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세상에서 가장 쉬운 과학 수업 불확정성원리 : 노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학
세상에서 가장 쉬운 과학 수업1 ㅣ 정완상 ㅣ 성림원북스
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 2023년 11월 06일
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 9791193357194/1193357195
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세상에서 가장 쉬운 과학 수업 불확정성원리 : 노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학     19,800원 (10%↓)
세상에서 가장 쉬운 과학 수업 원자모형 : 노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학     19,800원 (10%↓)
세상에서 가장 쉬운 과학 수업: 방사선과 원소 : 노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학     19,800원 (10%↓)
세상에서 가장 쉬운 과학 수업: 특수상대성이론 : 노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학     19,800원 (10%↓)
  • 상세정보
  • 미시 세계 탐구의 관문, 양자역학의 문을 연 불확정성원리 과학의 새로운 시대를 불러온 혁명적인 논문 속으로! 〈노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학〉 시리즈 다섯 번째 책. 양자역학의 문을 연 하이젠베르크의 불확정성원리를 중심으로 양자역학의 탄생 과정을 자세히 다룬다. 논문을 풀어가며 수식을 외면하지 않되, 이론의 역사적 배경들과 함께 자연스럽게 이해를 돕는다. 1924년부터 1926년까지 3년 동안은 양자역학이 형성되는 시기로 훌륭한 이론 물리학자들이 대거 등장한다. 이 책에서는 1924년 드브로이의 물질파 논문, 1925년 하이젠베르크의 불확정성원리 논문, 1925년 보른과 요르단의 불확정성원리 논문, 1926년 슈뢰딩거의 슈뢰딩거 방정식 논문에 관한 내용을 차례로 소개한다. 독자들의 이해를 돕기 위해 먼저 광학의 역사로 이야기를 시작했다. 빛이 입자인가 파동인가의 논쟁은 아주 긴 시간 이어져 왔다. 그 종지부를 찍은 드브로이의 물질파 이론은 이듬해 하이젠베르크가 불확정성원리 논문을 발표하는 데 큰 역할을 했다. 하이젠베르크와 거의 비슷한 시기에 불확정성원리를 연구한 보른과 요르단의 이야기도 곁들였다. 또한 대학교 2학년 때 배우는 푸리에 급수, 해석역학의 역사를 고등학교 수준의 수학으로 설명하여 책에 전개된 논문의 이해를 도왔다. 이 책을 통해 양자역학 초기 영웅들의 이야기를 그들의 논문과 함께 살펴보면서 노벨 과학상을 꿈꾸는 우리의 마음가짐이 어떠해야 할지 되새기는 기회가 될 것이다.
  • ★ 전국 과학교사모임 추천 ★ 시민 과학 시대 필독서 ★ 이공계 진학 예정자 필독서 ★ 세계 최초로 노벨상 수상자의 오리지널 논문을 다루는 책 ★ 일대일 친절한 과학 수업 ★ 오리지널 논문 영문본 수록 세상을 바꾼 양자역학, 그 시작에 불확정성원리가 있었다 ‘꿈의 컴퓨터’로 불리는 양자컴퓨터를 둘러싼 글로벌 경쟁이 치열해지고 있다. 구글, IBM 등 미국 기업이 상용화에 근접한 가운데 중국, 일본, 유럽 등 강대국들이 치열한 경쟁을 펼치고 있다. 양자컴은 원자와 같은 미시세계를 다루는 양자역학 이론을 기반으로 만들어진다. 양자컴은 이미 수퍼컴퓨터보다 연산 능력에서 앞서면서 산업계에선 AI, 신약, 우주, 군사 분야에 활용하기 위한 개발 연구도 발빠르게 진행되고 있다. 