파인만의 물리학 강의 3 : LECTURES ON PHYSICS volume 3 (양장)

매슈샌즈

저자:리처드필립파인만
흔히아인슈타인이후최고의천재로평가되는미국의물리학자이다.1918년에뉴욕시교외에있는파라커웨이에서태어나,매사추세츠공과대학(MIT)을졸업하고프린스턴대학교에서물리학박사학위를받았다.코넬대학교와캘리포니아공과대학에서교수를지냈으며,2차대전중에는원자폭탄개발계획에참여했다.1965년에양자전기역학(QuantumElectrodynamics,QED)이론을수정,QED를완성하여줄리언슈윙거,도모나가신이치로와함께노벨물리학상을수상했다.그는물리학자이면서도항상일상에호기심이많았다.어떤형식의권위에도복종하지않았던창조적이고주체적인인물로서,위대한연구업적외에도재미있는일화를많이남겼다.

역자:정재승
뇌를연구하는물리학자이자뇌과학자.KAIST에서물리학전공으로학부를졸업하고,같은학교에서복잡계모델링방법을적용한알츠하이머치매대뇌모델링및증상예측으로석사와박사학위를받았다.예일대학교의대소아정신과연구원,고려대학교물리학과연구교수,컬럼비아대학교의대소아정신과조교수,KAIST바이오및뇌공학과교수등을거쳐,현재KAIST뇌인지과학과학과장및융합인재학부학부장으로재직중이다.연구분야는의사결정신경과학이며,이를바탕으로정신질환대뇌모델링과뇌-컴퓨터인터페이스분야,뇌를닮은인공지능을연구하고있다.2009년세계경제포럼(다보스포럼)에서‘차세대글로벌리더’로선정되었으며,2011년대한민국과학문화상을수상했다.

역자:정무광

리처드파인만에대하여
개정판에붙이는머리말
특별머리말
리처드파인만의머리말
서문

CHAPTER1.양자적행동
1-1원자의역학
1-2총알실험
1-3파동실험
1-4전자실험
1-5전자파동의간섭
1-6전자를눈으로보다
1-7양자역학의제1원리
1-8불확정성원리

CHAPTER2.파동과입자의관계
2-1파동의확률진폭
2-2위치와운동량의측정
2-3결정에의한회절
2-4원자의크기
2-5에너지준위
2-6철학적의미

CHAPTER3.확률진폭
3-1진폭을연산하는법
3-2두슬릿에의한간섭무늬
3-3결정에서의산란
3-4동일입자

CHAPTER4.동일입자
4-1보즈입자와페르미입자
4-2두보즈입자들이있을때의상태
4-3보즈입자가n개있을때의상태
4-4광자의방출과흡수
4-5흑체복사
4-6액체헬륨
4-7배타원리

CHAPTER5.스핀1
5-1슈테른-게를라흐장치를이용해원자걸러내기
5-2여과된원자를이용한실험
5-3직렬연결된슈테른-게를라흐여과기
5-4기반상태
5-5진폭의간섭
5-6양자역학을사용하는방법
5-7다른기반으로의변환
5-8다른경우들

CHAPTER6.스핀1/2
6-1진폭의변환
6-2회전된좌표계로의변환
6-3z축에대한회전
6-4y축에대한180°와90°회전
6-5x축에대한회전
6-6임의의회전

CHAPTER7.진폭의시간에따른변화
7-1정지한원자들:정상상태
7-2등속운동
7-3퍼텐셜에너지:에너지의보존
7-4힘:고전적인극한
7-5스핀1/2짜리입자의세차운동

CHAPTER8.해밀토니안행렬
8-1진폭과벡터
8-2상태벡터분해하기
8-3이세상의기반상태는무엇인가?
8-4시간에따라상태가변하는방식
8-5해밀토니안행렬
8-6암모니아분자

CHAPTER9.암모니아메이저
9-1암모니아분자가갖는상태들
9-2정적인전기장안에놓여있는분자
9-3시간에따라변하는전기장안에서의전이
9-4공명조건에서의전이
9-5공명조건을만족하지않는경우의전이
9-6빛의흡수

CHAPTER10.두상태계의다른예
10-1수소분자이온
10-2핵력
10-3수소분자
10-4벤젠분자
10-5염료
10-6자기장안에있는스핀1/2입자의해밀토니안
10-7자기장안에서회전하는전자

CHAPTER11.두상태계더살펴보기
11-1파울리스핀행렬
11-2연산자로서의스핀행렬
11-3두상태방정식의해
11-4광자의편극상태
11-5중성K-중간자
11-6N상태계로의일반화

CHAPTER12.수소의초미세갈라짐
12-1스핀1/2짜리입자가둘있는계의기반상태들
12-2수소의바닥상태에대한해밀토니안
12-3에너지준위
12-4제만갈라짐
12-5자기장안에서의상태
12-6스핀1의투영행렬

