[신간📰] 양자역학 관련 서적

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아무리 과학에 관심이 없다고 해도, 책을 자주 읽는 사람이라면 아마 슈뢰딩거의 고양이나, 불확정성 원리와 같은 단어들을 어디선가 읽어 봤을 것이다. 양자역학에서 나온 개념이다. 양자역학은 전공자에게도 물론 중요하지만, 사회, 경제, 인문학, 철학, 대중문화에서도 아주 중요한 부분을 차지한다. 이 중요한 이론은 모순되는 두가지의 이유 때문에 악명 높다. 이 이론은 우리들이 사는 세상의 근본적인 작동 원리를 이해하는 데에 필수 불가결하다. 하지만, 이 이론은 도무지 그 의미를 이해할 수 없다.

왜 이런 모순이 있을까? 여기서 말하는 이해가 무엇인지 더 정확히 살펴봐야 한다. 양자역학은 물리학적인 예측을 가능케 하는 수학적인 도구로서는 매우 정확히 이해되었고, 그렇게 만들어 졌다. 이해할 수 없는 것은, 그 도구가 도대체 우리 현실 세계의 무엇을 말해주는가 하는 것이다. 만약 '양자역학은 그 누구도 이해하지 못한 학문이다'라는 말을 어디선가 들어 봤다면, 이러한 의미에서 이해하지 못한다는 뜻이다. 양자역학의 물리학적인 해석은 별 문제 없다. 그러나 양자역학의 철학적인 해석은 1세기 이상 과학자와 철학자의 골칫거리였다.

왜 우리들까지 그런 골칫거리를 공유해야 하는지는 모르겠다. 하지만 아마 호기심이 생기는 사람은 있을 것이다. 어쩌면 그저 흔한 양자-사이비의 대열에 합류하기 싫다는 단순한 거부감일 수도 있다. 어쨌건 우리가 잘 모르는 문제를 바르게 논하려면, 일단 우리에게 잘 알려진 부분부터 잘 알아야 한다. 철학자들도 양자역학의 잘 알려진 부분, 즉 수학적/기술적 지식들을 공부한다. 그러한 스탠포드 철학 사전의 양자역학 항목에서 좋은 추천도서 정보가 있어서 번역하여 소개한다. 내가 알고 있는 한국어판 책은 제목 밑에 역서를 표시했다. 다시 한번 밝히지만, 이하는 전부 번역이다. 내가 쓴 글이 아니다.

초보자에게 도움이 되는 책들

특히 초보자들에게 유용한 몇몇 신간들을 소개한다.

Travis Norsen, T., 2017, Foundations of Quantum Mechanics: An Exploration of the Physical Meaning of Quantum Theory, Cham: Springer.

양자역학을 배우는 학생들 중에서도 특히 물리학적 명료함에 중점을 두고 배우고 싶은 이들을 위한 책이다. 이 책은 양자역학 입문교재의 표준적인 범위를 커버하지만, 일반적인 교재에서 흔히 간과되는 존재론적 물음들에도 초점을 맞춘다. 이 책은 '양자 세계의 기초 오브젝트들은 뭘까?', '그것들은 어떤 종류의 상태들을 취할 수 있을까?', '그것들은 어떻게 상호작용할까?'와 같은, 양자역학의 근본적인 물음들에 답할 준비를 하기 위해서 공부하고자 하는 물리학도들을 위한 최고의 출발점이다.

Susskind, L. and Friedman, A., 2014, Quantum Mechanics: The Theoretical Minimum (2nd edition), New York: Basic Books.

레너드 서스킨드, 물리의 정석: 양자역학

384페이지에 달하는 이 책은 제목(역주: 원제는 '최소한의 이론')에서 풍기는 느낌만큼 만만한 책은 아니다. 이 책은 아무런 배경지식이 없는 물리학도들에게 양자역학의 원리들을 아주 명확하게 보여 준다. 이는 일반적인 대학 코스에서 양자역학을 배우는 방식이다.

양자역학 교재

시중에 양자역학을 배우는 데에 훌륭한 교재들이 많이 나와 있다. 여기에 특히 중요한 몇몇 책들을 골라서 소개한다. 양자역학을 공부할 때에는 두세개의 책들을 같이 쓰는 것이 좋다. 완벽한 책이란 없으며, 다양한 접근법은 사물을 다양한 각도에서 보게 해준다.

Ballentine, L., 1998, Quantum Mechanics: A Modern Approach, Singapore: World Scientific Publishing Company.

이 책은 초보자에게는 추천할 수 없고, 교재로서도 추천하지는 않는다. 기술적인 기초를 갖추고 있으면서, 양자역학의 근본적인 개념들에 대한 심화된 이해를 원하는 사람들에게 추천한다.

