대칭과 아름다운 우주

대칭과 아름다운 우주

$20.00
저자

리언레더먼,크리스토퍼힐

저자:리언레더먼
입자물리학자이자실험물리학자로1951년에컬럼비아대학교에서물리학박사학위를,1958년부터1979년까지같은대학의교수로재직했다.미국브룩헤이븐연구소에서중성미자에대한연구를했으며,1979년부터1989년까지페르미연구소소장을지냈다.1988년'뮤온중성미자의발견을통한중성미자빔방법과렙톤의이중구조규명'에대한공로로멜빈슈워츠,잭스타인버거와함께노벨물리학상을수상했다.1986년과학영재학교인일리노이수학과학아카데미를설립했으며2012년부터명예상근과학자로재직중이다.2015년에는노벨상메달을경매에올려또한번화제가되기도했다.지은책으로는《힉스입자그리고그너머》,《시인을위한양자물리학》,《대칭과아름다운우주》등이있다.


저자:크리스토퍼T.힐
페르미국립가속기연구소이론물리학과의의장이며미국물리학협회회원이다.힉스매커니즘에의한대칭깨짐이론에활발하게공헌했으며리언레더먼과함께물리학에관한다양한책들을집필하고있다.


역자:안지민
카이스트수리과학과를졸업했다.옮긴책에이언스튜어트의『아름다움은왜진리인가』마커스드사토이의『대칭:자연의패턴속으로떠나는여행』,『넘버미스터리』,레더먼?힐공저의『대칭과아름다운우주』,테렌스타오의『경시대회문제,어떻게풀까』가있다.

목차

머리말
대칭이란무엇인가17
음악속대칭20
지구는둥글다23
수학과물리학의대칭26
에미뇌터를기리며30

1장타이탄의자손
우주의진화와그에대한신화적비유35
타이탄37
신들의황혼45
지구49
오클로천연원자로53
물리법칙의안정성55

2장에너지와시간
절대로일어날수없는일57
도대체에너지란무엇인가69
다가오는에너지위기78

3장에미뇌터
대칭은불변성을의미한다83
수학과물리학85
에미뇌터의삶과시대배경88
대칭과물리학99

4장대칭·공간·시간
시공간연속체103
사고실험실104
공간병진107
시간병진111
회전113
운동대칭117
전역물리와국소물리의비교120

5장뇌터의정리
기초물리학의보존법칙들125
운동량보존126
에너지보존135
각운동량보존143

6장관성
좀처럼인지되지않지만분명히존재하는151
관성,대칭,태양계역사의요약155
관성을알아차리다165
대칭·관성·물리법칙의통합168
뉴턴의운동법칙170
가속도172
중력176

7장상대성
빛의속력183
움직이는관찰자가본빛의속력189
상대성원리195
전복된갈릴레오의상대성197
아인슈타인의상대성199
특수상대성의기이한결과204
특수상대성의에너지와운동량209
일반상대성이론212

8장반사
거울나라에서찾은대칭215
반사대칭217
반전성대칭과물리법칙223
반전성대칭을폐기하다228
시간역전대칭235
시간역전불변성과반물질239
CPT대칭243

9장깨어진대칭
깨어진대칭의재구성245
심끝으로선연필246
자석249
자연에서일어나는자발적인대칭깨짐255
우주팽창259

10장양자역학
고전역학의한계263
빛은입자인가파동인가266
더욱기이해지는양자론273
불확정성원리276
파동함수280
속박상태285
양자론의스핀과궤도각운동량290
동일입자의대칭293
교환대칭:물질의안정성과중성자별299
양자론과특수상대성이론의만남:반물질302

11장빛의숨겨진대칭
전하량보존법칙으로인도하는숨겨진다리307
암시된대칭309
국소게이지불변성대칭311
복사의양자적과정:양자전기역학318
파인만다이어그램320
모든힘들의통합을향해328