한국도 오는 2035년 4대 양자강국 진입을 목표로 3조원을 투자할 계획이다. [조선일보 기사 2023.9.12.] 현재 우리가 사용하는 컴퓨터는 이진법 체계를 기본으로 한다. 0이나 1 둘 중 하나를 정보단위로 인식해 연산하는 것이다. 그런데 최근 대두되는 양자컴퓨터는 물리학의 양자역학을 바탕으로 새로운 논리를 제시한다. 양자역학의 불확정성원리를 응용하여 0과 1의 두 가지 상태를 동시에 표시할 수 있다. 그리하여 기존 컴퓨터보다 정보처리능력이 월등히 빨라진다. 지금의 슈퍼컴퓨터로는 1만 년이나 걸릴 문제를 단 몇백 초 만에 해결할 수 있게 된다. 양자역학은 세계를 바꾸어 놓았고, 현재도 미래도 그러할 것이다. 그 시작에 바로 하이젠베르크의 불확정성원리가 있었다. 하이젠베르크의 불확정성원리는 슈뢰딩거의 방정식과 더불어 양자역학 시대를 열었다. 이후 미시세계를 다룰 때는 고전물리학이 아닌 양자역학을 사용하게 되었다. 양자역학은 핵을 비롯하여 고체, 별의 연구에도 활발히 적용되어 핵물리, 고체물리, 항성물리 등 새로운 물리학 분야를 만들었다. 이 책을 읽으며 과학의 새 시대를 연 불확정성원리를 깊이 탐구해 보자. 너무나 혁명적이었던, 양자역학의 기본 바탕이 된 논문을 샅샅이 파헤치다 “논문의 내용이 너무 혁명적이어서 학술지에 투고할 자신이 없다.” -하이젠베르크 “누군가 양자역학에 대해 아무런 곤혹감도 느끼지 않는다면 그는 이 이론을 진정으로 이해하지 못한 것이다.” -보어 양자역학의 근간인 불확정성원리를 제대로 이해하기란 쉽지 않다. 그렇다고 수박 겉핥기처럼 훑고 넘어가자니 불확정성원리는 양자역학에서 매우 핵심적인 이론이다. 《세상에서 가장 쉬운 과학 수업 불확정성원리》는 과학과 역사 두 마리의 토끼를 다 잡는 노력을 기울였다. 먼저 불확정성원리에 제대로 접근하기 위해 이론을 확립하는 배경이 된 광학의 역사 이야기부터 시작했다. 빛의 입자설과 파동설, 그 종지부를 찍은 드브로이의 물질파 이론. 이들을 통해 불확정성원리로 들어가는 길을 수월하게 한다. 또한 책의 중심이 되는 하이젠베르크와 슈뢰딩거 논문의 이해를 돕고자 푸리에 급수와 해석역학에 관한 설명도 더했다. 이 책의 주된 특징은 노벨상을 수상한 위대한 이론에 대하여 그것을 역사적인 사실이나 배경만 설명하고 그치는 게 아니라, 논문의 핵심인 수식에 정면 도전한다는 것이다. 그래서 이 뛰어난 업적을 이룬 과학자의 마음을 느껴보고 노벨 과학상에 한걸음 나아가게 하는 것이 그 목적이다. 더불어 교수와 학생의 일대일 대화로 차근차근 수업하는 방식을 통해 좀 더 쉽게 다가갈 수 있게 하였다. 과학과 철학의 융합적 사고, 이 시대가 원하는 인재상 하이젠베르크 이 책은 중심인물인 하이젠베르크의 생애도 소개하고 있다. 이론 물리학자이기 때문에 갖는 선입견과 달리 그...
  • 추천사 천재 과학자들의 오리지널 논문을 이해하게 되길 바라며 양자역학의 문을 열다 _파인먼 박사 깜짝 인터뷰 첫 번째 만남│광학의 역사 스넬의 법칙 _빛의 반사와 굴절 페르마의 최소 시간 원리 _스넬의 법칙을 증명하다 훅의 법칙과 단조화 진동 _원래대로 돌아가자! 뉴턴의 입자설과 하위헌스의 파동설 _빛은 입자일까, 파동일까 영의 실험과 빛의 파동설 _밝고 어두운 무늬를 관측하다 전자기파의 발견 _무선 통신의 시작 두 번째 만남│물질의 이중성 드브로이, 물질의 이중성을 주장하다 _파동과 입자의 성질을 모두! 물질파와 보어의 원자모형 _파동이 소멸하지 않는 조건 물질파의 발견 _실수가 만들어 낸 위대한 결과 세 번째 만남│푸리에 급수와 푸리에 변환 오일러 공식 _삼각함수와 지수함수의 관계 푸리에 급수 _주기함수를 사인과 코사인으로 나타내기 복소수로 나타낸 푸리에 급수 _한 걸음 더 나아가자 네 번째 만남│불확정성원리 논문 속으로 하이젠베르크의 젊은 시절 _새로운 양자 이론의 등장 전야 하이젠베르크와 보른의 대결 _행렬역학의 삼총사 하이젠베르크의 불확정성원리 _불연속 대 연속 보어의 양자화 조건에 대하여 _새로운 곱셈 규칙의...