Basdevant, J.L., and J. Dalibard, 2005, Quantum Mechanics, Berlin: Springer.

이 책은 개략적이지만 멋진 책이다. 좋은 연습문제들이 많이는 포함되진 않았지만, 상세한 솔루션은 제공된다. 시각화에 도움이 되는 CD-ROM이 동봉되어 있다.

Dirac, P.A.M., 1930 [1958], The Principles of Quantum Mechanics, Oxford: Clarendon Press, 1930; 4th edition, revised, 1958.

양자역학을 가장 명확하게 보여 주는 아름다운 고전의 하나다. 비가환 대수 및 디랙의 수식을 이용하여 모든 것들이 극도로 단순하게 표현되어 있다. 이 책은 논리적 구조를 강조한다. 디랙의 말에 의하면, "좋은 원리들을 바탕으로 문제를 탑-다운 방식으로 접근하여 푼다면 남은 세부사항들은 자동으로 풀린다."

Cohen-Tannoudji, C., 2006, Quantum Mechanics, New York: Wiley-Interscience.

포괄적인 백과사전 식의 교재다. 학습용이라기보다는 좋은 참고서적이다.

Gasiorowicz, S., 1995, Quantum Physics (3rd edition), New York: Wiley.

가시오로비츠, 양자물리학

괜찮은, 상대적으로 잘 쓰인 책이다.

Griffiths, D., 1995 [2018], Introduction to Quantum Mechanics (2nd edition), Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall; 3rd edition, 2018.

그리피스, 양자역학

학부생들의 양자역학의 첫번째 강의에 쓰이는 표준적인 교재이며, 초보자를 위한 출발점으로 추천한다. 이 책은 간결하며 매우 읽기 쉽다. 개념적 발전이 강조되어 있다. 불행하게도 예시문제는 실려 있지 않고, 연습문제의 해답은 교수자에게만 제공된다. 구하기 쉬우며, 최근에 개정판이 나왔다.

Liboff, R., 1998, Introductory Quantum Mechanics (4th edition), San Francisco: Addison-Wesley.

잘 디자인된 책이며, 상대적으로 잘 쓰였다. 초보자에게 좋은 출발점이지만, 샹카의 책만큼 포괄적이지는 않다.

Merzbacher, E., 1997, Quantum Mechanics (3rd edition), New York: Wiley.

미국 대학원의 표준 교재다. 초보자에게 추천하지는 않지만, 상급 수준에선 꽤 좋은 책이다.

Sakurai, J.J., 1993 [2021], Modern Quantum Mechanics (revised edition), Reading, MA: Addison Wesley; third edition, with coauthor Jim Napolitano, Cambridge: Cambridge University Press, 2021.

사쿠라이, 양자역학

주로 대학원 교재로 쓰인다. 잘 쓰인 책이며, 실험적인 현상과 벨 부등식과 같은 중요한 질문들을 강조한다. 그리피스나 샹카보다 더 높은 수준의 내용들이 많은 수학과 함께 포함되어 있다. 연습문제는 많이 실려 있지만, 불행히도 해답은 일부만 실려 있다. 따라서 강의실에서 쓰거나, 예시 문제와 식 유도가 포함된 다른 책들과 같이 보는 것이 좋다.

Schwinger, J., 2003, Quantum Mechanics (corrected edition), Berlin: Springer.

이 책은 수학에 지극히 역점을 둔다. 개념적 발전에 대한 강조는 그다지 없다. 양자역학의 개념적인 이해를 마치고 수학적 발전을 원하는 사람에게 유용하다. 이 책의 접근법은 핵심을 아주 분명하게 나타낸다. 이 책은 어려운 책인데, 포멀리즘의 일부라 추상적이고 전통적이지 않다는 부분적인 이유 때문이다. 그러나 이해할 가치가 충분하다. 연습문제는 훌륭하지만, 다시금 불행하게도, 해답이 없다.

Shankar, R., 1994, Principles of Quantum Mechanics (2nd edition), Berlin: Springer.

출발점으로 강하게 추천하는 책이다. 이 책은 맨땅에서 시작해서 양자역학을 이해하는 데에 필요한 수학적 도구들을 발전시킨다. 매우 잘 쓰였으며, 독학하고자 하는 학생들에게는 그리피스의 책보다 더 친절한 책이다. 양자역학은 115 페이지에 가서 소개된다. 소개 챕터의 선형 대수학 내용이 매우 좋다. 676페이지에 달하는 매우 포괄적인 책이다. 다른 책들보다 파인만 적분을 더 많이 다루며, 예시 문제들도 많이 포함한다. 만약 양자역학의 책을 하나만 산다고 한다면, 이 책이 좋은 선택이다.