12장쿼크와경입자
최후의마트로슈카가될입자331
20세기중반의원자333
쿼크337
입자와힘을기술하는표준모형338
강력은게이지대칭이다346
약력356
힉스장358
힉스보손을넘어서면초대칭일까362
철학적관점에서본의견367
교육자를위한맺는말371

부록
수학에서정의하는대칭375
셔먼의미국수학능력시험모의고사문제390
연속대칭군396

참고자료402
찾아보기434

출판사 서평

출판사서평
“현대과학이이룩한모든업적중에서가장중요한것을골라하나의문장으로요약하라면,
나는‘이세계는원자로이루어져있다’(원자가설)는문장을꼽을것이다.그런데여기에
또하나의문장을추가할여지가남아있다면,아마도대부분의과학자는
‘우주가운영되는법칙의저변에는대칭성이깔려있다’는문장을선택할것이다.”
-리처드파인만-
19세기산업은전기기술시대,20세기는전자기술(반도체)시대,21...
“현대과학이이룩한모든업적중에서가장중요한것을골라하나의문장으로요약하라면,
나는‘이세계는원자로이루어져있다’(원자가설)는문장을꼽을것이다.그런데여기에
또하나의문장을추가할여지가남아있다면,아마도대부분의과학자는
‘우주가운영되는법칙의저변에는대칭성이깔려있다’는문장을선택할것이다.”
-리처드파인만-
19세기산업은전기기술시대,20세기는전자기술(반도체)시대,21세기는양자기술(양자암호,양자컴퓨터,양자통신과같은양자정보과학분야,양자철학등)시대이다.미래의주역인청소년들을위해21세기양자기술산업시대를대비하도록기획된「대칭시리즈5권」을완간했다.
5권에서집중적으로다루고있는주제는현대수학과물리학에서핵심개념으로대두된,‘대칭symmetry’이다.20세기인류의가장위대한지적성취인상대성이론과양자역학,이둘을연결하는표준모형이이개념으로부터나왔으며,21세기양자기술산업시대에양자역학을연구하는핵심적인언어이자개념이바로대칭이다.
양자기술시대를이끌어나갈영재들이나,교과과정에서배우는수학의추상적개념이실제로어떤맥락에서연구되고있는지에관심있는고등학생이나대학교과과정에서공부하는수학도와과학도를특히염두에두고각책들을기획하였다.수학과과학적사고가현대사회의필수교양임을인식하는독자라면누구나아래의보석같은컨텐츠9권에서지적즐거움을발견할것이다.특히『대칭과아름다운우주』의원서는2004년출간후대칭의개념과중요성을다룬유럽,미국스테디셀러들의출간이앞다투어출간되는분수령역할을했다.
[대칭시리즈전5권완간]
1)무한공간의왕(원서:KingofInfiniteSpace,시오반로버츠지음)
2)미지수,상상의역사(원서:UnknownQuantity,존더비셔지음)
3)아름다움은왜진리인가(원서:WhyBeautyisTruth,이언스튜어트지음)
4)대칭(원서:Symmetry,마커스드사토이지음)
5)대칭과아름다운우주(원서:SymmetryandtheBeautifulUniverse,리언레더먼,크리스토퍼힐지음)
[함께읽는승산의대칭관련도서]
1)초끈이론의진실(원서:Notevenwrong,피터보이트지음)
2)실체에이르는길1,2권(원서:TheRoadtoReality,로저펜로즈지음)
[타출판사대칭관련도서]
1)에바리스트갈루아,한수학천재를위한레퀴엠(마리오리비오지음),살림Math
2)몬스터대칭군을찾아서:현대수학최대의미스테리(마크로난지음),살림Math
『대칭과아름다운우주』책소개요약
21세기수학과과학을공부하는학생들이
반드시알아야할개념,대칭!
