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현대 물리학의 핵심

  • 일본 뉴턴프레스
  • |
  • 아이뉴턴(뉴턴코리아)
  • |
  • 2015-02-15 출간
  • |
  • 175페이지
  • |
  • 210 X 275 X 20 mm
  • |
  • ISBN 9788955378955
★★★★★ 평점(10/10) | 리뷰(1)
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출판사서평

1. 출간 의의

노벨상에 빛나는 물리학의 정수를 한눈에!


과학 분야의 권위의 상징이 된 노벨상은 1901년부터 시작되었다. 그 전의 19세기까지 과학의 주요 관심사는 운동의 법칙과 만유인력, 원소와 원자, 열과 에너지, 전기와 자기 등이었다. 그리고 그 바탕에는 갈릴레이, 뉴턴, 라부아지에, 돌턴, 줄, 맥스웰, 앙페르, 패러데이 등 수많은 과학자들의 노력이 깔려 있었다.
20세기 초가 되자, 그때까지의 세계관을 뒤집어엎은 양자론과 상대성 이론이 탄생하면서 현대 물리학은 비약적으로 발전하기 시작한다. 양자론과 상대성 이론 이외에도 X선과 방사능, 원자핵·양성자·중성자·전자, 브라운 운동을 비롯해 쿼크·렙톤·반입자·핵력, 그리고 힉스 입자·대칭성의 파괴·입자 가속기 등 물리학 교과서의 한 페이지를 장식하는 주요 개념이 계속해서 쏟아져 나왔다.
이러한 성과 중 상당수는 노벨 물리학상의 수여 대상이 되기도 해서, 노벨상의 수상 업적은 곧 현대 물리학의 역사라고 해도 그다지 틀린 말은 아니게 되었다. 이 책 [노벨상 수상 업적으로 보는 현대 물리학의 핵심]은 제목 그대로 노벨 물리학상을 받은 업적을 중심으로 해서 현대 물리학의 핵심을 빠짐없이 정리한 안내서이다.

먼저 본론으로 들어가기 전에, ‘노벨상 탄생 이전의 물리학’에서는 19세기까지 인류가 이해하고 있었던 물리학의 요점을 정리한다.
이어지는 Part 1에서는 20세기 초의 물리학의 성과를 알아본다. 양자 가설, 광양자 가설, 전자의 양면성, 슈뢰딩거 방정식, 확률 해석, 불확정성 원리, 파울리의 배타 원리 등 양자론의 중요 개념을 핵심적인 그림을 중심으로 알기 쉽게 설명한다. 또 위에서 말한 방사선에 관한 여러 가지 발견과 아인슈타인의 업적에 대해서도 요약 정리한다.
Part 2에서는 20세기의 물리학의 한 축을 이루는 소립자의 여러 측면을 다룬다. 쿼크·렙톤·반입자를 비롯해, 자연계에 존재하는 네 가지 힘(중력·전자기력·강한 핵력·약한 핵력)과 그것을 전하는 입자, 와인버그 살람 이론, 힉스 메커니즘, 대칭성의 자발적 파괴, CP 대칭성의 파괴, 여러 종류의 입자 가속기 등에 대해서도 상세히 설명한다.
Part 3의 주제는 천체와 우주이다. 원소의 기원과 마법수, 대질량별, 전파 천문학과 X선 천문학, 중력파, 중성미자 천문학, 우주 배경 복사와 우주 가속 팽창 등 천체와 우주의 수수께끼를 규명하는 핵심 주제를 다루었다.
Part 4에서는 반도체, 초전도, 초유동, 레이저와 메이저, 광섬유, 그리고 파란색 LED에 이르기까지 우리 사회와 산업을 발전시키는 데 큰 역할을 한 연구 성과에 대해서 알아본다. 이 밖에도 ‘노벨 물리학상 연관 지도’ ‘노벨 물리학상 수상자와 업적 도표’ 등을 함께 제공함으로써 쉽고도 빨리 내용을 확인할 수 있도록 했다. 이 책이 현대 물리학의 핵심을 확인하고 정리하는 데 꼭 필요한 동반자가 될 것으로 기대한다.

2. 특장

● X선, 전자, 양자 역학, 광양자, 불확정성 원리, 상대성 이론, 브라운 운동 …

20세기 초는 물리학의 혁명기였다. 철칙으로 받아들여졌던 뉴턴 역학의 시간과 공간에 대한 해석이 상대성 이론으로 뒤집히고, 극미 세계의 운동에 대해서는 양자론이 새로운 해석을 내놓았다. 양자론은 보어, 하이젠베르크, 슈뢰딩거, 드브로이, 파울리 등이 나오면서 비약적으로 발전한다. 아인슈타인은 광양자, 브라운 운동에 대한 논문을 발표한다. 이러한 물리학 혁명기의 핵심 업적을 정리한다.

● 중성자, 쿼크, 렙톤, 반입자, 자연계의 4가지 힘, 힉스 입자, 입자 가속기 …
노벨 물리학상의 역사에서 빼놓을 수 없는 것 중의 하나가 입자에 대한 연구이다. 전자와 원자핵의 발견을 거쳐 중성자까지 발견됨으로써 물질의 가장 작은 단위가 밝혀진 것으로 보였다. 그러나 더 작은 단위인 쿼크의 존재가 알려졌다. 그리고 중성미자와 중간자, 자연계에 존재하는 4가지 힘(중력, 전자기력, 강한 핵력, 약한 핵력)을 매개하는 여러 가지 소립자, 질량과 관련된 힉스 입자의 정체가 알지면서 소립자 물리학은 꽃을 활짝 피웠다. 물리학에서 다루는 각종 입자와, 그 존재 및 정체를 밝히는 데 결정적인 역할을 하는 입자 가속기에 대해서도 상세히 설명한다.

