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개념 잡는 비주얼 양자역학책
- 슈뢰딩거 고양이에서 양자중력까지 우리가 알아야 할 최소한의 양자이론 지식 50

슈뢰딩거의 고양이와 슈뢰딩거 방정식이 뭐지? 레이저, 트랜지스터, 전자현미경은 어떤 원리로 작동될까? 초유체 현상이 일어나는 원인은? 양자컴퓨터가 만들어질 수 있을까? 양자이론을 재미있게 소개하는 이 길잡이와 함께 위대한 과학적 발견의 역사를 훑어보고, 물리학과 기술의 미래를 상상하는 시간을 가져보라! 이 책은 매혹적이고 신비로운 양자물리 영역에서 가장 중요하고 난해한 50개의 핵심 개념들을 소개한다. 양자 물리는 이제 전자공학에서 없어서는 안 될 일상적인 필수요소가 되었고, 이 분야의 새로운 발전이 이루어질 때마다 톱뉴스로 다뤄질 만큼 그 중요성이 더해지고 있다. 이 책은 여러분을 두 가지 성질이 한 실체에 공존하는 특이한 세계로 안내할 것이며, 파동이 론에 여러분을 태우고, 불확정성이론을 자신있게 설명할 수 있을 만큼 충분한 지식을 제공하고, 양자 얽힘의 신비를 밝혀줄 것이다.
“양자이론을 다루는 이 책은 구조 자체가 양자화되어 있다. 마음을 사로잡는 매혹적인 주제들로 나뉘어 있어서 여러분이 직접 골라서 즐기고 습득할 수 있도록 구성되어 있다. 양자입자들의 거동은 우리가 직접 경험한 그 어떤 것과도 너무 다르다. 이것이 양자이론의 역설인 동시에 흥미로운 점임을 여러분은 곧 알게 될 것이다.”
전체를 쉽게 소화할 수 있는 한입 크기의 덩어리로 쪼개서 들여다보기에는 양자이론만큼 알맞은 주제도 없다. 그래서 이 책에서는 양자이론과 관련된 50개의 주제를 7가지 부문으로 나누어서 설명한다. 먼저 〈양자이론의 탄생〉에서는 원자가 주변에서 흔히 볼 수 있는 보통의 물체와 다를 바 없다는 고전적 시각이 실험에 의해 배격되는 과정과, 원자가 안정된 상태를 유지할 수 있는 이유를 찾는 여러 접근방법들을 살펴본다. 다음으로 〈양자이론의 본질〉에서는 하이젠베르크의 불확정성 원리와 같은 양자이론의 핵심 개념들에 대해 살펴볼 수 있다. 이렇게 양자이론의 기본을 갖춘 다음 우리의 일상적인 경험의 세계인 〈빛과 물질의 물리학〉의 문을 연다. 여기서 등장하는 양자전기동역학은 햇빛이 우리를 따뜻하게 해주는 원리부터 우리가 걸터앉은 의자가 부서져내리지 않는 이유에 이르기까지 모든 것을 설명해주는 이론이며, 양자세계를 완전히 새로운 시각으로 바라본다. 이제 〈양자효과와 해석〉에서는 창문에서 반사되거나 창문을 통과하는 광자의 거동, 양자 터널링 현상, 그리고 까다로운 양자해석과 관련된 어려운 문제들을 살펴본다. 양자이론은 바로 여기서 독특한 진면목을 드러낸다. 다음으로 양자이론의 가장 주목할 만한 현상인 〈양자 얽힘〉에 대해 알아본다. 본문의 마지막 두 부문에서는 양자이론에 바탕을 두고 개발된 기술이 우리의 일상생활에서 활용되고 있는 사례와, 장차 양자물리가 가져올 최첨단 기술들의 가능성을 살펴본다. 〈양자이론의 응용〉에서는 레이저, 트랜지스터, MRI 스캐너 등의 사례를 만나본다. 나아가 〈양자이론의 극한〉에서는 영점에너지와 비주류과학의 신비한 비밀들을 들여다본다.

그림과 개념으로 여유 있게 이해하는 ‘30초 핵심 과학 공부’ 시리즈 시즌 2 런칭!
하루 30초, 당신의 잠자는 두뇌를 일깨워줄 흥미롭고 명쾌한 과학의 세계를 만나다!
뇌과학, 양자역학, 진화의 튼튼한 뼈대가 되는 150여 가지 핵심 과학 개념으로,
과학의 지형도를 그려나가는 진짜 재미와 즐거움을 발견하게 될 것이다!

우리 모두는 정말 우리 뇌가 시키는 대로 행동할까? 편도체와 해마가 상상 속의 바다 괴물이라고? MRI 영상을 보면 무엇을 알 수 있을까? 왜 자기 몸을 스스로 간지럼 태우면 간지럽지 않은지 설명할 수 있는가? 왜 우리가 걸터앉은 의자는 부서져내리지 않을까? 슈뢰딩거의 고양이와 슈뢰딩거 방정식이 무엇일까? 레이저, 트랜지스터, 전자현미경은 어떤 원리로 작동될까? 초유체 현상이 일어나는 원인은? 양자컴퓨터가 만들어질 수 있을까? 실제로 진화는 어떻게 일어날까? 변이, 자연선택, 부모-자식 갈등 등 진화의 주요 개념들을 한마디로 설명한다면?

