보이지 않는 것들의 물리학

보이지 않는 것들의 물리학

$12.25
Description
물리학의 참 맛을 알게 해주는 명강의!
「상상초월 석학강연 시리즈」는 12명의 국내 최고의 석학들이 각각 핵심적인 개념 3가지를 선택해 쉬우면서도 깊이 있게 다루는 과학 명강 시리즈이다. 제 2권 『보이지 않는 것들의 물리학』은 20여 년 전, 정재승 카이스트 교수에게 물리학의 참맛을 느끼게 해준 물리학자 이순칠 카이스트 교수의 강의를 엮은 책이다. 이순칠 교수는 국내 양자컴퓨터 과학의 최고 권위자로 꼽히는 물리학자다. 이 책은 청소년을 대상으로 진행한 강연을 풀어 쓴 만큼, 간결한 공식에 담긴 함축된 의미를 우리가 소화할 수 있는 일상의 언어로 풀어서 설명하여 물리학의 참맛을 느끼게 해준다.

저자는 이 책에서 전하가 움직이면 전기와 자기가 어떻게 만들어지고, 전자기력이 왜 우리 인생에서 가장 중요한 힘인지, 빛의 속도로 움직이는 상대론 세상에서 시간과 공간은 어떻게 달라지는지, 물질이면서 동시에 파동이기도 한 양자역학의 세계는 얼마나 기묘한지를 알기 쉬운 삽화와 상상력을 자극하는 일러스트를 곁들여 친절하게 설명한다. 책의 뒷부분에는 정재승 카이스트 교수와의 대담 ‘물리학자와 함께하는 상상초월 토크 콘서트’를 수록하여 대중과의 소통을 더했다.
이 책은 현실 세계에서의 제약된 경험에 매몰되어 있는 우리를 새로운 세계의 문 앞까지 친절하게 이끌어준다. 뿐만 아니라 물리학적 사고의 합리성과 유연성이 세상을 살아가는 데 어떤 도움이 되는지, 물리학자로서의 삶은 어떠한지 등 이순칠 교수와 정재승 교수의 진솔하고 유쾌한 이야기를 들을 수 있다.
저자

KT&G상상마당

목차

머리말004
기획의말008

1부전자기:전하가움직이면복잡해진다014
특이하고복잡한전자기현상/전자기력은힘이세다/힘이미치는공간,장/전기력선과자기력선/맥스웰의제1법칙/맥스웰의제2법칙/맥스웰의제3법칙/맥스웰의제4법칙/전자기현상과회로

2부상대론:우리가만약빛의속도로달린다면?066
상대성이론의세상/물리법칙과법칙의불변성/좌표변환/마이컬슨-몰리의실험/상대론의시작/길이수축과시간연장/자기장은전기장의상대론적효과다

3부양자역학:빛과물질의이중성128
파동/빛의이중성-파동의입자성/빛의이중성-입자의파동성/양자론의세계/양자론의체계-코펜하겐해석/양자론의체계-중첩/불확정성의원리/양자정보기술

4부물리학자와함께하는상상초월토크콘서트188
대담자:이순칠카이스트물리학과교수,정재승카이스트바이오및뇌공학과교수

출판사 서평

『보이지않는것들의물리학』은국내최초로병렬처리양자컴퓨터를개발해주목을받은바있는물리학자이순칠카이스트교수의물리학강연을풀어쓴책이다.저자는이책에서가장근원적이고난해한물리학이라할수있는전자기학,상대론,양자역학을과감하게정면돌파하여꼭알아야하는핵심만정확하게찌르는물리학의진검승부를펼친다.

전하가움직이면전기와자기가어떻게만들어지고,전자기력이왜우리인생에서가장중요한힘인지,빛의속도로움직이는상대론세상에서시간과공간은어떻게달라지는지,물질이면서동시에파동이기도한양자역학의세계는얼마나기묘한지를알기쉬운삽화와상상력을자극하는일러스트를곁들여친절하게설명한다.

출판사서평

왜상대론과양자역학과전자기학인가?

●전하가움직이면세상은어떻게복잡다단해지는가?
●우리가빛의속도로달린다면시공간은어떻게달라지는가?
●불확실한양자세계는어떻게예측가능한우주가되었는가?


