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양자역학을 어떻게 이해할까: 양자역학이 불러온 존재론적 혁명
장회익 지음
한울아카데미 / 2022-10-25 발행 / 신국판 / 양장 / 320면 / 42,000원
ISBN 978-89-460-7401-9 93420
분야 : 과학·과학철학
 
  □ 인류 지성사의 놀라운 사건 양자역학

인류 지성사에 가장 놀라운 사건을 둘 고른다면 17세기 고전역학의 등장, 그리고 20세기의 상대성이론 및 양자역학의 등장이라 할 수 있다. 고전역학의 등장은 인류가 합법칙적으로 자연을 이해할 수 있게 되었다는 것을 뜻하고 상대성이론과 양자역학의 등장으로 그 이해의 가장 본질적인 개념의 틀이 상상을 초월하는 방식으로 심화되고 수정될 수 있었다는 것이기 때문이다. 하지만, 지난 한 세기에 걸친 수많은 양자역학 해석 논란들이 말해주 듯, 아직 그 심화와 수정의 방식을 체계적으로 이해하는 단계에 이르지는 못했다.

이러한 이해가 어려운 이유는 이 문제가 이미 개별 학문의 테두리를 넘어서 학문 자체의 성립 여건에 대한 물음에 맞닿아 있기 때문이다. 그렇기에 이를 위해 인간의 앎이라는 것은 도대체 무엇인가라는 원초적 물음으로 되돌아가 그 앎의 성격부터 재규정하는 작업이 요구되는 것이다.


□ 양자역학에 대한 존재론적 해석을 시도

양자역학은 우리의 직관에 맞는 방식으로 이해되지 않는다. 그러면서도 보이지 않는 원자세계를 너무도 잘 설명해준다. 그렇다면 우리의 직관에 무언가 잘못이 있는 것이 아닌가 반문할 수밖에 없는 것이다. 고전역학에도 그 안에 암묵적으로 전제한 존재론적 가정이 숨어 있었지만 이를 직관적으로 이해 가능하다고 넘겨왔다. 그렇기에 지금까지 우리의 직관이 바탕에 두고 있었던 원초적 존재론을 문제 삼게 된다.

이는 곧 고전역학이 숨기고 있던 존재론적 가정을 명시적으로 드러내고 그 대안적 존재론의 가능성을 검토하자는 것이다. 그리하여 양자역학을 수용하기에 적절한 대안적 존재론이 마련된다면, 이것이 바로 우리가 받아들일 새로운 직관에 해당하리라는 것이다. 인간의 사고는 근본적으로 관념의 틀 위에서 형성되는 것이기에 이러한 과도기를 넘어 언젠가는 새 관념의 틀을 형성해야 하며, 이것이 바로 새 존재론이 요구되는 이유이기도 하다.
 
  감사의 말
여는 말
서설: 무엇이 문제인가?

제1장 앎이란 무엇인가?
1.1 아인슈타인이 본 앎과 실재
1.2 앎에 대한 메타적 고찰
1.3 보편이론으로서의 동역학
1.4 동아시아 성리학이 본 예측적 앎

제2장 고전역학
2.1 예측적 앎으로의 고전역학
2.2 고전역학의 존재론
2.3 라그랑지안 정식화와 마당 변수 정식화

제3장 상대성이론
3.1 특수상대성이론의 출현
3.2 복소수 공간과 4차원 위치-시각 공간
3.3 4차원 운동량과 에너지의 정의

제4장 양자역학의 출현과 존재론적 기초
4.1 양자역학의 발단
4.2 양자역학의 존재론적 기초

제5장 양자역학의 정식화
5.1 기대치, 연산자, 불확정성원리
5.2 양자역학의 동역학 방정식
5.3 자유입자의 동역학
5.4 1차원 고리 모형과 스핀

제6장 양자역학이 말해주는 것들
6.1 양자역학이 풀어주는 전형적 문제들
6.2 양자역학이 설명해주는 실험 사례들

제7장 양자마당이론
7.1 양자마당이란 무엇인가?
7.2 양자마당이론과 그 사례들

제8장 양자역학을 둘러싼 논란들
8.1 양자역학 창시자들의 관점
8.2 양자역학을 둘러싼 실재론 논란

맺는 말
부록: δ-함수와 푸리에 변환