양자역학은 처음이지?

양자역학은 처음이지?

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Description
양자역학이 어렵다고? 양자역학을 쉽고 재미있게 배울 수 있는 방법이 있다!
양자역학의 새로운 개념들이 도입되는 과정을 그림이나 도표, 그리고 삽화와 비유를 통해 한 발짝씩 따라가 보자!
쉽고 재미있는 과학 도서 『양자역학은 처음이지?』가 출간되었다. 중·고등학교 과학 교과서를 비롯해서 어린이와 청소년, 성인에 이르기까지 다양한 독자들을 위한 수십 권의 과학 교양서를 집필·번역하고, 과학관에서 대중 강연을 하는 등 과학 대중화에 힘써 온 수원대 물리학과 곽영직 명예 교수의 신간이다. 양자역학을 양자역학 이론이 만들어지는 역사적 과정을 따라가는 기법을 이용하여 흥미롭고 재미있을 뿐 아니라 어려운 개념들도 이해하기 쉽게 풀어냈다.

양자역학은 현미경으로도 보이지 않는 원자보다 훨씬 작은 미립자의 세계를 다루는 역학이다. 그런데 이것이 USB 메모리, 양자컴퓨터 등 오늘날 첨단 정보산업의 중심에 쓰이고 있어 우리 곁에 성큼 다가와 있다. 하지만 양자역학을 이해하는 것은 매우 어려운 일이다. 양자역학의 새로운 이론들이 기존 물리학의 법칙을 뛰어넘는 것이기도 하고, 또 입자냐 파동이냐 하면서 하나로 딱 떨어지지 않는 양자역학 특유의 어려움도 더해져 있다. 오죽하면 세기의 물리학자인 아인슈타인까지 논쟁을 일으켰을 정도다.

실제 양자역학은 어느 날 갑자기 뚝 떨어진 과학이 아니라 원자의 발견부터 시작된 화학자들의 노고로부터 시작하여 전자, 양성자, 중성자의 발견으로 이어지는 과정에서 드라마틱하게 등장했다. 이런 역사적 과정의 스토리텔링 속에 양자역학의 여러 어려운 개념들을 녹여 내어 흥미로운 과학의 역사를 읽으면서도 양자역학의 어려운 개념들도 쉽게 익힐 수 있을 것이다.
저자

곽영직

서울대학교자연과학대학에서물리학을공부한후미국켄터키대학교대학원에서박사학위를받았다.수원대학교물리학과교수로재직하면서자연대학장,대학원장등을역임했으며,현재는명예교수로있다.『상대성이론은처음이지?』,『14살에시작하는처음천문학』,『14살에시작하는처음물리학』,『양자역학으로이해하는원자의세계』,『과학자의철학노트』등을썼고,『오리진:우주진화140억년』,『우주의기원빅뱅』,『힉스입자그리고그너머』,『BIGQUESTIONS118원소』등을번역했다.중학교『과학(금성출판사)』교과서와고등학교『물리Ⅰ(YBM)』교과서를비롯해서『전기와자기』,『쿤이들려주는과학혁명의구조이야기』,『왜땅으로떨어질까?』등어린이·청소년과학책의필자이기도하다.

목차

작가의말4

1장원자로이루어진세상
카를스루에의칸니차로∴012
4원소설∴016일정성분비의법칙과배수비례의법칙∴018원자론∴020
아보가드로의가설∴0242원자분자의문제∴027
양자세상산책:산소의발견자는누구일까?∴030

2장원자가내는빛그리고주기율표
분젠과키르히호프,그리고마이어와멘델레프∴034
원소가내는빛∴038발머와수소스펙트럼∴042주기율표의발견∴046
양자세상산책:지구에서보다태양에서먼저발견된헬륨∴050

3장원자도쪼개진다
원자에서방사선이나온다∴054
음극선관과음극선∴058엑스선의발견∴059퀴리부부와새로운원소발견∴062
전자의발견∴065러더퍼드와방사선∴068
양자세상산책:부지런했으며,검소했고,겸손했던과학자∴072

4장원자의내부구조를밝혀라
러더퍼드의실험∴076
원자모형만들기∴079톰슨의원자모형∴080한타로의토성모형∴082
러더퍼드의원자모형∴084러더퍼드원자모형의문제점∴086
양성자의발견∴089중성자의발견∴091
양자세상산책:분자의존재를증명한브라운운동∴094