Zettili, N., 2009, Quantum Mechanics: Concepts and Applications, Chichester: John Wiley & Sons, Ltd.

이 책도 매우 좋은 책이다. 이 책은 이론과 문제풀이를 종합적인 방식으로 다룬다. 따라가기 좋은 책이며, 이론의 실험적 기초에 관계된 문제와 해답들을 풍부하게 제공한다.

일반적인 수학과 물리학의 유용한 책들

양자역학을 독학하건 강의실에서 배우건 간에, 이 책들을 곁에 두고 참고하는 것이 도움이 된다. 심지어 오랜 경력의 교수자들도 이 책들을 가끔씩 찾아 볼 것이다.

Benenson, W., J. Harris, H. Stoecker, , and H. Lutz, 2006, Handbook of Physics (2nd edition), Berlin: Springer.

Bronshtein, I.N., and K.A. Semendyayev, 2007, Handbook of Mathematics (5th edition), Berlin: Springer.

Halliday, D., R. Resnick, and J. Walker, 2008, Fundamentals of Physics (8th edition), Hoboken, NJ: Wiley.

Halmos, P., 1957, Introduction to Hilbert Space (2nd edition), Providence: AMS Chelsea Publishing.

양자역학의 철학의 책들

지난 30년간은 양자역학의 토대의 연구의 황금기였다. 대부분의 현행 연구는 저널에 출판된다. 표준 비상대론적 양자역학을 둘러싼 논의들은 조사가 가능한 방식으로 정착되었다. 세권의 책들이 최근 수십년의 연구를 흡수하고 조직화했다.

Barrett, J., 2019, The Conceptual Foundations of Quantum Mechanics, New York: Oxford University Press.

양자역학의 토대와 역사에 관한 최근의 책이다. 철학도들을 위한 양자역학의 토대에 관한 매우 훌륭한 주교재이며, 물리학도를 위해서 표준적인 물리학 교재의 좋은 보충교재가 될 것이다.

Lewis, P., 2016, Quantum Ontology: A Guide to the Metaphysics of Quantum Mechanics , New York: Oxford University Press.

루이스의 책은 가장 영향력 있고 잘 발전된 양자역학의 해석들을 아주 잘 보여 준다. 이 책은 주류 학계의 최신 조사 결과들을 복잡한 분석과 커멘트와 함께 제공한다. 이 책은 양자역학의 토대에 본격적인 흥미를 갖는 일반인들이 읽기에 좋다. 이 책의 논의는 과하게 기술적으로 빠지는 일 없이 정교하게 이뤄지며, 철학적 분석을 전문 용어에 기대지 않고 행한다.

Maudlin, T., 2019, Philosophy of Physics: Quantum Theory, Princeton: Princeton University Press.

양자역학의 토대의 입문에 도전하는 사람들을 위한 훌륭한 책이다. 명료성과 타협 없는 존재론적 이해의 추구 면에서 다른 책들과 비교 불가하다. 루이스와 배렛의 책보다 더 선택적인 주제를 다룬다.(에버렛 양자역학과 봄 양자역학, 그리고 파동함수 붕괴이론을 다루지만, 코펜하겐 해석은 명확한 존재론이 결여되어 있기 때문에 제외되어 있다.) 저자는 자신의 개인적 견해가 어느 쪽인지를 노골적으로 드러내지만, 이 분야에 입문하는 학생이나 경험이 있는 실무자들에게도 읽을 가치가 있는 책이다.

여기 일반적인 양자역학의 철학을 소개하는 책들을 소개한다.

Albert, D., 1994, Quantum Mechanics and Experience, Cambridge, MA: Harvard University Press.

Bell, J.S., 1987, Speakable and Unspeakable in Quantum Mechanics, Cambridge: Cambridge University Press.

Busch, P., P. Lahti, and P. Mittelstaedt, 1991, The Quantum Theory of Measurement, Berlin: Springer-Verlag.

Clifton, R.K. (ed.), 1996, Perspectives on Quantum Reality, Dordrecht: Kluwer.

d’Espagnat, B., 1995, Veiled Reality, Reading, MA: Addison-Wesley.

Hughes, R.I.G., 1989, Structure and Interpretation of Quantum Mechanics, Cambridge, MA: Harvard University Press.

Omnès, R., 1994, The Interpretation of Quantum Mechanics, Princeton: Princeton University Press.

Primas, H., 1983, Quantum Mechanics, Chemistry and Reductionism (2nd edition), Berlin: Springer.

Rae, A., 1986, Quantum Physics: Illusion or Reality?, Cambridge: Cambridge University Press.

