전기자기론 2 (양장본 Hardcover)

전기자기론 2 (양장본 Hardcover)

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Description
전기와 자기와 빛의 본질을 확립한 물리학의 고전
제임스 클러크 맥스웰, 전기와 자기를 밝히다
현대 전자기학의 기초를 놓은 인물로 추앙받고 있는 제임스 클러크 맥스웰(James Clerk Maxwell, 1831~79)은 19세기 영국 물리학자로서 빛의 본질을 밝히고 전자기 문명을 활짝 열었다. 흔히 뉴턴의 『자연철학의 수학적 원리』(Philosophiae Naturalis Principia Mathematica)와 쌍벽을 이루는 것으로 묘사되는 『전기자기론』(Treatise on Electricity and Magnetism)은 7년에 걸쳐 집필된 세기적 걸작이며 과학의 역사에서 가장 주목할 만한 고전으로서, 전기와 자기와 빛의 본질을 밝힌 탁월한 업적이다.
19세기에 처음으로 그 본질을 이해하게 된 전기와 자기는 인류 역사에서 가장 소중한 프로메테우스의 불이다. 고대 그리스 밀레토스의 탈레스가 보석 호박을 천으로 문지르면 먼지나 머리카락을 끌어당긴다는 것을 발견했다는 것이 전기에 대한 최초의 기록이라면, 동아시아에서 언제나 남쪽을 가리키는 특별한 지남철을 상세하게 다루었던 심괄의『몽계필담』은 자기에 대한 가장 오래된 기록이다.
그러나 그 신비한 현상, 전기와 자기의 본질이 무엇인지, 그리고 그것을 어떻게 실용적인 목적으로 이용할 수 있을지, 나아가 전기와 자기와 빛에 대한 가장 최신의 정확하고 세련된 이론이 무엇인지 등의 문제는『전기자기론』을 통해 체계적으로 밝혀졌다.
맥스웰의 전자기학은 양자역학의 출현 이후에도 계속 중요한 역할을 하고 있으며 맥스웰이 『전기자기론』에서 선구적으로 사용한 에너지 보존 개념, 해밀턴 동역학, 벡터분석법은 이후 물리학의 진로를 지시했고 지금도 물리학에서 중요하게 다루고 있다. 『전기자기론』에 주목해야 하는 이유다.
저자

제임스클러크맥스웰

JamesClerkMaxwell,(1831-1879)
19세기영국물리학자로서현대전자기학이론의기초를놓은인물로추앙받고있다.맥스웰은1831년에스코틀랜드에든버러에서태어났고1847년에에든버러대학에입학했고1850년에는케임브리지대학으로옮겼으며1854년에수학우등졸업시험(MathematicalTripos)에서차석(secondwrangler)으로졸업한후,트리니티칼리지의펠로우가되어수력학과광학강의를담당했다.1856년에는에버딘대학물리학교수가되었고1860년에는런던킹스칼리지로자리를옮겨1865년까지있었다.이후1871년에케임브리지대학의실험물리학교수로초빙되었으며1874년에는신설캐번디시연구소의초대소장이되었다.

목차

『전기자기론』과전자기학|김재영

제3부자기
제1장자기의기초이론
제2장자기력과자기유도
제3장자기솔레노이드와자기껍질
제4장유도된자기
제5장자기유도에대한몇가지문제들
제6장유도자기에대한베버의이론
제7장자기의측정
제8장지자기에관하여

제4부전자기
제1장전자기력
제2장전류의상호작용에대한앙페르의연구
제3장전류의유도에관하여
제4장전류의자체유도에관하여
제5장연결된계의운동방정식에관하여
제6장전자기의동역학이론
제7장전기회로의이론
제8장이차회로를이용한전자기장의탐색
제9장전자기장의일반방정식
제10장전기단위의차원
제11장전자기장의에너지와변형에대하여
제12장전류박판
제13장평행전류
제14장원형전류
제15장전자기장치
제16장전자기관찰
제17장코일의비교
제18장저항의전자기단위
제19장정전기단위와전자기단위의비교
제20장빛의전자기이론
제21장빛의자기작용
제22장강자성과반자성의분자전류설명
제23장원격작용의이론

