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만화 양자역학 7일 만에 끝내기 
후쿠에 준, 목선희 ㅣ 살림FRIENDS ㅣ マンガでわかる量子力學 日常の常識でははかりしれないミクロな世界の現象を解き明かす
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  • 발행일
2016년 02월 28일
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228page/128*188*14/298g
  • ISBN
9788952233394/8952233395
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  • 『만화 양자역학 7일 만에 끝내기』는 평범한 독자들도 쉽고 재미있게 물리학과 양자역학의 기본기를 다질 수 있는 매우 친절한 교양 과학 입문서이다. 이 책은 원자, 빛, 에너지, 중력 등 물리학의 기초 개념부터 정의하면서 차근차근 수준을 높여 힉스 입자나 초끈이론 같은 양자역학의 최신 성과까지, 차근차근 단계를 밟아 나가듯 아우르고 있다.
  • ‘양자역학’을 알아야 영화 [인터스텔라]를 제대로 즐길 수 있다 과학 교양인이라면 반드시 읽어야 할 물리학 입문서! 크리스토퍼 놀란 감독의 영화 [인터스텔라]는 세계적인 물리학자 킵 손 교수가 제작에 참여하여 전문적인 천체물리학 지식을 스크린에 녹여낸 것으로 화제를 모았다. 일반 대중이 이해하기 너무 어려운 내용이지 않겠느냐는 우려와 달리 전 세계적으로 크게 흥행했을 뿐만 아니라 우리나라에서도 천만 관객을 돌파한 영화가 되었다. [그래비티] [마션] 등 우주를 배경으로 한 영화가 연이어 흥행하면서, 과학에 대한 대중의 흥미와 지적 호기심이 무척 높아지고 있음을 실감할 수 있다. 심지어 [인터스텔라]의 후속편에는 이러한 대중적 기호를 반영하듯 스티븐 호킹 박사가 참여하여 더욱 전문적인 내용을 담을 예정이라고 한다. [인터스텔라]를 본 관객들이라면 영화의 또 다른 주인공으로 주저 없이 ‘양자역학’을 꼽을 것이다. 물리학의 한 분야인 양자역학은 뉴턴역학과 상대성이론으로 대표되는 고전물리학을 뛰어넘어, 우주와 세상의 모든 현상을 설명하는 궁극의 이론이자 21세기 과학계를 선도할 학문으로 주목받고 있다. 하지만 [인터스텔라]의 양자역학을 제대로 즐긴 관객은 많지 않다. 왜냐하면 양자역학을 이해하기 위해서는 물리학의 기초 개념부터 탄탄하게 뒷받침되어야 하기 때문이다. 하지만 이것은 과학도가 아닌 이상 일반 독자에게 쉽지 않은 일이다. 기존에 나와 있는 양자역학 관련 도서들은 독자가 어느 정도의 물리학 기본기를 갖추고 있다는 전제로 내용을 전개하거나, 전공자들도 이해하기 어려울 정도로 깊이 파고들거나, 독자의 머릿속에 그려지지 않는 지루한 서술을 나열하고 있기 때문이다. 그런 의미에서 이번에 출간된 『만화 양자역학 7일 만에 끝내기』는 ‘과알못(과학을 알지 못하는 사람)’인 평범한 독자들도 쉽고 재미있게 물리학과 양자역학의 기본기를 다질 수 있는 매우 친절한 교양 과학 입문서이다. 이 책은 원자, 빛, 에너지, 중력 등 물리학의 기초 개념부터 정의하면서 차근차근 수준을 높여 힉스 입자나 초끈이론 같은 양자역학의 최신 성과까지, 차근차근 단계를 밟아 나가듯 아우르고 있다. 물리학과 양자역학의 핵심만을 요약했기 때문에 내용을 단기간에 파악할 수 있을 뿐만 아니라 [에반게리온]을 연상시키는 세련된 만화와 미소녀 캐릭터를 활용하고 있어 독자들의 읽는 재미를 더했다. 물리학의 기초 개념부터 최신 과학 트렌드까지 차근차근 단계를 밟아 나가며 이해하는 양자역학의 모든 것 ‘기초적인 물리학도 버거운데 어떻게 양자역학까지 이해할 수 있겠어?’ 특별히 과학을 좋아하거나 전공자가 아닌 이상 평범한 독자가 이런 생각을 하는 것은 너무도 당연하다. 하지만 양자역학은 아인슈타인이 상대성이론을 완성한 것처럼 어느 한 천재 과학자만의 업적이 아니다. 세계의 수많은 과학자들이 때로 협력하고 때로 경쟁하면서 발전시킨 이론이다. 그렇기 때문에 과학사의 흐름과 여러 과학자의 업적을 차근차근 쫓다 보면 어느새 물리학과 양자역학의 기초를 파악할 수 있다. 『만화 양자역학 7일 만에 끝내기』는 고대 그리스의 자연철학자 데모크리토스와 아리스토텔레스로부터 시작된 고전물리학이 뉴턴과 아인슈타인을 거치며 어떻게 발전했는지 그 과정을 살펴보고 있다. 그리고 1나노미터(10억 분의 1미터) 단위의 미시 세계의 특징들을 설명한다. 미시 세계에서는 우리의 상식이 통하지 않는 현상들이 발생한다. 그런데 이를 고전물리학으로 설명하려면 모순이 생긴다. 즉 고전물리학의 한계가 드러나는 것이다. 고전물...