이 모든 질문들에 대한 해답이 바로 이 작은 책들, 궁리에서 선보이는 <30초 핵심 과학 공부 시리즈> 의 『개념 잡는 비주얼 뇌과학책』, 『개념 잡는 비주얼 양자역학책』, 『개념 잡는 비주얼 진화책』에 있다. 가장 중요하고도 복잡한 과학 이론과 개념들 각각을 짤막한 글과 그림 한 장으로 정리하여 두 쪽에 펼쳐 보이는 이 책들은 당신에게 ‘과학하기’에 대한 즐거움과 자신감을 선사할 것이다. ‘30초’라는 짧은 순간에 집중하여 과학의 핵심 개념들을 파악하는 효과는 놀랍다!

★ 이 시리즈의 특징 ★
- 30초 만에 독파 가능한 간결하고 핵심을 찌르는 글.
- 상상력과 과학적 직감을 길러줄 창조적인 150여 장의 삽화.
- 과학의 각 분야 전문가들과 심혈을 기울인 공동 작업으로 완성.
- 비주얼 사전 방식의 신개념 링크 참조를 탑재한 과학 개념서.
- 우리 일상 곳곳의 흥미로운 지점들과 촘촘히 맞닿아 있는 과학 이야기.

책들을 이루는 50개의 꼭지 각각은 뇌과학, 양자역학, 진화 분야에서 우리가 꼭 알아야 하는 가장 중요하고 기본 적인 주제들을 선별한 것이다. 더하여 꼭지들을 7가지의 큰 범주로 분류함으로써, 낱낱처럼 보이는 각각의 핵심 개념들이 어떤 맥락으로 얽히고설켜 있는지에 대한 이해를 돕고자 했다. 또한 시리즈의 책들은 두 가지의 목적으로 이용할 수 있다. 양자중력의 실체라든지 돌연변이와 종분화, 파울리의 배타원리가 결국 어떻게 증명되었는지와 같은 특정 부분들을 틈틈이 시간이 날 때마다 자유롭게 선택해 읽어가며 이해할 수도 있고, 책을 처음부터 차근차근 읽어가며 우주에 대한 과학적 지식을 폭넓게 쌓아갈 수도 있는 것이다.

각 책의 본문 내용은 각자의 분야에서 과학을 일반인들에게 쉽고 재미있게 잘 설명한다고 널리 인정받은 선도적인 전문가들이 쓴 것으로, 한 쪽당 대략 30초 정도면 읽을 수 있다. 30초의 설명이 부족하다고 생각할 경우를 대비해서 3초쯤이면 살펴볼 수 있는 요약 내용을 구성했고, 나아가 3분 정도의 시간을 들여 좀 더 깊게 생각해볼 거리들에 대한 이야기도 덧붙였다. 이런 설명들을 통해 독자들은 다양한 과학적 요소들의 발견과 그 역사적 역할 및 실제적 응용에 대해서도 알게 될 것이다. 이와 함께 책 속에는 아인슈타인, 린 마굴리스, 슈뢰딩거, 올리버 색스 등 각각의 주제와 관련된 역사적 인물, 뛰어난 과학자들의 삶과 철학에 대해서도 체계적이고 명확하게 담겨 있다.

저자들은 무엇보다 과학에 재미를 못 느끼는 독자들, 과학이 낯설고 어렵게만 느껴지는 독자들이 친근하게 다가가 함께 즐길 수 있는 놀이의 장이 되기를 바란다. 전문적이고 어려운 내용보다는 누구라도 쉽게 이해할 수 있는 핵심 주제들로 구성을 잡은 것도 바로 이 때문이다. 이에 한국어판 번역 역시 해당 분야를 전공하고 번역해온 전문가들이 맡아, 과학에 어지럼증을 느끼는 독자들을 위해 정확하고도 쉬운 번역을 하는 데 주안점을 두어, 과학 개념과 용어의 정확한 번역과 쉬운 표현에 힘써 완성도를 더했다. 때문에 중고등학생들을 비롯하여 과학에 관심이 없는 사람들에게는 흥미 유발을, 관심은 있으나 다가가기 어려웠던 사람들에게는 훌륭한 입문서가 될 것이다.

개념 잡는 비주얼 양자역학책
- 슈뢰딩거 고양이에서 양자중력까지 우리가 알아야 할 최소한의 양자이론 지식 50

슈뢰딩거의 고양이와 슈뢰딩거 방정식이 뭐지? 레이저, 트랜지스터, 전자현미경은 어떤 원리로 작동될까? 초유체 현상이 일어나는 원인은? 양자컴퓨터가 만들어질 수 있을까? 양자이론을 재미있게 소개하는 이 길잡이와 함께 위대한 과학적 발견의 역사를 훑어보고, 물리학과 기술의 미래를 상상하는 시간을 가져보라! 이 책은 매혹적이고 신비로운 양자물리 영역에서 가장 중요하고 난해한 50개의 핵심 개념들을 소개한다. 양자 물리는 이제 전자공학에서 없어서는 안 될 일상적인 필수요소가 되었고, 이 분야의 새로운 발전이 이루어질 때마다 톱뉴스로 다뤄질 만큼 그 중요성이 더해지고 있다. 이 책은 여러분을 두 가지 성질이 한 실체에 공존하는 특이한 세계로 안내할 것이며, 파동이 론에 여러분을 태우고, 불확정성이론을 자신있게 설명할 수 있을 만큼 충분한 지식을 제공하고, 양자 얽힘의 신비를 밝혀줄 것이다.

