이공계 학과를 다니셨다면 '일반물리'를 수강 하셨을 텐데요. 2차대전 이후 최고의 이론물리학자 라는 리차드 파인먼의 '빨간책', Lectures on Physics를 기억 하실 겁니다. 아마추어 물리학자들을 위한 유튜브 '차교수와 물리산책[링크]' 에서 새로 '양자역학[링크]'을 시작 하신답니다. 첫회가 올라와서 보니까 파인만의 빨간책을 원문과 함께 강의 하시겠다고 합니다. 리차드 파인만의 '빨간책', 'Lectures on Physics'은 총 3권 짜리인데 이번 강좌는 3편 '양자역학(Quantum Mechanics)' 입니다.
첫편을 보니 영문을 읽어 주시고 해석과 함께 해설도 해주시는데 어렵지 않을 거라는 기대가 듭니다. 물리학 교재의 고전(?)을 원문으로 읽어볼 절호의 '이공계 문장 영어공부(?)' 가 아닐 수 없습니다.
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이 책은 번역된 교재도 있더군요. 인쇄된 교재를 구입해도 되고 파인먼 강의를 복원한 사이트도 있으니 참고 하십시요.
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1강에서 소개된 파인만의 강좌 일부분을 받아 적고 약간의 해설들 달아 봤습니다. 아래에 덧붙인 한글 해석과 [주]는 저의 개인적인 생각 이므로 그대로 받아 들이진 말아 주세요. 하지만 칭찬, 동의, 반론, 지적등 어떤 식으로든 의견은 환영 합니다.
[6:02] it behaves like nothing that you've seen before...... well there's one simplification, at least, electrons behave exactly the same in this respoect that's photons that... they both screwy but in exactly same way ....
양자 역학은 아주 작은 세계[원자보다 작은]를 다루는 것으로 우리가 경험하는 세계와 아주 다릅니다. 아주 단순화 시켜보자면 전자(electron)이나 광자(photon)은 같은 방식으로 행동 한다는 겁니다. 별.. 터무니 없는 소리 같지만 [전자와 광자는] 완전히 똑같이....
[주] 전자는 미세 입자(particle)로서 질량을 가진다. 핵 주위를 돈다고(원운동) 간주하고 뉴튼 역학으로도 설명되기도 한다. 빛은 질량이 없다. 뉴튼 역학으로 설명 할 수 없다. 그런데 입자같은 행동을 한다. 질량 없는 입자라니!?!? 양자역학은 이 전자나 빛이나 똑같은 거라고 '기술'한다. 뉴튼 역학은 '질량'을 가진 입자를 다루고(입자가 어디에 있는지 어떤 경로로 움직이는지 추적) 양자역학은 '에너지'로 물리현상을 설명한다. 아무도 입자를 본사람은 없다. 단지 그 입자들의 '움직임'으로 말미암아 동반된 '에너지' 변화를 묘사한다.
[6:39] It is not close to experience....
우리의 경험 세계와 아주 다르므로.... 설명하려면 영원한 고통(the perpetual torment)이 따를 겁니다.
[7:34] I will not describe it in terms of an analogy with something. I'll simply describe it.
[이 강연에서] 어떤 (현실 세계와) 비유를 들어 설명 하지 않을 겁니다. 그냥 묘사(describe) 할 겁니다.
[7:40] There was a time a newspaper said that only 12 men understood the theory of relativity.
한때, 상대론을 이해하는 사람은 12명 밖에 없다고 신문에서 떠들던 시절이 있었습니다.
I don't believe there ever was such a time they might have been a time when only one man did because he's the only guy who caught when he before he wrote his paper but after people read the paper, a lot of people, kind of understood the theory of relativity in some way... But more than twelve.
나는 그런 때는 없었을 거라고 믿습니다. 다만 한사람 만 이해하던 때는 있었겠죠. 그사람이 처음 논문을 썼던 때 말입니다. 그가 논문을 내고 그걸 읽어본 사람들은, 꽤 많은 사람들이 자기 나름대로(자기가 경험한 세계에 빗대어) 상대론을 이해 했는데..... 열두명은 넘었겠지요.
On the other hand I think I can safely say that nobody understands quantum mechanics.
이런식으로(=safely) 말하자면 양자역학을 '이해' 한사람은 아무도 없다고 생각 합니다.
[주] 이 문장을 말하자 청중속에서 웃음이 터져 나오더군요. 아쉽게도 언뜻 듣기에 웃음 포인트를 모르겠더군요. 문장에 'safely' 가 있는데 이 때문은 아닐지요. '양자역학을 이해하는 사람이 없다'고 한다면 반박을 받을 수 있으니 집어 넣은 거라는 생각이 듭니다. '상대론'이 나오자 이론을 나름대로 이해하고 경험에 빗대어 설명하곤 하죠. 하지만 아무도 본적 없는 미세 입자를 다루는 양자론은 '그런식'으로 설명 할 수 없다는 뜻에서 저렇게 이야기 한 것이라고 생각 했습니다. 최고의 이론물리학자가 '이해한 사람은 없다'고 했으니 이 발언을 근거로 양자역학을 '어려운 것'이라는 거나 '암흑학문'이라고 하는 것은 옳지 않습니다. '어렵다'가 아니라 워낙 다른 세계라 '생소하다'라고 받아 들이는 편이 옳겠습니다. 이 강연에서 이렇게 덧붙입니다.
[8:10] Don't take this lecture too seriously that you really have to understand in terms of some model what I'm going to describe. And just relax and enjoy it.
"이 강연에서 제가 묘사할 것들을 너무 심각하게 받아들이고 (여러분들이 알고있는) 어떤 모형(=이론이나 법칙)을 동원하여 이해하려 하지 마세요. 그냥 받아 들이고 즐기십시요."
[주] 양자현상을 여성형(she, her)으로 부르고, 도무지 알 수 없어서 기쁘게 해주기 어렵다는 식으로 우스갯 말을 하는데 이 강연이 60년대 초에 이뤄진 것임을 감안해야 겠습니다.
[8:26] Not to fight to understand.
"이해하려고 애쓰지 마세요."
[주] 상대론은 속도가 아주 빠른 질량을 가진 입자의 운동을 다룬다. 속도가 느리다면 뉴튼역학으로 근사된다(=동일하다). 따라서 상대론은 실 세계를 설명 할 수 있다. 미시세계를 다루는 양자역학의 대상 중 광자는 매우 빠른 속도의 질량 없는 입자다. 속도가 빠르든 느리든 입자든 파동이든 물리 법칙이 호환 되어야 할텐데 그 지점이 '에너지'다.
[주] '월말 김어준' 5월호 '철학 시간'에 '실체는 없으나 작동하는 것'을 '현상' 이라고 정의하더군요. 이 이야기를 듣고 '양자역학'이 퍼뜩 떠올랐습니다. 물리 '현상'을 관측 하고 아무도 본적 없는 세계를 묘사(설명)하기 위해 탄생한 것이 바로 양자역학이라고 나름 정의해 봅니다.
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[참고]
1. 차교수의 물리 산책/파인만 양자역학 1장 1강[링크]
2. 차교수와 물리산책[링크]'
[다음]
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