세상에서 가장 쉬운 과학 수업 : 양자전기역학

세상에서 가장 쉬운 과학 수업 : 양자전기역학

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저자

정완상

저자:정완상
과학에대한호기심으로서울대학교무기재료공학과에다녔고,물리를향한마음이더욱커져한국과학기술원(KAIST)에서이론물리학을전공하며석박사학위를받았다.30세에경상국립대학교물리학과교수가되어학생들에게물리사랑을전파하고있다.초심을잃지않기위해꾸준히연구하며현재까지국제학술지(SCI저널)에300여편의논문을게재했다.직접만나는학생뿐만아니라더많은학생들에게과학과수학의즐거움을알려주고자책을통해독자를만나고있다.<과학자가들려주는과학이야기시리즈>중《아인슈타인이들려주는상대성이론이야기》를비롯한31권과<과학공화국법정시리즈>50권을집필했다.최근에는중학교에서도통하는초등수학을카툰으로그린<개념잡는수학툰시리즈>를출간했고,노벨상오리지널논문을쉽게풀어낸<노벨상수상자들의오리지널논문으로배우는과학시리즈>를집필중이다.우리나라의노벨과학상수상자가쏟아져나오기를바라는마음에서네이버카페<정완상교수의노벨상-오리지널논문공부하기>를운영하기시작했다.

목차

과학을처음공부할때이런책이있었다면얼마나좋았을까
천재과학자들의오리지널논문을이해하게되길바라며
양자전기역학의창시자파인먼_글래쇼박사깜짝인터뷰

첫번째만남|선형대수학의역사
선형연립방정식_고대의연구기록
크라메르의공식과가우스소거법_연립방정식의새로운해법발견
행렬의등장_직사각형모양으로수배열하기
벡터의탄생_오래누워있는습관덕에
그라스만의벡터공간_체를이루는조건

두번째만남|디랙의양자역학
디랙브라켓의탄생_벡터를표현하는또다른기호
코시적분_새로운적분공식
디랙델타함수_디랙이만든함수의성질
하이젠베르크-보른-요르단-슈뢰딩거의양자역학_양자역학의탄생과정
양자역학의위치상태와운동량상태_전자의위치와운동량

세번째만남|파인먼의경로적분
파인먼의생애_수학천재의사랑과도전
파인먼의아이디어_양자역학을새롭게이해하는이론
하위헌스의원리_과거의정보로부터현재가결정되다
경로적분_전자를발견할확률구하기
경로적분을구하는방법_모든가능한경로에대해
전파인자의계산_전자가힘을받지않는경우와힘을받는경우

네번째만남|양자전기역학
양자장론을만든물리학자들_포크,요르단,위그너
양자장론_입자의생성과소멸에대한이론
양자전기역학의창시자_슈윙거와도모나가신이치로
양자전기역학_파인먼다이어그램을이용하여

만남에덧붙여
ANewNotationForQuantumMechanics_디랙논문영문본
Space-TimeApproachtoNon-RelativisticQuantumMechanics_파인먼1논문영문본
Space-TimeApproachtoQuantumElectrodynamics_파인먼2논문영문본
위대한논문과의만남을마무리하며
이책을위해참고한논문들
수식에사용하는그리스문자
노벨물리학상수상자들을소개합니다

출판사 서평

★전국과학교사모임추천★일대일친절한과학수업
★이공계진학예정자필독서★노벨상수상논문영문본수록

대학원석사수준의물리학에쉽고재밌게접근하다

이책은양자전기역학의창시자중한명인파인먼의1949년논문에초점을맞추었다.또한이논문이나올수있게한파인먼의경로적분에대한논문도다루었다.
양자전기역학을이해하려면양자장론을알아야한다.여기서는양자장론을일반독자도쉽게이해할수있을만큼만다루었다.사실양자장론은입자물리전공대학원생들이힘들어하는과목중하나다.그이유는엄청나게많은수학이사용되기때문이다.
먼저양자장론의기초를다지기위해디랙이도입한새로운벡터기호인브라켓기호를재미있게소개했다.또한양자역학이선형대수라는수학의기초위에만들어졌으므로선형대수의역사를다루어보았다.
마지막으로양자전기역학에대한파인먼의논문은수식보다는그림(파인먼다이어그램)으로이해하는방향으로마무리했다.원래의논문을이해하려면복소함수론,그린함수이론과같은복잡하고난해한수학을공부해야하기때문이다.독자의이해를돕기위해이시리즈의《양자혁명》《원자모형》《불확정성원리》《반입자》를더불어추천한다.이책을통해독자들은양자전기역학의신비에푹빠질수있을것이다.

난해하기에,그래서더욱쉽게이해시키고자애쓴천재물리학자파인먼

“양자역학이무엇인지이해했다고말하는사람이있다면,그것은새빨간거짓말이다.”-리처드파인먼
고전전기역학에서는빛을전자기파라는파동으로다룬다.반면양자전기역학에서는빛을광자라는이름의양자로본다.양자의세계에서모든입자는양자가된다.전자도양자이다.양자전기역학은두종류의양자,즉광자와전자의상호작용을다루는물리학이다.
소립자물리학전공자는대학원석사과정에서양자전기역학을배운다.복잡한계산식을써야하는이어려운학문에파인먼은이해하기쉽게그림을도입했다.
파인먼다이어그램은공간과시간을축으로입자의경로와상호작용을간단히나타낸것이다.파인먼의아이디어는양자전기역학의이해를도왔고,비약적인발전에이바지했다.
양자역학을쉽게이해시키고자애쓴천재물리학자파인먼과그의탁월한논문을파헤쳐보자!


리처드파인먼을비롯한동시대노벨물리학상수상자들을함께만나다

이책은주인공파인먼의양자전기역학논문뿐아니라그의생애와연구,교육활동들을상세히소개한다.파인먼은어릴때부터기존사고방식에도전하는것을즐겼다고한다.그는대학시절양자역학을공부하며경로적분아이디어를떠올렸다.이것은양자역학을새롭게이해하는이론이되었다.
파인먼은유머감각또한출중했는데,맨해튼프로젝트를진행하던로스앨러모스연구소의무료한일상가운데동료들의캐비닛잠금장치를푸는장난을치기도한일화도소개한다.
불치병을앓던연인과결혼하여연구에전념하면서도지극정성으로아내를돌본파인먼의사랑,과학자스파이문제로브라질로떠나안식년으로보내며콩가드럼연주에빠졌던파인먼의이야기도흥미롭게다가온다.
파인먼과더불어동시대에활약한여러물리학자가책에등장한다.양자전기역학이전에등장한양자장론을만든포크,요르단,위그너.파인먼과독립적으로양자전기역학을연구하고창시한슈윙거,도모나가신이치로.다양한방식으로양자역학을연구한여러과학자의고뇌와노력을엿보며이책의독자들도물리학을더욱즐기는계기가되길바란다.