물리의 정석: 양자 역학 편

아트프리드먼

뉴욕시티칼리지(CCNY)공학부를졸업하고코넬대학교에서물리학박사학위를받았다.1973년부터스탠퍼드대학교이론물리학교수로재직하고있다.

양자광학,기본입자물리학,우주론등이론물리학의모든분야에공헌했다.스티븐호킹에대항해블랙홀에빨려들어간정보는사라지지않는다고주장했다.쿼크속박이론,중입자생성,블랙홀상보성원리,홀로그래피원리등현대물리학계를뒤...

서문이상하고아름다운양자세계로7
물리학에서툰우리모두를위해10
프롤로그15
「양자역학편」을시작하며19

1강계와실험23
2강양자상태61
3강양자역학의원리81
4강시간과변화129
5강불확정성과시간의존성171
6강계의결합195
7강얽힘더알아보기235
8강입자와파동295
9강입자동역학339
10강조화진동자383

부록스핀간단요약425
옮긴이의글인간지성의최종병기,양자역학433
찾아보기437

스탠퍼드천재들이선택한진짜물리특강

★끈이론의아버지레너드서스킨드의1000만뷰유튜브명강을
책으로묶은「물리의정석」시리즈2편!

★양자역학이야말로호모사피엔스가이룩한
인간지성의‘최종병기’이다.―이종필(옮긴이)


당신의마음속물리학자를깨워줄단하나의양자역학강의

이제양자역학은상식이되고있다.가수박진영,나르샤,그리고방송인김제동등이텔레비전방송에출연해양자역학에대해서슴없이말한다.‘슈뢰딩거의고양이’에서유래해,역설적인상황을빗대어표현하는말‘슈뢰딩거의○○○’은사람들이보편적으로사용하는관용표현이되었다.게다가최근수년사이양자역학을기초로한정보이론인양자정보학이차세대정보이론으로급부상하면서,실용적인목적으로양자역학을공부해보고자하는사람들도점차증가하고있다.2017년에㈜사이언스북스에서나온양자역학교양서『김상욱의양자공부』는출간직후부터지금까지대중의꾸준한사랑을받으며이러한변화를몸소보여주고있다.
한편양자역학은아주작은것들을기술하기때문에인간감각의범위를완전히넘어서며우리의직관으로이해하기힘든학문이라는사실또한널리알려져있다.때문에양자역학을처음부터차근차근정복해나가는새로운수학과새로운논리를갖추지못한대중은‘진짜’양자역학공부를시작하는일에주저할수밖에없었다.
이번에㈜사이언스북스에서번역,출간한『물리의정석:양자역학편』은이러한상황에명쾌한해답을제시해준다.이책은끈이론의창시자레너드서스킨드(LeonardSusskind)의스탠퍼드대학교최고의인기강의로,일반인을위해모든물리분야의정수만을모아제공해1000만뷰를달성한136개의유튜브명강시리즈「최소한의이론(TheoreticalMinimum)」을책으로번역,출간한국내교양물리시리즈「물리의정석」두번째책이다.이책은기존물리교과서의체재를따르지않고현장연구자들이사용하는필수적인최소한의개념과원리,복잡해보이는수식의핵심을정확하게짚어소개함으로써‘물리학의정석(定石)’을제시한바있는『물리의정석:고전역학편』의후속편이다.《월스트리트저널》‘최고의책’으로선정되기도한「고전역학편」의설명방식과기초논리를그대로따르면서도양자세계에만존재하는논리들을덧붙임으로써,기존고전역학과충돌하지않으면서도완전히새로운양자역학을독자에게선사한다.‘당신의마음속물리학자’를깨워줄단하나의양자역학강의라고할수있다.


끈이론의창시자에게직접듣는양자역학의정석(定石)

스탠퍼드대학교물리학과교수로재직중인레너드서스킨드는대통일이론의후보로각광받고있는끈이론의선구자이다.1973년부터지금까지스탠퍼드대학교교수로재직하며양자광학,기본입자물리학,응집물질물리학,중력이론등다양한분야에공헌했다.특히얼마전서거한스티븐호킹(StephenHawking)의절친이자호적수로,그에대항해블랙홀상보성의원리와홀로그래피이론을정립한‘블랙홀전쟁’의주인공이기도하다.1940년출생으로79세의나이에도불구하고여전히첨단연구와대중교육을주도하고있는물리학자이다.작년에도웜홀,양자텔레포테이션,EPR역설등을포괄적으로연구해양자역학과일반상대성이론의통합가능성을제시한논문2편을연이어발표해학계를뜨겁게달군바있다.
저자서스킨드의말대로이책의목표는“말도안되게이상한양자역학의논리를숨기는것이아니라오히려대명천지의광명아래로끄집어내는것”이다.저자는양자역학의역사등대부분의양자역학교양서들이다루고있는부분을과감히생략하고도입부부터독자의“직관회로”를양자역학에알맞게“재배선”하는작업에들어간다.전반부에서는양자역학이고전역학과다른결정적이유를설명하면서,양자역학을이해하기위한새로운논리와도구들,즉스핀,큐비트,불확정성원리,선형대수학등을다룬다.후반부에서는고전역학의탐구대상이었던입자와조화진동자에양자역학의논리를대입해숨겨진자연법칙을찾아낸다.뿐만아니라본문전체의약20퍼센트에해당하는두챕터(6~7강)에걸쳐양자정보학의핵심개념인얽힘에대해다룬다.그리고책곳곳에있는연습문제들을통해독자들이직접수학을이용해양자역학문제를풀고몸소이해할있는기회또한제공하고있다.이책을공부하는동안우리의선천적인‘물리적약점’을극복하고‘양자간극’을뛰어넘는독특한경험을하게될것이다.
한편『블랙홀전쟁』,『물리의정석:고전역학편』등서스킨드의다른책들을번역,출간한바있는이종필건국대학교교수가번역해간결하고정확한한국어설명을제공하고있다.「어른의수학」,「이종필의물리의정석특강」등직접나서서「고전역학편」해설강의를진행해온것처럼,이번「양자역학편」역시출간직후부터역자오프라인특강이수차례예정되어있다.뿐만아니라㈜사이언스북스가제작하고이종필교수가감수한연습문제풀이집『물리의정석솔루션:양자역학편』을책구매독자전원에게사은품으로제공할예정이다.솔루션을통해독자들은책의연습문제를통한‘양자역학실습’을더욱효과적으로할수있다.
유튜브무료강의와연습문제솔루션,그리고이종필교수가한국독자들을위해직접강의에나서는레너드서스킨드물리학의정석(定石)양자버전인만큼,양자역학을전혀모르는초심자부터「고전역학편」의다음단계인양자역학에도전하고자하는사람들,고전역학과양자역학이충돌하는듯한기존설명에지친사람들,그리고21세기새로운상식이자실용기초학문으로서양자역학에도전하고자하는대학생,직장인에게최고의책이라고할수있다.