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도판

출판사 서평

맥스웰이확립한전기와자기의일반이론
맥스웰은앙페르(Andr?MarieAmp?re)와베버(WilhelmE.Weber)의원격작용에의한전기역학이불완전하다고생각하고패러데이(MichaelFaraday)의실험연구와‘장’(場,field)개념에입각한전자기현상에대한통합적이해노력에자극받아연속매질의작용을고려하는통합적인수학적전자기학이론의구축에매진했다.이러한노력으로맥스웰은1864년에전자기장의동역학적이론으로유명한맥스웰의기본방정식을이끌어냈고1873년에이러한연구를모두담아낸걸작?전기자기론?을출판했다.
『전기자기론』에서무엇보다주목할만한것중하나는이른바맥스웰의방정식이라불리는일련의방정식들이어떤모습으로나타나는가하는점일것이다.뉴턴의고전역학이F=ma라는식하나로요약되다시피하는것처럼,전기와자기에관련되는현상에대한이론,즉전자기학도어떤점에서는맥스웰의방정식으로요약된다고할수있기때문이다.
전기와자기(磁氣)이론에서가장중요한과제는다름아니라“퍼져나감(전달)이일어나는방식에대한‘일관된표현’을구성하는것”이었다.

“따라서이모든이론은퍼져나감이일어나는매질의개념에이르게된다.이매질을하나의가설로받아들인다면,우리의연구에서두드러진위치를차지해야한다고나는생각한다.또한그작용의모든구체적인부분을논리적표현으로구성하려고노력해야한다고생각한다.이것이이논저에서내가줄곧견지했던목표였다.”(『전기자기론』,866절)

결국맥스웰의전기와자기에관한이론은전자기마당의이론이었으며,이논저가시종일관추구해온것은바로이전자기마당의여러가지측면에대한‘논리적표현’(mentalrepresentation)으로구성하는것이었다.
맥스웰의전자기학의논의는역학적인토대에입각해서이루어졌고매질의역할을전자기현상의핵심으로보았기에이에대한많은관심을할애했으며유전체매질에서변위전류(displacementcurrent)개념의제시는그의독특한관점을잘반영하는것이었다.그의이론에따라전자기파의존재가예측되었고그것의전파속도는빛의속도와같다는것도유도되었다.결국독일의물리학자헤르츠(HeinrichHertz)에의해1888년에전자기파가검출됨으로써맥스웰의전자기학은강력한지지기반을확보했다.

맥스웰의전자기이론은여러추종자들에의해보완·?변형되었고물질의미시적구조에대한이해를추구할미시적물리학의길을예비했다.뿐만아니라맥스웰의전자기학의당연한귀결인광속일정의법칙은시공간에대한아인슈타인의새로운이해의초석이되었으며뉴턴의질점및힘의역학을대신하는장물리학의개념을창출함으로써편미분방정식을사용하여물리적상태를기술하는방법이이후양자역학,특히슈뢰딩거의파동역학에서채용되는길을마련했다.이러한맥스웰의장물리학적개념은아인슈타인의일반상대성이론에서중력장을다루는데에도토대가되었으며두가지의독립적인장개념,즉전자기장과중력장을통합하려는통일장이론의대두에도영향을미쳤다.
맥스웰은?전기자기론?을저술한목적을분명하게밝힌다.그것은기존의확립된동역학(動力學,dynamics)분야의개념에준하도록전자기현상의수학적이론을구축하는것이다.이과정에서관찰및측정된양들이이론의전개를위한확고한기초로기능할것임을명백히한다.

