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책소개

개념 잡는 비주얼 양자역학책

- 슈뢰딩거 고양이에서 양자중력까지 우리가 알아야 할 최소한의 양자이론 지식 50



슈뢰딩거의 고양이와 슈뢰딩거 방정식이 뭐지? 레이저, 트랜지스터, 전자현미경은 어떤 원리로 작동될까? 초유체 현상이 일어나는 원인은? 양자컴퓨터가 만들어질 수 있을까? 양자이론을 재미있게 소개하는 이 길잡이와 함께 위대한 과학적 발견의 역사를 훑어보고, 물리학과 기술의 미래를 상상하는 시간을 가져보라! 이 책은 매혹적이고 신비로운 양자물리 영역에서 가장 중요하고 난해한 50개의 핵심 개념들을 소개한다. 양자 물리는 이제 전자공학에서 없어서는 안 될 일상적인 필수요소가 되었고, 이 분야의 새로운 발전이 이루어질 때마다 톱뉴스로 다뤄질 만큼 그 중요성이 더해지고 있다. 이 책은 여러분을 두 가지 성질이 한 실체에 공존하는 특이한 세계로 안내할 것이며, 파동이 론에 여러분을 태우고, 불확정성이론을 자신있게 설명할 수 있을 만큼 충분한 지식을 제공하고, 양자 얽힘의 신비를 밝혀줄 것이다.

“양자이론을 다루는 이 책은 구조 자체가 양자화되어 있다. 마음을 사로잡는 매혹적인 주제들로 나뉘어 있어서 여러분이 직접 골라서 즐기고 습득할 수 있도록 구성되어 있다. 양자입자들의 거동은 우리가 직접 경험한 그 어떤 것과도 너무 다르다. 이것이 양자이론의 역설인 동시에 흥미로운 점임을 여러분은 곧 알게 될 것이다.”

전체를 쉽게 소화할 수 있는 한입 크기의 덩어리로 쪼개서 들여다보기에는 양자이론만큼 알맞은 주제도 없다. 그래서 이 책에서는 양자이론과 관련된 50개의 주제를 7가지 부문으로 나누어서 설명한다. 먼저 〈양자이론의 탄생〉에서는 원자가 주변에서 흔히 볼 수 있는 보통의 물체와 다를 바 없다는 고전적 시각이 실험에 의해 배격되는 과정과, 원자가 안정된 상태를 유지할 수 있는 이유를 찾는 여러 접근방법들을 살펴본다. 다음으로 〈양자이론의 본질〉에서는 하이젠베르크의 불확정성 원리와 같은 양자이론의 핵심 개념들에 대해 살펴볼 수 있다. 이렇게 양자이론의 기본을 갖춘 다음 우리의 일상적인 경험의 세계인 〈빛과 물질의 물리학〉의 문을 연다. 여기서 등장하는 양자전기동역학은 햇빛이 우리를 따뜻하게 해주는 원리부터 우리가 걸터앉은 의자가 부서져내리지 않는 이유에 이르기까지 모든 것을 설명해주는 이론이며, 양자세계를 완전히 새로운 시각으로 바라본다. 이제 〈양자효과와 해석〉에서는 창문에서 반사되거나 창문을 통과하는 광자의 거동, 양자 터널링 현상, 그리고 까다로운 양자해석과 관련된 어려운 문제들을 살펴본다. 양자이론은 바로 여기서 독특한 진면목을 드러낸다. 다음으로 양자이론의 가장 주목할 만한 현상인 〈양자 얽힘〉에 대해 알아본다. 본문의 마지막 두 부문에서는 양자이론에 바탕을 두고 개발된 기술이 우리의 일상생활에서 활용되고 있는 사례와, 장차 양자물리가 가져올 최첨단 기술들의 가능성을 살펴본다. 〈양자이론의 응용〉에서는 레이저, 트랜지스터, MRI 스캐너 등의 사례를 만나본다. 나아가 〈양자이론의 극한〉에서는 영점에너지와 비주류과학의 신비한 비밀들을 들여다본다.

저자소개

저자 : 필립 볼

저자 : 필립 볼

저자 필립 볼은 작가인 그는 20년 넘게 《네이처》의 편집자로 지냈다. 옥스퍼드대학교에서 화학 그리고 브리스톨대학교에서 물리학을 공부했으며, 과학 및 대중 매체에 주기적으로 기고하고 있다. 지은 책으로는 『H2O』, 『브라이트 어스: 색의 발명』, 『호기심: 과학은 어떻게 모든 것에 관심을 갖게 되었나』 등이 있으며, 『물리학으로 보는 사회』는 2005년 과학책을 위한 어벤티스상을 받았다. 또한 화학을 대중에게 쉽게 풀이한 공로로 미국 화학회의 그래디스택상을 받았으며, 복잡한 과학의 소통에 기여한 공로로 라그랑주상의 첫 번째 수상자가 되었다.



