Ashok Das, Quantum Mechanics (새로운 이론접근)

Quantum Mechanics: A Modern Introduction
물리학을 공부하면서 학부 3학년이 되면 가장 인기를 끄는 과목은 단연 양자역학(Quantum Mechanics)이다. 많은 학생들이 양자역학을 공부하면서 학문에 흥미를 가지게 되고 대학원에 진학하고자하는 마음을 굳히게 되는 계기가 된다. 물론 대학원에서 인기가 있는 과목은 광학이고 특히 양자 광학이 인기가 높았다. 현대 물리를 이야기하자면 아인시타인씨가 유명하기 때문에 상대성 이론을 떠올리게 되겠지만, 사고방식의 변화를 가져와야 이해가 되는 과목으로 관심을 높이 사는 분야는 여전히 양자역학이라고 본다.

양자역학을 쓴 저자도 많고 우리나라 대학교재중에서 많이 읽히는 송희성 교수님의 양자역학 책도 유명하지만 Ashok Das씨의 양자역학(Quantum Mechanics: A Modern Introduction)는 여러 책들 중에서도 독특한 도입과 이론을 전개하는 책이다. 보통의 책들은 양자역학의 탄생과 배경으로 설명을 시작한다. 공대에서 자주 사용하는 Stephen Gasiorowicz씨의 양자 물리(Quantum Physics)책도 고전 물리와의 접목을 시도하면서 설명하고 있다. 그리고 대개는 미분방정식을 푸는 연습을 통해서 슈레딩거 방정식을 풀면서 양자역학을 시작한다. 교재의 중간 정도가 되어야 연산자법을 이용한 풀이를 설명하는 것이 전통적인 양자역학의 구성이다. 그렇지만 다스씨의 이책은 미분방정식을 이용한 풀이를 강조하지 않고 처음부터 행렬 역학의 접근으로 양자역학을 기술해 간다. 그리고 과학에서 간과하기 쉬운 양자역학의 가정을 다루면서 "현대적 의미에서 측정이란 무엇인가? 확률이란 무엇으로 해석해야 하는가"를 소개하고 있다. 오늘날도 물리적 의미를 두고 의견이 팽팽하게 대립된다는 양자역학의 해석에 관한 부분을 여러 시간에 걸쳐서 강의를 듣는 학생들 중에는 진지하게 물리적 의미를 묻는 학생이 많았고 교수님의 열강이 끝나고나면 학생 스터디에서 토론회가 열릴 분위기였다.

슈레딩거의 미분방정식을 통한 접근 보다도 추상적인 연산자(Operator)를 이용하여 행렬 표현(Matrix representation)이나 미분연산자를 이용한 미분 표현을 동시에 아우르는 이론의 전개가 양자역학을 처음 배우는 학생들을 매료시킨 한가지 요소라고도 할수 있다. 이책이 처음 나온것이 1986년이라고 하니까 1989년에 강의를 듣게 된 것은 매우 신간으로 강의를 듣게 된 셈이다.

조화운동의 주양자수를 미분방정식을 풀지 않고 연산자법을 사용하여 사다리 연산자(ladder operator)를 도입하는 등 대수적 기법으로만으로도 에너지식을 구하는 문제는 지금도 기억하고 있다.

바로 이문제가 대학원 입시에 나왔기 때문이다.