“나는전자기의수학적이론을위한데이터를얻고어떻게이이론이현상의계산에적용될수있는지보임으로써,이이론의수학적형식과동역학이라는기본과학의형식사이의관계를되도록명쾌하게해명하려고노력할것이다.이로써우리는전자기현상의예시와설명을찾기위한동역학적현상의종류를알아낼준비를어느정도갖추게될것이다.”(1권,40쪽)

맥스웰은전기현상을주로측정과관련하여고찰하면서측정방법을기술하고그것이의존하는표준들을정의했는데맥스웰이가장많이의지한실험가는패러데이와윌리엄톰슨이다.그들의실험과측정기구가있었기에맥스웰의수학적이론은성립할수있었으며전자기연구는모든범위에서과학의진보에기여하는수단으로서제일중요한분야가되었다.
전자기문명의기반이된?전기자기론?
현대문명은철저하게전기와자기에기반을둔전자기문명이다.모든종류의가용에너지는원론적으로모두전기에서시작하며,화력발전이든수력발전이든핵발전이든풍력발전이든모두전기를만들어내는곳이다.전기는실상자기와더불어‘전자기’라는통일된대상의한측면이며,전기를만들기위해서는자기가있어야하고,이모든것을이해하기위해서는전자기학이필요하다.
최고의속도와용량을자랑하는최첨단컴퓨터와인터넷망은사실상모두전자기학을통해만들어진것이다.많은이들이광고하는5G통신도그가장밑바탕에는결국전자기학이있다.이런점에서현대문명은명실공히전자기문명이며,이를가능하게한것은가장정확하고엄밀한전자기학이다.이것을확립한것이바로맥스웰의?전기자기론?이다.
옥스퍼드대학출판사에서1998년에각분야의중요한고전을영인본으로기획출판한시리즈인‘물리과학분야의옥스퍼드고전텍스트’(OxfordClassicTextsinthePhysicalSciences)의첫권이?전기자기론?이라는점은이책의고전으로서의가치를잘말해준다고할수있다.

물리학고전의한국어번역본의의미
자연과학특히물리학분야에서매우중요한고전들을한국어로번역하는일은말할나위없이중요하다.17세기유럽의근대과학혁명이있기위해서는이슬람권의방대한자연철학저작들을아랍어에서라틴어로번역해낸12세기의‘번역의홍수’가필수였으며,고대그리스자연철학이살아남을수있었던것은9세기바그다드의‘바이트알히크마’(지혜의집)에서그리스어,시리아어,산스크리트어등으로된방대한책들이모두아랍어로번역될수있었기때문이었다.
17세기중국으로간예수회사들이라틴어로된자연철학의여러저작을중국어로번역한덕분에성리학적자연철학이청조에서더세련된방식으로발전하고또한조선에서서학을탐구하는지식인계층이두텁게자리잡을수있었다.18세기네덜란드의과학과기술을적극적으로수입하고이를일본어로번역한‘란가쿠샤’(蘭?者)덕분에유럽의과학이빠르게동아시아에정착할수있었다.
아인슈타인은스위스아라우칸톤학교시절부터전기와자기에관심을가지기시작했다.아인슈타인이취리히연방공과대학시절전자기학을공부할수있었던것은1883년에막스바인슈타인이맥스웰의책을독일어로번역해서출간한덕분이었다.영어에익숙하지않았던아인슈타인은바로바인슈타인의독일어번역본을통해상대성이론과양자이론이라는새로운세상을열수있었다고말해도아주큰과장은아닐것이다.
?전기자기론?이다른언어로번역된것은독일어,프랑스어,이탈리아어,러시아어에이어한국어판이다섯번째다.이는중요한논저에대한상세한고찰이가능해졌음을의미하며,그만큼19세기전자기학의전개를더잘볼수있는도구가갖추어졌다고할수있다.
?전기자기론』한국어판은과학사학자를비롯해물리학,화학,지구환경과학,전자공학,전기공학등전자기학을배우고연구하는거의모든이공계학생과연구자들에게큰도움을줄것이다.