“상대론과양자물리에,전자기학을더해서강의를구성했다.상대론과양자물리는신이인간에게허락하지않은영역을알아낸지성의승리라는공통적특징이있다.우리는양자물리를알기는하지만이해하지는못한다.이것은마치흑백밖에볼수없는동물이색이보이는세상에서어떤일이일어나는지아는것과같다.그동물이머리가좋으면색을볼수있을때벌어질일을예측할수있으나그래도죽을때까지결코색이라는개념을이해하지못할것이다.이해할수가없으니물론듣기에뻑뻑하다.그러나만일우리가다윈의시대에살고있다면,진화론이우리의의식구조로얼른이해되지않는다고해서이를외면하며모르고살다죽고싶을까?수많은물리천재들이30년간토의하며완성한학문이몇시간의독서로이해되지않는다고투덜댈수는없을것이다.천천히읽고생각하며하나씩깨닫는기쁨을즐긴다면그야말로진정한물리학자라하겠다.”_머리말중에서

20여년전,정재승카이스트교수에게물리학의참맛을느끼게해준이순칠카이스트교수의물리학강연이대중과학도서『보이지않는것들의물리학』(상상초월석학강연시리즈02)으로엮여출간되었다.이순칠교수는2001년핵자기공명을이용한3비트규모의병렬처리양자컴퓨터개발에성공하여학계의주목을받은바있는국내양자컴퓨터과학의최고권위자로꼽히는물리학자다.이순칠교수의『보이지않는것들의물리학』은저자가청소년을대상으로진행한세번의물리학강연을다시글로풀어쓴책이다.전기와자기,힘과에너지,시간과공간,입자와양자등과같이보이지않지만지금의우리와137억년의우주를가능하게하는본질적인현상에초점을맞춰,단편적으로설명하는것이아니라전자기학,상대론,양자역학의원리를집중적으로파고드는것이특징이다.책의뒷부분에는정재승카이스트교수(바이오및뇌공학과)와의대담‘물리학자와함께하는상상초월토크콘서트’이실렸는데,물리학적사고의합리성과유연성이세상을살아가는데어떤도움이되는지,물리학자로서의삶은어떠한지,물리학과관련진로는어떻게나아가는지,한국과학교육의문제점은무엇인지에대한이순칠교수의진솔하고유쾌한이야기를접할수있다.또한정재승교수가이순칠교수에게들었던강의경험을왜대중과공유하고싶은지에대한고백도들을수있다.상상초월석학강연시리즈는12명의국내최고의석학들이각각핵심적인개념3가지를선택해쉬우면서도깊이있게다루는과학명강시리즈로,정재승카이스트교수(바이오및뇌공학과)가기획자로참여했으며,이책『보이지않는것들의물리학』은상상초월석학강연시리즈의두번째책이다.

보이지는않지만,
우리와우주를가능케한강력한것들



중요한것은보이지않는경우가많다.눈에보이는거시계의복잡성과무작위함과불확실성은보이지않는세계에서일어나는전하의움직임,입자와에너지의교환,파동과양자의중첩등이만들어낸결과이다.저자는아무리배워도이해할수없는전자기학,상대론,양자역학때문에고생하는사람들에게조금이라도도움을주고자이책에서전자기학,상대론,양자역학의원리를기발한사고실험과색다른접근법으로핵심만집약적으로소개한다.
보라색밖에볼수없는인간은,보라색이빨간색과파란색으로나뉘고쪼개지는세계와보라색치마를입은여인이그려진형형색색의아름다운작품전체를이해할수는없다.우리는양자역학을알수있지만,이해하지는못한다.이해할수없으니뻑뻑하지만,이책을통해하나씩깨닫는기쁨을즐길수있을것이다.양자세계에서는입자성과파동성이동시에나타나고,고양이가죽은상태와살아있는상태가반반씩섞여있는등기묘한일들이벌어진다.이책에서는이런불가사의한원리를현실에서최초로공학적으로구현한양자컴퓨터의기초까지살펴본다.어떤것도빛보다빠를수없다.하늘을올려다보면텅비어있는것같지만,실제로에너지와장으로가득차있다.보이지않지만,우주공간을가득메우고있는입자와힘은빛의속도에가깝게움직이고전달된다.빛의속도로달리는아인슈타인의상대론우주는공간이휘어지고시간이팽창하는이상한일이벌어진다.상대론의진정한의미는무엇이며,E=mc2공식을어떻게이해해야하는지를알아본다.전기와자기는별개의현상이아니다.자기장은전기장의상대론적효과로생겨난다.전기와자기에관하여쿨롱,앙페르,패러데이등선대학자들이해왔던연구를맥스웰이상대론적관점에서통합하고체계화하여전자기학을완성했다.전하의흐름에서비롯되는전자기는우리인생에가장중요한역할을하는물리라고할수있다.모든물질의결합과반응도전하의흐름에기반하며,생물은이러한화학작용에의해신진대사가이루어진다.심지어슬픔이나기쁨을느끼는감정조차도전자기에의해조절된다.