  • 들어가며 제1장. 양자론 이전의 미시 세계 -고전물리학의 묘사 1. 물체와 물질 그리고 원자와 분자 2. 원자와 원소 그리고 주기율표 3. 원자와 빈 공간 4. 진공과 에테르 5. 원자론과 에너지론 6. 전자의 발견 7. 방사능과 감마선의 발견 8. 원자를 원자로 쏘다 9. 양성자와 중성자의 발견 10. 입자로 이루어진 원자와 원자핵 : 고전물리학 11. 빛과 스펙트럼 12. 빛의 직진ㆍ반사ㆍ굴절 13. 빛의 분산ㆍ회절ㆍ간섭 14. 전기와 자기 그리고 전자기파 15. 파동인 빛과 전자기파 : 고전물리학 제2장. 이상한 미시 세계! -무너진 고전물리학 1. 왜 원자는 쪼개지지 않을까? 2. 빛은 입자인가, 파동인가 1 3. 빛은 입자인가, 파동인가 2 4. 희한한 광전효과 5. 희한한 열복사 6. 플랑크의 양자 가설 7. 아인슈타인의 광양자 가설 8. 입자처럼 행동하는 빛과 전자기파 : 양자론 9. 파동처럼 행동하는 전자와 물질입자 : 양자론 제3장. 띄엄띄엄한 미시 세계 -양자론의 시작 1. 불연속적인 세계 2. 수소 스펙트럼 3. 에너지 준위 4. 보어 모델 5. 양자조건의 의미 6. 보어의 대응 원리 7. 초기 양자론의 문제점 제4장. 미시 세계의 두 ...
  • 우리 주변의 물체나 물질은 원자나 분자라는, 눈에 보이지 않는 아주 작은 입자들로 이루어져 있다. 책상, 컴퓨터, 자동차처럼 형태가 있으면 ‘물체’라고 하고, 컴퓨터나 자동차의 재료가 되는 철이나 플라스틱을 ‘물질’이라고 한다. 공기나 물은 물질이지만, 같은 물 분자로 되어 있어도 얼음을 깎아서 조각상을 만들면 물체가 된다. 대상의 형태나 기능에 초점을 맞춘 경우에 물체라고 하고, 대상의 성질이나 움직임에 주목한 경우를 물질이라고 한다. 물질에는 고체.액체.기체.플라스마, 이렇게 4가지 상태가 있다. 물을 예로 들어 보자. 물은 산소 원자 1개와 수소 원자 2개가 결합한 물 분자로 이루어져 있다. 온도를 낮추면 물 분자 간의 간격이 좁아지면서 단단한 고체인 얼음이 된다. 얼음에 열을 가하면 1기압, 섭씨 0도(절대온도 273K)에서 액체인 물이 된다. 여기에 계속 열을 가하면 액체인 물의 표면에서 물 분자가 날아가며 수증기로 변한다. 온도를 더 높여 약 3,000K가 되면 물 분자를 구성하던 수소 원자 2개와 산소 원자 1개로 나뉜다. 그리고 약 10,000K를 넘으면 수소 원자가 플러스 전하를 띤 원자핵(수소의 경우에는 양성자)과 마이너스 전하를 띤 전자로 분해된다. 이것을 ‘플라스마’라고 한다. 물 분자처럼 물질의 성질을 가진 입자를 분자라고 하고, 산소나 수소처럼 가장 작은 구성 요소를 원자라고 한다. -18쪽 근대 과학이 확립되기 시작한 17세기 말~18세기 초, 빛의 정체를 둘러싸고 입자설과 파동설이 대립했다. 파동설을 주장하는 과학자로는 네덜란드의 명문가 자제로 영재 교육을 받고 자란 크리스티안 하위헌스가 대표적이었다. 만일 빛이 아주 작은 입자라면, 2개의 광선을 교차시켰을 때 입자끼리 충돌해야 하지만 광선은 그냥 지나쳐 버렸다. 