저자 : 브라이언 클레그 외 6인

저자 브라이언 클레그는 케임브리지대학에서 실험물리학을 중심으로 자연과학을 두루 연구하고 있다. 브리티시항공에 첨단 기술의 해법을 제공하고 창의성 전문가 에드워드 드 보노(Edward de Bono)와 함께 일한 뒤 창의성 자문단을 구성하여 BBC로부터 기상청에 이르는 다양한 고객들에게 자문하는 업무를 맡고 있다. 《네이처》, 《타임스》, 《월스트리트저널》 등에 기고하고 옥스퍼드대학교와 케임브리지대학교 및 왕립학회에서 강연을 해왔다. 또한 www.popularscience.co.uk에서 서평을 담당하면서 『무한의 간략한 역사(A Brief History of Infinity)』와 『타임머신 만들기(How to Build a Time Machine)』 등의 책들도 펴냈다.



저자 : 레온 클리포드

저자 레온 클리포드는 작가이자 컨설턴트로서 복잡성을 단순화하는 분야에서 전문가. 물리학과 천체물리학의 학사학위를 가지고 있으며, 영국 과학작가협의회의 회원이다. 다년간 《일렉트로닉스 위클리》, 《컴퓨터 위클리》, 《뉴사이언티스트》 등 다수의 잡지에 실린 과학적, 기술적 문제들을 다루는 저널리스트로 일했다. 또한 그는 물리학의 전 분야, 특히 기후학, 천체물리학, 입자물리학에 많은 관심을 보이고 있다.



저자 : 프랭크 클로우스

저자 프랭크 클로우스는 영국 옥스퍼드대학의 물리학 교수이자 엑시터칼리지의 선임연구원으로 대영제국4등훈장 수훈자(OBE)다. 영국 과학진흥협회 부회장, 러더퍼드애플턴연구소 이론물리학분과 책임자, CERN의 커뮤니케이션/대중교육 책임자를 지냈다. 물리학 대중화에 기여한 공로로 1996년 물리학연 구소가 수여하는 켈빈메달을 받았다. 2007 년에는 영국 미디어에서 비전문가를 위한 탁월한 과학 글쓰기 공로로 신젠타상을 수상했다. 2013년 갈릴레오상 후보작에 올랐던 『Neutrino』, 베스트셀러가 된 『Lucifer’s Legacy』를 비롯하여 『반물질』, 『보이드』 등 다수의 책을 펴냈다.



저자 : 소피 헤든

저자 소피 헤든은 영국 맨스필드에서 활동 중인 프리랜서 과학작가. 그녀는 어린 두 자녀를 돌보면서 물리학에 관한 저술활동을 병행하고 있다. 《뉴사이언티스트》지와 근본질문연구소에 글을 써오고 있으며, SciDev.Net의 뉴스 편집자로 활약했다. 우주공간의 플라스마 물리학 분야의 박사학위와 과학 커뮤니케이션 분야의 석사학위를 가지고 있다.



역자 : 전영택

역자 전영택은 서울대학교 천문학과와 동대학원 원자핵 공학과를 졸업했다. 한국원자력 연구소 연구원, 동력자원부 사무관, 산업자원부 서기관을 지냈다. 현재 한국수력원자력(주)에서 부사장직을 맡고 있다. 옮긴 책으로 『세상에서 가장 재미있는 통계학』, 『세상에서 가장 재미있는 미적분』, 『세상에서 가장 재미있는 물리학』, 『바이오테크 시대』, 『인간은 얼마나 오래 살 수 있는가』, 『물리학을 잡아라』 등이 있다.







저자 : 브라이언 클레그 외 6인





역자 : 전영택





그림 :  

목차

들어가기 5



- 양자이론의 탄생

용어해설 16

자외선 파탄 19

플랑크의 양자 21

아인슈타인의 광전효과 23

발머의 스펙트럼 25

보어의 원자 27

파울리의 배타원리 61

디랙 방정식 63

폴 디랙 65

양자장이론 67

양자전기동역학 69

재규격화 71

파인만 도표 73

시간 역행 75



- 양자효과와 해석

용어해설 78

빔 분리기 81

양자 터널링 83

초광속실험 85

코펜하겐 해석 87

봄 해석 89

데이비드 봄 91

의식에 의한 붕괴 93

다세계 해석 95

닐스 보어 29

파동-입자의 이중성 31

드브로이의 물질파 33

양자 이중슬릿 35



- 양자역학의 핵심이론

용어해설 38

양자스핀 41

행렬역학 43



- 양자 얽힘

용어해설 98

EPR 패러독스 101

벨 부등식 103

존 벨 105

양자 암호화 107

큐비트 109

양자컴퓨터 111

양자 원격전송 113

양자 제논효과 115



- 양자이론의 응용

용어해설 118

레이저 121

트랜지스터 123

전자현미경 125

MRI 스캐너 127

조지프슨 접합 129

브라이언 조지프슨 131

슈뢰딩거 방정식 45

에르빈 슈뢰딩거 47

슈뢰딩거의 고양이 49

하이젠베르크의 불확정성 원리 51

파동함수의 붕괴 53

결어긋남 55



- 빛과 물질의 물리학

용어해설 58

양자점 133

양자광학 135



- 양자이론의 극한

용어해설 138

영점에너지 141

초전도체 143

초유체 145

보스-아인슈타인 응축 147

사티엔드라 나트 보스 149

양자색역학 151

양자생물학 153

양자중력 155



- 부록

참고자료 158

집필진 소개 160

감사의 글 162

찾아보기 163