[전자기학수업]전하가움직이면복잡해진다
전자기는어려운가?그렇다.현상도매우특이하다.고등학교에서는숲보다는나무몇개를가르치기때문에더욱어렵게여겨진다.어려운데굳이배워야할까?물론이다!전자기력은네가지근본힘가운데우리인생에가장중요한힘이자,화학과생물의근본작동원리이다.이를이해하기위해서는장개념을익힐필요가있다.예를들어두전하를30만km떨어진곳에각각놓는다고해보면,처음에는가만히있다가1초후에두전하가서로밀거나당기는일이벌어진다.그러다가전하하나를없애면,나머지다른전하는상대전하가없어졌다는것을바로느끼는게아니라1초후에느끼는데,이것은상대전하가없어지더라도그전하가공간에형성해놓은세력을다른전하가처음1초동안느끼는것이다.이게바로‘장’이라는개념이다.전하나질량은자신의전기장이나중력장을온우주에빛의속도로쫙펼친다.또장속에서전하와질량은전기력과중력이작용하는에너지를느끼고,자신이가진에너지와상호작용함으로써시시각각새로운장을형성한다.우주는수많은장들이촘촘하게뻗쳐있어온갖자연현상을일으킨다.더불어맥스웰의네가지법칙의물리적의미와상호연관성을쉽게설명하고있다.

[상대론수업]우리가만약빛의속도로달린다면?

점묘법으로그린그림처럼아주가까이서보거나아주멀리서보면볼수없는것이있다.‘빛의속도는어디서나같다’라는기본가설을한번보자.이가설을인정하면이상해지기시작한다.거리(길이)가줄어들고시간이늘어나야모순이생기지않는다.그러면아인슈타인의저유명한공식E=mc2은어떻게이해해야할까?이식은한마디로질량과에너지가교환될수있음을뜻한다.원자폭탄의위력이지구멸망을초래할정도로위협적인이유는우라늄이나플루토늄등의핵이쪼개지면서질량을잃는대가로엄청난에너지가발생하기때문이다.줄어든질량은미세할지라도이질량에빛의속도의제곱을곱하면엄청난양의에너지가얻어진다.하지만거꾸로에너지로부터쓸모있는질량을만들수도있으므로E=mc2을생산적인방향으로활용하면된다.염두에둘점은,공간은무가아니고에너지와장으로가득차있다는점이다.

[양자역학수업]빛과물질의이중성
많은과학자들이인정하는사실은양자역학을이해할수없다는사실이다.알긴하지만이해하지는못한다(아는것과이해하는것은다르다).양자역학의기본가설에따르면,삼라만상은물질이며동시에파동이다.‘물질=파동’은실험으로알아낸사실이다.파동의모든성질은중첩에서온다.슈뢰딩거의고양이예처럼,이성질을적용하면기묘해지기시작한다.덧붙여이수업에서는최근노벨상후보분야로가장뜨고있는양자컴퓨터,양자암호통신등양자정보과학을소개한다.

이순칠교수의『보이지않는것들의물리학』은지레겁부터먹게만드는공식들만난무한물리학책들과는다르게,간결한공식에담긴함축된의미를우리가소화할수있는일상의언어로풀어서설명하여물리학의참맛을느끼게해주는책이다.저자는현실세계에서의제약된경험에매몰되어있는우리를새로운세계의문앞까지친절하게이끌어준다.전자기학,상대론,양자역학이두려운가?여러분은노크하기만하면된다.