[eBook]일상적이지만 절대적인 양자역학지식 50 : 슈뢰딩거부터 양자컴퓨터까지 양자세계에 관한 모든 것

저 : 조앤 베이커(Joanne Baker)역 : 배지은출판사 : 반니발행일 : 2016년 06월22일 | 종이책 발행일 : 2016년 05월25일

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북마스터소개글 TOP

슈뢰딩거의 고양이, 끈 이론, 양자 컴퓨터. 수없이 언급되기는 하지만 제대로 이해하는 사람은 아무도 없다는 양자물리학의 세계! 직관적으로 파악할 수 없는 양자역학의 세계를 좀 더 쉽게 이해할 수 있도록 도와주는 친절한 안내서가 출간되었다. 편집자이자 과학저술가인 저자는 때로는 엉뚱하고 때로는 엄청난 논쟁을 불러온 양자역학 이론들을 복잡한 수식 없이 친절하게 풀어 설명한다.

출판사서평 TOP

수없이 언급되긴 하지만 제대로 이해하는 사람은 아무도 없다는
양자물리학의 세계! 그 세계를 맛볼 수 있는 알찬 길잡이!

과학 분야에서 가장 '핫'한 과학, 양자역학

벽을 뚫고 지나가는 물질, 사건이 벌어질 때마다 새롭게 생겨나는 세계, 거의 모든 문제를 순식간에 해결하는 컴퓨터, 유출되는 순간 자동 파괴되는 암호.... SF 영화에서나 볼 법한 이야기로 들리지만, 사실은 가장 논쟁적이고 최신 이론과 실험 결과들이 끊임없이 쏟아지는 과학 분야인 양자역학에 관한 내용들이다.
양자역학은 원자의 구조와 힘의 본질 등 눈에 보이지 않는 아주 작은 세계를 다루는 학문이다. 하지만 원자보다 작은 세계에서는 앞뒤가 맞지 않는 일들이 자주 일어나 많은 과학자들을 당혹스럽게 했다. 파동처럼 움직이던 빛이 어느 순간 입자처럼 행동하거나, 갑자기 나타났다 순식간에 사라지는 입자들이 그런 예다. 이처럼 과학자들도 골머리를 앓는 학문이다 보니, 양자역학은 난해하다는 생각에 지레 겁을 먹는 경우가 다반사다.

[일상적이지만 절대적인 양자역학지식 50]은 이처럼 직관적으로 파악할 수 없는 양자역학의 세계를 좀 더 쉽게 이해할 수 있도록 도와주는 친절한 안내서다. 저자는 양자역학이 발전해온 순서에 따라 이 분야의 선구자들의 해결하기 위해 붙들고 씨름했던 문제들을 하나하나 되짚어본다. 에너지에 관한 연구부터 힉스 입자의 발견까지, 쟁쟁한 물리학자들의 이야기와 그들의 연구를 찬찬히 따라가다 보면 양자역학에 대한 두려움은 어느덧 사라진다.

물리학의 발전을 이끌어온 혁신의 총집합, 양자역학의 이론들
편집자이자 과학저술가인 저자는, 때로는 엉뚱하고 때로는 엄청난 논쟁을 불러온 양자역학 이론들을 복잡한 수식 없이 친절하게 풀어 설명한다.
양자역학은 고전물리학으로는 이해하기 어려운 특이한 현상이 많은 만큼 숱한 우여곡절을 겪으며 발전했다. 알베르트 아인슈타인부터 리처드 파인먼까지, 수많은 물리학자들이 연구를 거듭했다. '양자(quanta)' 개념을 도입한 '플랑크의 법칙', 전자 2개가 동일한 순간 동일한 장소에 동일한 특성을 가지고 존재할 수 없다는 파울리의 배타 원리 등은 양자역학이 성장하는 든든한 밑거름이 된 이론들이다. 한편 수학적 기술을 통해 전자의 에너지 상태와 스펙트럼선 사이의 관계를 설명한 하이젠베르크의 행렬역학과, 물리학자들에게 익숙한 정상파와 정수배 진동 등의 개념으로 전자 에너지를 설명한 슈뢰딩거의 파동방정식은 물리학자들을 두 진영으로 나뉘게 할 만큼 격렬한 논쟁을 일으켰다.
때로는 말도 안 된다고 생각했던 아이디어가 중요한 역할을 하기도 했다. 물리학자인 머리 겔만은 단지 수학적 틀을 완성하기 위해 분수 전하량을 가진 가상의 입자를 상상해 우스꽝스러운 이름을 붙여 놓았지만, 실험을 통해 입자가 실재한다는 것이 밝혀졌다. 그 입자가 바로 '쿼크'다.
양자역학의 여러 이론과 핵심이론을 잘 정리했다는 것 외에도 이 책의 덕목으로는 양자역학의 발전을 이끌어온 수많은 물리학자들에 관한 에피소드를 꼽을 수 있다. 뛰어난 물리학자였지만 불행한 결혼생활로 고통 받았던 슈뢰딩거, 세 살이 될 때까지 말을 거의 못했지만 훗날 최고의 강연자가 된 파인먼의 일화 등은 양자역학의 세계를 좀 더 친근하게 느낄 수 있도록 도와줄 것이다.