Redhead, M.L.G., 1989, Incompleteness, Nonlocality and Realism, Oxford: Clarendon Press.

Squires, E., 1990, Conscious Mind in the Physical World, Bristol, New York: Adam Hilger.

Whitaker, A., 1996, Einstein, Bohr and the Quantum Dilemma, Cambridge: Cambridge University Press.

더 특화된 주제의 책들을 소개한다.

Becker, A., 2018, What is Real? The Unfinished Quest for the Meaning of Quantum Mechanics, New York: Basic Books.

이 책은 양자역학의 역사 초기에 양자역학적 존재론의 명확한 설명의 요구가 부적절하다고 설득했던 보어의 영향력에 대한 이야기이다. 이 책은 물리학의 역사의 격류 속에서 사람들의 깊은 철학적 문제들과의 충돌에 관한 눈을 뗄 수 없는 이야기를 들려 준다.

Carroll, S., 2019, Something Deeply Hidden: Quantum Worlds and the Emergence of Spacetime, New York: Dutton.

션 캐럴, 다세계: 양자역학은 왜 평행우주에 수많은 내가 존재한다고 말할까

표준 비상대론적 양자역학을 넘어 서는 에버렛의 양자역학적 관점의 발전과정을 생생하게 잘 쓴 책이다. 이 책은 양자역학의 난제가 주는 진정한 교훈과 양자역학과 상대성이론의 결합의 열쇠는 시공간이 진정한 근본이 아니라는 것을 인식하는 데에 있다고 주장한다.

출처:

Ismael, Jenann, "Quantum Mechanics", The Stanford Encyclopedia of Philosophy (Winter 2020 Edition), Edward N. Zalta (ed.), URL: https://plato.stanford.edu/archives/win2020/entries/qm/

[양자철학(14.52)]

다세계 잼나겠다

[소견(27e4nf)]

글 쓰면서 찾아 보니까 4월 15일에 나오는 따끈따끈한 책이던데.

[양자철학(14.52)]

양자역학 잼나고 관심도 있는데 난이도가 극과 극이라.. 로저 펜로즈 책 샀다가 반도 못 읽고 포기한 후 뭔가 무서움

[소견(27e4nf)]

펜로즈 책은 전공자가 읽어도 어려워.

[양자철학(14.52)]

아하! 그럼 다시 한번 도전을? ㅎㅎ

[소견(27e4nf)]

그냥 다른 읽기 쉽고 자기한테 재밌는 책들을 읽는 게 낫지 않을까? 펜로즈 책도 좋지만 다른 좋은 책들도 잔뜩 있으니까... 솔직히 나는 펜로즈 책은 개인적으로 별로더라.

[양자철학(14.52)]

나도 펜로즈 책을 다시 읽을 생각은 꿈에도 없음... 걍 물리학상 받은 김에 하나 사 본 거임.. 혹시 추천가능? 갠적으론 엄밀한 논증이나 원리 설명에는 그닥 관심이 없고 단지 양자역학을 통해 바라보는 세계가 어떤 세계인지에 관심이 있을 뿐임.. 카를로 로벨리 책은 잼나게 읽었음..

[소견(27e4nf)]

일단 저 아티클에서 소개된 책들은 다 읽어볼 만한 것 같고, 나는 Jim Al-Khalili의 Quantum: A Guide for the Perplexed라는 책을 좋게 읽었음.

[소견(27e4nf)]

그런데 Jim Al-Khalili의 책이 2004년에 쓰인 상대적으로 오래된 책이라서, 최근까지의 연구결과가 반영된 위에서 소개된 Barrett, Lewis, Maudlin의 신간 책들을 읽는 것을 더 강하게 추천함. 또 최근에 발전이 많은 분야라고 하니까. 그런데 내가 살짝 훑어 본 바로는 철학 책이긴 해도 양자역학 수식이 잔뜩 실린 책들이라서 입맛에 맞을지는 잘 모르겠네. 수식 없는 책을 원한다면 Jim Al-Khalili의 책도 좋은 선택일 듯.

[소견(27e4nf)]

아니면 말한대로 캐럴의 다세계도 괜찮아 보임. 카를로 로벨리 책 좋아한다면 더더욱.

[양자철학(14.52)]

정말 매우 감사^^... 짐 알칼랄리 책 한번 봐야겠음

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[소견(27e4nf)]

사실 아무도 안 읽을 것 같긴 함ㅋ

[익명(121.130)]

당장 그리피스만 보더라도 양자역학 좋아하는 비전공자들 다 나가떨어짐

[고담법원사무관(zpstkdl)]

마침 이번에 션 캐럴 다세계가 번역으로 나와서 주문해둔 상태였는데 이런 좋은 정보글 감사합니다