5장양자화된에너지
흑체복사의문제∴098
양자화된에너지∴102광전효과의문제∴107아인슈타인의광량자설∴109
양자세상산책:적외선온도센서의원리∴115

6장보어의원자모형
보어와발머의식∴120
보어의원자모형∴124조머펠트의고전양자론∴129수소스펙트럼∴132
부양자수의도입∴136파울리의배타원리∴138
양자세상산책:누가먼저총을쏠까?∴141

7장물질파이론과슈뢰딩거방정식
물리학자가된왕자∴146
물질파이론∴150실험을통한증명∴152슈뢰딩거방정식∴154
확률적해석∴157불확정성원리∴161
양자세상산책:제5차솔베이회의에서의결투∴164

8장양자역학의원자모형
이름표를붙여줘∴168
양자수와물리량∴172전자확률구름∴178주기율표∴181
양자세상산책:원소들은어디에서만들어졌을까?∴187

9장이상한양자역학의세상
포유동물과새들의전쟁∴192
측정과상보성원리∴196광자재판∴199슈뢰딩거의고양이∴201
EPR역설∴208
양자세상산책:양자역학밖으로나간상보성원리∴212

10장양자역학의이용
두개의노벨상을받은과학자들∴216
세상을바꿔놓은다이오드와트랜지스터∴219초전도체∴224
터널링효과와USB메모리∴226터널링현상을이용하는현미경∴229
양자세상산책:눈앞에다가온양자컴퓨터세상∴232

출판사 서평

-호기심을돋우기위해장전체의핵심적사건이나과학자이야기로문제를제기하는도입
처음1장에서최초의국제화학회의가열린독일카를스루에에서칸니차로가당시혼란가운데있었던분자식문제를해결하는장면부터가흥미롭다.본격적양자역학시대를알린엑스선,방사선의발견(3장)도드라마틱하다.원자내부구조를밝히기위한러더퍼드의실험(4장)장면도흥미를이어가는데부족함이없다.양자역학의최고수훈자라할수있는보어가등장하는‘보어와발머의식’(6장)도좋다.가장어려운양자역학의이중성을쉽게이해시키기위해비유로든‘포유동물과새들의전쟁’(9장)은압권이다.마지막10장의‘양자역학의이용’에서‘두개의노벨상을받은과학자들’도마지막까지호기심을이어가는마무리로부족함이없다.

-과학적문제제기이후전개되는과학개념과실험적증명을소개하는본문
본문에서는도입에서제기되었던과학적문제들을풀기위한과학개념과실험적증명들이소개된다.예를들어3장‘원자에서방사선이나온다’의도입에서제기되었던‘원자에서나오는방사선이어떻게원자가더쪼개질수있는확실한증거가될수있을까?’라는문제를본문에서는음극선관을통해전자의존재를발견하는실험으로증명해낸다.또4장‘러더퍼드의실험’의도입에서제기된‘러더퍼드의실험결과가왜원자핵의존재를나타내는것이될까?’라는문제를본문에서는여러원자모형이만들어지는과정과러더퍼드가수행했던금박실험결과로증명한다.6장‘보어와발머의식’에서제기된문제를부양자수의도입으로해결해나가는과정,9장‘포유동물과새들의전쟁’에서제기된문제를광자재판과슈뢰딩거의고양이등으로해결해나가는과정은흥미롭기그지없다.

-산책하듯가볍게우리생활과연결된양자역학을다룬‘양자세상산책’
양자역학은결국어려운과학이기에쉬지않고이어가는것은버거울수밖에없다.또양자역학이아무리중요하다하더라도우리생활과직접적연관이없다면흥미가떨어질수밖에없다.이에이책에서는가볍게쉬어갈수있는‘양자세상산책’코너를마련하고있다.적외선온도센서의원리(5장),누가먼저총을쏠까?(6장),눈앞에다가온양자컴퓨터세상(10장)등은우리생활과관련이있어흥미를끈다.산소의발견자는누구일까?(1장),지구에서보다태양에서먼저발견된헬륨(2장),부지런했으며,검소했고,겸손했던과학자(3장),제5차솔베이회의에서의결투(7장)등은가볍게쉬어가며흥미롭게읽을수있다.