TV 모니터에서 자기부상열차까지, 일상에서 만나는 양자역학
너무나 미시적이고, 때로는 비현실적으로 느껴지는 양자역학의 세계는 언뜻 우리가 사는 현실 세계와는 별 관련이 없어 보인다. 하지만 이미 양자역학은 우리 일상에 많은 영향을 미치고 있다.
오늘날 대 ...

목차 TOP

들어가는 말


01에너지 보존
02플랑크의 법칙
03전자기
04영의 간섭무늬
05빛의 속도
06광전효과

전자
07파동-입자 이중성
08러더퍼드의 원자
09양자도약
10프라운호퍼 선
11제만 효과
12파울리의 배타원리

양자역학
13행렬역학
14슈뢰딩거의 파동방정식
15하이젠베르크의 불확정성 원리
16코펜하겐 해석
17슈뢰딩거의 고양이
18EPR 패러독스
19양자 터널링
20핵분열
21반물질

양자장
22양자장이론
23램 이동
24양자전기역학
25베타붕괴
26약한 상호작용
27쿼크
28심층 비탄성 산란
29양자색역학
30표준모형
...

본문중에서 TOP

에너지가 형태를 변화시키는 원인이라는 생각은 고대 그리스부터 익숙한 것이었다. 그리스어로 '에네르게이아(energeia)'는 '활동'이라는 뜻이다. 에너지는 물체에 가하는 힘과 힘에 의해 물체가 이동한 거리에 비례하다는 사실을 우리는 알고 있다. 그러나 과학자들에게 에너지는 여전히 파악하기 어려운 개념이다. 양자역학의 기원은 에너지의 본질을 연구하는 데에서 시작되었다.
(/ p.12)

이후에 물리학자들이 발견한 사실에 따르면 빛은 매우 변덕스럽다. 어떤 때는 입자처럼 행동하다가, 또 어떤 때는 파동처럼 행동하기도 한다. 영의 이중 슬릿 실험은 아주 약한 빛줄기를 통과시키거나 빛이 통과할 때 슬릿을 매우 빠르게 열었다 닫는 등 여러 방법으로 변형되어 오늘날까지 빛의 성질을 연구하는 데 중요하게 활용된다. 그리고 빛의 특이한 성질이 더 많이 발견되면서 양자이론을 검증하는 데 중요한 요소가 되고 있다.
(/ pp.31~32)

하이젠베르크는 곧 불확정성 원리가 암시하는 바가 심오하다는 사실을 깨달았다. 움직이는 입자를 상상해보자. 우리가 알 수 있는 내용에는 기본적으로 제약이 있기 때문에, 측정으로 입자를 구속하기 전 입자의 과거 움직임 ...

저자소개 TOP

조앤 베이커(Joanne Baker) [저]

[네이처]에서 우주과학과 지구과학을 담당하는 편집자이자 대중 과학 저술가. 케임브리지 대학에서 물리학을 공부했고, 1995년 시드니 대학에서 천체 물리학 박사 학위를 받았다. 케임브리지 대학에서 박사 후 연구원을 지냈고, 캘리포니아 주립대학의 허블 선임연구원과 옥스퍼드 대학의 왕립협회 조사 선임연구원을 지냈다. [시크릿 유니버스], [물리와 함께하는 50일]을 썼다.

배지은 [역]

서강대학교 물리학과와 동 대학원을 졸업하고 한동안 휴대전화를 만드는 엔지니어로 일했다. 이후 이화여자대학교 통역번역대학원에서 번역학을 전공하고 소설과 과학책을 번역하고 있다. 『밤의 새가 말하다』, 『열흘간의 불가사의』, 『최후의 일격』, 『꼬리 많은 고양이』, 『퀸 수사국』, 『무니의 희귀본과 중고책 서점』, 『맹인탐정 맥스 캐러도스』, 『아파트먼트』, 『물질의 탐구』, 『입자 동물원』, 『일상적이지만 절대적인 양자역학지식 50』, 『전자부품 백과사전』(전 3권)을 우리말로 옮겼다.

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