● 대질량별, 전파 천문학, X선 천문학, 중력파, 우주배경복사, 우주가속팽창 …
노벨 물리학상을 수상하는 또 하나의 주요 분야는 천문학과 천체 물리학이다. 전파 망원경을 비롯해 X선, 자외선, 적외선, 가시광선으로 관찰하는 각종 망원경의 개발은 이들 분야를 비약적으로 성장시켰다. 그리하여 빅뱅의 증거인 우주 배경 복사가 발견되고 그 뒤 위성 WMAP(더블유맵)의 관측을 통해 더욱 정교한 증거가 확보되었다. 한편 모두의 예상을 깨고 우주의 팽창은 가속되고 있다는 사실까지도 관측을 통해 확인되었다. 이제 중력파의 증거를 확인하려는 단계까지 발전한 천문학과 천체 물리학의 주요 성과에 대해 알아본다.

● 반도체, 초전도와 초전도체, 초유동, 레이저, 메이저, 광섬유, 청색 LED …
노벨 물리학상은 인간의 실생활과 밀접한 관련을 가진 분야의 업적에 대해서도 수여되었다. 반도체는 오늘날 수많은 전자 제품에 기본적으로 들어가는 부품이 되었다. 전자석 등에 이용되는 초전도 현상, 통신 등에 사용되는 광섬유를 비롯해 레이저와 메이저, 청색 LED에 이르기까지 인간의 생활을 더욱 풍요롭게 만들고 산업의 발전을 이끌어 주는 주요 업적에 대해 상세히 해설한다.

● 새로운 스타일의 과학 도서 ‘뉴턴 하이라이트 시리즈’
‘뉴턴 하이라이트’는 과학 잡지 [Newton]의 기사 중, 독자로부터 특히 좋은 반응을 얻었던 내용만을 엄선해서 주제별로 재구성해 만든 단행본이다. 물리, 화학, 생물학, 지구과학, 천문학 등 과학의 모든 분야와 수학 관련 도서로 구성되어 있다. [상대성 이론] [양자론] [인체-21세기 해부학] [주기율표] [뇌와 마음의 구조] [빛이란 무엇인가?] [미분과 적분] 등 뛰어난 그래픽과 전문성 높은 해설로 구성된 자매편들도 절찬리에 판매되고 있다.

목차

* 노벨 물리학상 연관 지도
* 노벨 물리학상 수상자와 업적
* 노벨상 탄생 이전의 물리학(인간은 19세기까지 자연계를 얼마나 이해했을까?)

제1장 20세기 초의 물리학 혁명
X선·방사능의 발견 / 전자의 발견 / 원자핵의 발견 / 방사선의 정체 / 특성 X선 / X선 분광학 / 양자 역학의 역사 개관 / 양자 가설 / 광양자 가설 / 전기(前期) 양자론의 원자 모형 / 전자의 파동 ― 물질파 / 슈뢰딩거 방정식 / 확률 해석 / 불확정성 원리 / 파울리의 배타 원리 / 상대론적 양자 역학 / 상대성 이론 / 브라운 운동 / 마이컬슨 간섭계

제2장 자연계의 근본 법칙을 추구한다
소립자 물리학의 역사 개관 / 중성자의 발견 / 쿼크의 발견 / 렙톤(경입자)의 발견 / 반입자의 발견 / 전자기력을 전하는 입자 / 강한 핵력을 전하는 입자 / 약한 핵력을 전하는 입자 / 와인버그 살람 이론 / 힉스 메커니즘 / 대칭성의 자발적 파괴 / CP 대칭성의 파괴 / 입자 검출기 / 초기의 입자 가속기 / 원형 가속기

수상자 인터뷰
셸던 글래쇼 / 난부 요이치로 / 고바야시 마코토 / 마스카와 도시히데

제3장 천체·우주의 수수께끼를 규명한다
항성이 계속 빛나는 이유 / 마법수 / 원소의 기원 / 대질량별의 죽음 / 전파 천문학 / X선 천문학 / 중력파 / 중성미자 천문학 / 우주 배경 복사 / 우주 가속 팽창

수상자 인터뷰
고시바 마사토시 / 조지 스무트 / 솔 펄머터

제4장 물질의 성질을 밝혀 사회를 발전시킨다
반도체 / 초전도의 발견 / 초유동의 발견 / 초전도체 / 레이저와 메이저 / 광섬유 / 파란색 LED의 세계

수상자 인터뷰
아카사키 이사무 / 아마노 히로시 / 나카무라 슈지

* 그 밖의 노벨 물리학상 수상 업적

도서소개

‘뉴턴 하이라이트’는 과학 잡지 [Newton]의 기사 중, 독자로부터 특히 좋은 반응을 얻었던 내용만을 엄선해서 주제별로 재구성해 만든 단행본이다. 이 책 [노벨상 수상 업적으로 보는 현대 물리학의 핵심]은 제목 그대로 노벨 물리학상을 받은 업적을 중심으로 해서 현대 물리학의 핵심을 빠짐없이 정리한 안내서이다.

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