이를 보고 하위헌스는 입자설이 틀렸다고 주장했다. 그러고는 빛의 직진이나 반사를 설명하는 방법으로 ‘2차 구면파’라는 개념을 제안했다. 다시 말해서 빛의 파동이 전달될 때 파면을 이루는 각 점이 파원이 되어 새로운 파(2차 구면파)가 만들어지면서 다음 파면을 형성한다고 생각했다. 이렇게 하면 반사의 법칙이나 굴절의 법칙을 잘 설명할 수 있었다. 이를 하위헌스 원리라고 한다. 반면 하위헌스보다 조금 앞서서 프랑스의 철학자이자 수학자인 르네 데카르트는 입자설로 굴절의 법칙을 설명했다. 한창 논란이 벌어지는 가운데 뉴턴은 1704년, 자신이 집필한 저서 『광학』을 통해 입자설을 지지했다. 당시 과학계의 거물이던 뉴턴이 입자설에 손을 들어 주면서 빛의 정체를 둘러싼 1라운드는 입자설이 승리하는 듯했다. -52쪽 하이젠베르크의 행렬역학은 원자 스펙트럼의 파장이나 세기 등 관측 가능량을 정확하게 계산해 냈다. 슈뢰딩거 방정식을 풀면, 양자수에 맞춰 띄엄띄엄한 에너지가 고유값으로 얻어지고 각각의 에너지에 해당하는 파동함수의 해를 구할 수 있다. 수소 원자의 파동 방정식을 계산하면 이미 측정된 발머 계열의 스펙트럼 파장이나 세기가 정확히 구해진다. 하이젠베르크의 방법도, 슈뢰딩거의 방법도 모두 수소 원자의 관측 사실을 정확하게 설명했다. 두 이론이 각각 제안되었을 때만 해도 방정식이 너무 달라서 어느 쪽이 맞는 이론인지 의견이 분분했다. 그러나 슈뢰딩거가 파동역학을 제창했던 1926년에 그가 직접 행렬역학과 파동역학이 수학적으로 같다는 사실을 증명하였다. 두 이론 모두 미시 세계를 잘 설명했다. 이로써 새로운 물리 이론인 양자역학quantum mechanics의 기본이 완성되었다. -116쪽
  • 후쿠에 준 [저]
  • 1956년 일본 우베 시 야마구치 현에서 태어났다. 교토대학 우주물리학과와 동 대학원을 졸업하고 현재 오사카교육대학 교수로 재직하고 있다. 전공 분야는 상대론적 우주 유체역학의 강착원반과 제트 분출에 대한 연구이다. 그 밖에도 과학 교육 콘텐츠를 개발하기 위해 활발히 노력하고 있다. 주요 저서로는 [만화 양자역학 7일 만에 끝내기] [3일 만에 읽는 우주] [아인슈타인의 숙제] [옆집의 아인슈타인] 등이 있다.
  • 목선희 [저]
  • 경희대에서 물리학을 전공했다. 어려서부터 꿈이던 교사가 되기 위해 교직과정도 함께 이수했다. 취미로 배우기 시작한 일본어의 매력에 푹 빠져 공부한 것이 계기가 되어 인생의 진로가 바뀌었다. 수입동물약품 무역회사에 근무하면서 일본어 번역과 인연을 맺었고, 본격적으로 번역가의 꿈을 위해 바른번역 글밥 아카데미 일어 출판번역 과정을 수료했다. 자연과학·응용과학(의학, 뇌 과학), 교육, 여행·취미, 자기계발 분야에 관심이 있으며 역서로는 《좀비일기》, 《만화로 배우는 양자역학》(출간예정)이 있다.
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