대칭symmetry은현대과학의발전을이끈핵심개념으로,고급과정의수학과과학에서반드시이해해야한다.그러나대학이전의교육과정이이를체계적으로다루지않아많은학생들이오랫동안혼란을겪어왔다.
노벨물리학상수상자이며일리노이영재학교설립자리언레더먼은페르미연구소물리학자크리스토퍼힐과함께수학적,물리학적대칭개념을학생들에게알리는프로젝트와강연을진행했고,그결과로이책을저술했다.대칭이물리학속에서어떤의미를갖는지환론ringtheory의대모에미뇌터의삶과함께조명했다.
이책은2004년미국에서출간후대칭의개념과중요성을다룬유럽,미국스테디셀러들,『아름다움은왜진리인가』,『대칭』,『초끈이론의진실』,『에바리스트갈루아,한수학천재를위한레퀴엠』,『몬스터대칭군을찾아서:현대수학최대의미스테리』등이앞다투어출간되게하는분수령역할을했다.과학교양도서에서병렬독서를원한다면,이책과위의책들을함께읽으라!
에미뇌터(Emmynoether)이후,
물리학자들에게‘대칭성의원리’를바탕으로사고하는것은거의제2의본성처럼되었다!
‘물리법칙의모든연속대칭에는반드시그에상응하는보존법칙이존재한다.모든보존법칙에는반드시그에상응하는연속대칭이존재한다’는에미뇌터가1915년발견한정리는,과학적진리로입증된상대성이론,양자역학과표준모형(내년10월CERN이힉스입자의존재여부를밝히면그운명이결정될)이발전하기까지현대물리학이발전하는근간이되었다.
대칭은자연법칙에관한현대적이고혁명적인사고방식이다.뇌터의정리는역학과대칭을긴밀하게엮어놓는다.뇌터의정리는자연의깊숙한바탕에자리잡은대칭의결과로나타난힘과역학에관한근본적인설명이다.그것은확실히지금껏증명된가장중요한수학적정리로서현대물리학발전을이끌었기에,어쩌면피타고라스의정리와동등한위치에놓을수있다.그것은수학의영역만이아닌,물리계전체에관한의미심장한진술이다.(본문93쪽)
21C를대비한새로운교과서를쓴다면,반드시넣어야할개념,대칭!
20세기의학문적성취(상대성원리,양자역학)는더이상상아탑의결과물이아닌공학적성취로나타나고있으며곧우리의생활을바꿀것이다.이를대비한새로운수학과과학교과서를쓴다면,20세기초뇌터에의해확립되어대칭의개념을설명하는내용이꼭들어가야한다.아인슈타인의상대성이론은대중에게비교적잘알려진편이지만,정작그이론을탄생시킨핵심개념인대칭성의원리와,대칭성의원리를기술하는언어인수학분야‘군론grouptheory’은그만큼논의되지못했다.대칭은조금만관심을가지면친숙해질수있는직관적이고도아름다운개념이지만국내의일반적인중고등학교교육과정에서는학생스스로깨닫기쉽지않다.고등학교과정을졸업한학생들의세계관은19세기이전의갈릴레오-뉴턴식에서끝나버린다.물리학과에입학한대학생들은종종중요하지만낯설게느껴지는대칭의개념이해에어려움을겪는다.
노벨상을받은입자물리학자이자일리노이수학-과학영재학교(IMSA)의설립자리언레더먼과,페르미연구소의이론물리학자크리스토퍼힐은영재들이대칭개념에관심을갖게하려는대중강연프로젝트를진행했고,이것이확장되어책이집필되었다.IMSA는유연한교육과정으로영재교육을하는것으로유명하며,설립자이자연구원인레더먼의통찰이이책으로고스란히드러나있다.집필과정에서찾아낸다양하고유용한웹사이트자료들을참고문헌에다수공개하고있는것도특기할만하며,참고문헌과수학적대칭개념을설명하고있는부록만으로도이책은소장가치가있다.
『대칭과아름다운우주』국내전문가서평전문
최기운|카이스트물리학과교수
현대물리학에의하면자연의근본법칙은대칭성의원리에의해결정되며우주의탄생과진화는대칭성이구현되는방법에따라달라진다.『대칭과아름다운