CHAPTER13.결정격자안에서의전파
13-11차원격자내전자의상태들
13-2에너지가정해진상태들
13-3시간에따라변하는상태들
13-43차원격자안의전자
13-5결정안의다른상태들
13-6격자내결함에의한산란
13-7격자의결함에갇힘
13-8산란진폭과속박상태들

CHAPTER14.반도체
14-1반도체안의전자와양공
14-2불순물반도체
14-3홀효과
14-4반도체접합
14-5반도체접합에서의정류
14-6트랜지스터

CHAPTER15.독립입자근사
15-1스핀파
15-2두스핀의파동
15-3독립적인입자들
15-4벤젠분자
15-5유기화학을더살펴보기
15-6근사의다른용도

CHAPTER16.확률진폭의위치에따른변화
16-1선위에서의확률진폭
16-2파동함수
16-3운동량이정해진상태
16-4좌표계에서상태의규격화
16-5슈뢰딩거방정식
16-6양자화된에너지준위

CHAPTER17.대칭과보존법칙
17-1대칭
17-2대칭과보존
17-3보존법칙
17-4편극된빛
17-5Λ입자의붕괴
17-6회전행렬의요약

CHAPTER18.각운동량
18-1전기쌍극자복사
18-2빛의산란
18-3포지트로늄의소멸
18-4임의의스핀에대한회전행렬
18-5핵스핀의측정
18-6각운동량의합성

CHAPTER19.수소원자와주기율표
19-1수소원자에대한슈뢰딩거방정식
19-2구형대칭인해
19-3각분포가있는상태
19-4수소에대한일반해
19-5수소파동함수
19-6주기율표

CHAPTER20.연산자
20-1연산과연산자
20-2평균에너지
20-3원자의평균에너지
20-4위치연산자
20-5운동량연산자
20-6각운동량
20-7평균값의시간에따른변화

CHAPTER21.고전적인상황에서의슈뢰딩거방정식:초전도에관한세미나
21-1자기장이있을때의슈뢰딩거방정식
21-2확률의연속방정식
21-3두종류의운동량
21-4파동함수의해석
21-5초전도
21-6마이스너효과
21-7플럭스의양자화
21-8초전도현상의동역학
21-9조셉슨접합

파인만의후기

부록
CHAPTER34.물질의자성
34-1반자성과상자성
34-2자기모멘트와각운동량
34-3원자자석의세차운동
34-4반자성
34-5라모어의정리
34-6고전역학으로반자성이나상자성을설명할수없는이유
34-7양자역학에서의각운동량
34-8원자의자기에너지

CHAPTER35.상자성과자기공명
35-1양자화된자기상태
35-2슈테른-게를라흐의실험
35-3라비의분자빔방법
35-4덩어리물질의상자성
35-5단열소자냉각
35-6핵자기공명

『파인만의물리학강의』의구성

파인만의전설적인강의가책으로나온지이미40년이상이지나면서물리적세계에대한우리의이해에는많은변화가있었지만,『파인만의물리학강의』는그러한세파를견뎌냈다.물리학자파인만의진면목은바로이강의록에서나온다고해도과언이아니다.사물의이치를꿰뚫는견고한사유의힘과어느누구도흉내낼수없는독창적인문제해결방식이바로이책에서마침내빛을발한다.파인만특유의물리적통찰과교수법덕분에처음출간되었던당시와마찬가지로오늘날에도위력적이다.이토록오랫동안광범위한영향을끼친물리학책은아마없을것이다.

『파인만의물리학강의』시리즈는모두네권으로이루어져있다.그중Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ권은파인만이1961년가을부터1963년5월까지캘리포니아공과대학에서진행한강의를로버트레이턴과매슈샌즈가정리해서글로옮긴것이다.이것이1963년『파인만의물리학강의』라는제목으로출간되었다.Ⅰ권은‘일반물리학’을파인만특유의설명으로재구성한것으로역학,복사,열을다룬다.전자기학과물성을다루는Ⅱ권은여타전자기학책에서는찾아볼수없는깊이있는내용이돋보이며,파인만스스로도강의록곳곳에서상당한자부심을드러낸다.그리고이번에새롭게출간된Ⅲ권은파인만의전공분야라할수있는양자역학을다루며,누구도흉내낼수없는독창적인설명으로양자역학의핵심을보여주는보석같은책으로평가받고있다.

『파인만의물리학길리잡이』는강의에딸린부록으로,파인만의문제풀이에대한세번의강의와관성유도에대한한번의강의,그리고파인만의동료인로버트레이턴과로쿠스포크트가마련한문제와해답으로구성되어있다.파인만의강의에매료되었던마이클고틀리브와랠프레이턴이강의록에누락된네차례의강의와음성녹음,그리고사진등을찾아복원하는데성공하여탄생한책으로,기존의전설적인강의록을보충하기에부족함이없는훌륭한참고서이다.