람은 서로 생각을 주고받는 절친한 사이가 되었다._219

 

몇 년 후 나치가 독일을 장악했을 때, 아카데미는 조금은 덜 바람직한 방식으로 또다시 슈뢰딩거의 탁월함을 인정했다. 아카데미 회원 기록에서 딱 두 사람의 이름만 처음부터 존재하지도 않았던 것처럼 삭제한 것인데, 그 두 사람은 바로 아인슈타인과 슈뢰딩거였다._223

 

남성 중심 환경이던 1930년대의 옥스퍼드 대학교에서, 결혼해서 아내가 있는 것만으로도 이상하게 여겨질 일이었는데 아내가 두 명인 슈뢰딩거는 더더욱 이상해 보였을 것이다. 그러나 슈뢰딩거는 힐데를 정확히 두 번째 아내처럼 대했다. 아이가 태어나기 전 몇 달 동안 그녀와 함께 옥스퍼드 캠퍼스를 산책했고, 사람들 앞에서도 두 사람의 관계를 숨기지 않았다._245

 

「양자역학의 현 상황」이라는 논문에서 그는 ‘얽힘’ 그리고 고양이 ‘역설’이라는 두 개념을 세상에 내놓았다. … 상자 속 고양이 실험은 오랫동안 수많은 변형이 등장하며 왜곡된 설명을 양산했다._253

 

왓슨은 1984년 인디애나 대학교에서 한 강연에서 이렇게 말했다. “슈뢰딩거의 『생명이란 무엇인가』를 읽은 순간부터, 나의 관심은 온통 유전자의 비밀을 알아내는 데 쏠렸습니다.”_332

 

1960년 이후로 양자물리학에서 가장 의미 있는 발견은 EPR ‘역설’을 해결하고 양자 얽힘이(‘얽힘’은 슈뢰딩거가 만든 용어이다) 사실임을 실험적으로 확인한 것이다. 이것은 어쩌면 20세기 과학에서 가장 의미 있는 발견이라 해도 과언이 아닐 것이다. 이 발견으로 우리가 살고 있는 우주를 한층 더 깊이 이해할 수 있게 되었을 뿐만 아니라, 경제적·상업적 이익을 포함해 실질적인 이점도 생겨났다._357

 

“네가 알아야 할 게 하나 있어. 에르빈 슈뢰딩거가 네 외할아버지다.” 이제 막 첫 논문을 쓴 스물한 살 미래의 양자물리학자는 이 말에 엄청난 충격을 받았다. … 그의 연구에서 특히 나의 호기심을 자극한 부분은 얽힘, 열역학 그리고 시간의 흐름에 관한 내용이었다. 볼츠만의 연구를 깊이 파고들었던 슈뢰딩거가 살아 있었다면 분명 뛰어들었을 법한 주제였다.

_‘후기’에서

작가의 말

[옮긴이의 글]

슈뢰딩거의 모든 면을 옹호할 마음은 전혀 없지만, 낯선 현상과 마주했을 때 끝까지 의심하고 질문을 제기하며 그 의미를 깊이 탐구했던 자세만큼은 과학자의 교본과도 같았다고 생각한다. 그리고 그런 자세야말로 감당 못 할 속도로 새로운 기술이 쏟아져 나오는 이 시대에 꼭 필요한 덕목일 것이다. 인간 슈뢰딩거와 과학자 슈뢰딩거를 분리해서 바라보는 것은 쉽지 않지만, 그렇게 할 수 있다면 그의 일생으로부터 여전히 많은 것을 얻을 수 있으리라 믿는다.

김항배 (한양대 물리학과 교수)

하이젠베르크의 행렬역학이 행렬이라는 수학적 방식을 취했다면, 슈뢰딩거는 파동이라는 물리적 실재를 기반으로 양자역학을 정립했습니다. 일명 파동역학으로 불리는 이것은 입자-파동 이중성이라는 양자역학의 핵심을 직관적으로 이해할 수 있는 형태로 되어 있습니다. 양자역학 하면 슈뢰딩거 방정식이 떠오르고, 대부분의 양자역학 교과서가 그의 방식을 따르는 것도 이런 이유입니다. … 저자는 슈뢰딩거의 지적 성취뿐만 아니라 전쟁의 격동 속에서 드러난 인간적 면모와 그의 가장 어두운 면이라 할 수 있는 여성 편력까지 가감 없이 그려 냅니다. 본격적인 양자 시대를 목전에 둔 지금, 이 책은 양자 혁명의 핵심과 선구적인 위대한 과학자의 복잡한 내면을 들여다보게 해 주는 훌륭한 안내자입니다.