“양자이론을 다루는 이 책은 구조 자체가 양자화되어 있다. 마음을 사로잡는 매혹적인 주제들로 나뉘어 있어서 여러분이 직접 골라서 즐기고 습득할 수 있도록 구성되어 있다. 양자입자들의 거동은 우리가 직접 경험한 그 어떤 것과도 너무 다르다. 이것이 양자이론의 역설인 동시에 흥미로운 점임을 여러분은 곧 알게 될 것이다.”

전체를 쉽게 소화할 수 있는 한입 크기의 덩어리로 쪼개서 들여다보기에는 양자이론만큼 알맞은 주제도 없다. 그래서 이 책에서는 양자이론과 관련된 50개의 주제를 7가지 부문으로 나누어서 설명한다. 먼저 〈양자이론의 탄생〉에서는 원자가 주변에서 흔히 볼 수 있는 보통의 물체와 다를 바 없다는 고전적 시각이 실험에 의해 배격되는 과정과, 원자가 안정된 상태를 유지할 수 있는 이유를 찾는 여러 접근방법들을 살펴본다. 다음으로 〈양자이론의 본질〉에서는 하이젠베르크의 불확정성 원리와 같은 양자이론의 핵심 개념들에 대해 살펴볼 수 있다. 이렇게 양자이론의 기본을 갖춘 다음 우리의 일상적인 경험의 세계인 〈빛과 물질의 물리학〉의 문을 연다. 여기서 등장하는 양자전기동역학은 햇빛이 우리를 따뜻하게 해주는 원리부터 우리가 걸터앉은 의자가 부서져내리지 않는 이유에 이르기까지 모든 것을 설명해주는 이론이며, 양자세계를 완전히 새로운 시각으로 바라본다. 이제 〈양자효과와 해석〉에서는 창문에서 반사되거나 창문을 통과하는 광자의 거동, 양자 터널링 현상, 그리고 까다로운 양자해석과 관련된 어려운 문제들을 살펴본다. 양자이론은 바로 여기서 독특한 진면목을 드러낸다. 다음으로 양자이론의 가장 주목할 만한 현상인 〈양자 얽힘〉에 대해 알아본다. 본문의 마지막 두 부문에서는 양자이론에 바탕을 두고 개발된 기술이 우리의 일상생활에서 활용되고 있는 사례와, 장차 양자물리가 가져올 최첨단 기술들의 가능성을 살펴본다. 〈양자이론의 응용〉에서는 레이저, 트랜지스터, MRI 스캐너 등의 사례를 만나본다. 나아가 〈양자이론의 극한〉에서는 영점에너지와 비주류과학의 신비한 비밀들을 들여다본다.

들어가기 5

양자이론의 탄생
용어해설 16
자외선 파탄 19
플랑크의 양자 21
아인슈타인의 광전효과 23
발머의 스펙트럼 25
보어의 원자 27
닐스 보어 29
파동-입자의 이중성 31
드브로이의 물질파 33
양자 이중슬릿 35

양자역학의 핵심이론
용어해설 38
양자스핀 41
행렬역학 43
슈뢰딩거 방정식 45
에르빈 슈뢰딩거 47
슈뢰딩거의 고양이 49
하이젠베르크의 불확정성 원리 51
파동함수의 붕괴 53
결어긋남 55

빛과 물질의 물리학
용어해설 58
파울리의 배타원리 61
디랙 방정식 63
폴 디랙 65
양자장이론 67
양자전기동역학 69
재규격화 71
파인만 도표 73
시간 역행 75

양자효과와 해석
용어해설 78
빔 분리기 81
양자 터널링 83
초광속실험 85
코펜하겐 해석 87
봄 해석 89
데이비드 봄 91
의식에 의한 붕괴 93
다세계 해석 95

양자 얽힘
용어해설 98
EPR 패러독스 101
벨 부등식 103
존 벨 105
양자 암호화 107
큐비트 109
양자컴퓨터 111
양자 원격전송 113
양자 제논효과 115

양자이론의 응용
용어해설 118
레이저 121
트랜지스터 123
전자현미경 125
MRI 스캐너 127
조지프슨 접합 129
브라이언 조지프슨 131
양자점 133
양자광학 135

양자이론의 극한
용어해설 138
영점에너지 141
초전도체 143
초유체 145
보스-아인슈타인 응축 147
사티엔드라 나트 보스 149
양자색역학 151
양자생물학 153
양자중력 155

부록
참고자료 158
집필진 소개 160
감사의 글 162
찾아보기 163