  • 대학을 졸업한 페르마는 프랑스 서부에 있는 보르도에서 변호사 생활을 했다. 이때 많은 책을 읽었는데, 고대 그리스 수학자 아폴로니오스의 논문을 본 후 수학의 아름다움에 빠졌다. 이후 취미로 수학 공부를 시작하면서 수학에 더 깊이 파고들었다. 그리고 데카르트, 메르센과 같은 유명한 수학자들과 편지를 주고받았다. _28쪽 수학과 과학을 사랑했던 나폴레옹은 수학자들과 친하게 지냈는데 푸리에도 그의 총애를 받는 수학자 중 한 명이었다. 푸리에는 1798년 나폴레옹의 이집트 원정에 과학 고문으로 동행했다. 또한 나폴레옹이 카이로에 설립한 이집트 연구소(카이로 연구소)의 서기로 임명되어 수학 연구를 했다. _95쪽 괴팅겐으로 돌아온 그는 7월 초 아직 저널에 투고하지 않은 논문을 동료인 보른에게 읽어 보라고 건네주었다. 그리고 이런 말을 했다. “논문의 내용이 너무 혁명적이어서 학술지에 투고할 자신이 없다.” _117쪽 하루 종일 연구만 하던 오일러는 오른쪽 눈의 시력을 잃고도 계속 연구에 매진하다가 백내장으로 다른 눈까지 못 보게 되었다. 그래서 1766년부터 세상을 떠날 때까지 약 17년을 맹인으로 살았다. 실명 후에도 오일러는 연구를 멈추지 않았다. 그는 계산이 필요한 부분은 모두 암산으로 처리해 시력을 잃기 전보다 더 많은 논문을 발표했다. _153~154쪽 양자역학에 대한 접근 방법은 하이젠베르크-보른-요르단과 슈뢰딩거가 서로 달랐네. 이제 물리학자들은 두 방법이 동일함을 보여야 했어. 즉, 하이젠베르크-보른-요르단 관계식과 슈뢰딩거 방정식이 같다는 것을 증명해야 했지. _199쪽 슈뢰딩거는 허수가 물리학에 등장하는 것을 탐탁지 않게 여겼어. 그래서 논문에 허수를 쓰지 않고 기술했지. 그는 자신이 구한 전자의 파동함수가 물리적인 의미를 가진다고 생각했네. 나중에 슈뢰딩거는 생각을 바꾸지. 즉, 양자역학에서 허수의 필요성을 인정하게 된 거야. _202쪽 하이젠베르크는 불확정성원리를 다음과 같이 기술했다. “전자의 위치와 운동량은 동시에 정확하게 측정할 수 없다.” _227쪽 플랑크 상수가 너무 작기 때문에 우리가 사는 세상(거시적인 세상)에서는 불확정성원리를 잘 느낄 수 없어. 하지만 전자가 살고 있는 아주 작은 세상(미시적인 세상)에서는 불확정성원리가 매우 중요한 역할을 하게 돼. _228쪽
  • 정완상 [저]
  • 1962년 서울에서 태어났다. 1985년 서울대학교 무기재료공학과를 졸업하고, 1992년 KAIST에서 초중력 이론으로 이론물리학 박사 학위를 취득하였다. 1992년부터 국립 경상대학교 기초과학부에서 학생들을 가르치고 있다. 전공 분야는 중력 이론과 양자대칭성 및 응용수학으로, 현재까지 수학, 물리 분야의 국제학술지에 100여 편의 논문을 발표하였다. 2000년에는 진주 MBC 생방송 '생활 속의 물리학' 코너에 고정으로 출연하였다.
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