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파인만의 물리학 강의 3 양자역학
LECTURES ON PHYSICS volume 3
양장
리처드 필립 파인만 저 정재승 역
승산
2009.05.12.
- 베스트
- 물리학 69위 자연과학 top100 19주
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책소개
목차
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리처드 파인만에 대하여
개정판에 붙이는 머리말 특별 머리말 리처드 파인만의 머리말 서문 CHAPTER 1. 양자적 행동 1-1 원자의 역학 1-2 총알 실험 1-3 파동 실험 1-4 전자 실험 1-5 전자 파동의 간섭 1-6 전자를 눈으로 보다 1-7 양자역학의 제1원리 1-8 불확정성 원리 CHAPTER 2. 파동과 입자의 관계 2-1 파동의 확률 진폭 2-2 위치와 운동량의 측정 2-3 결정에 의한 회절 2-4 원자의 크기 2-5 에너지 준위 2-6 철학적 의미 CHAPTER 3. 확률 진폭 3-1 진폭을 연산하는 법 3-2 두 슬릿에 의한 간섭 무늬 3-3 결정에서의 산란 3-4 동일 입자 CHAPTER 4. 동일 입자 4-1 보즈 입자와 페르미 입자 4-2 두 보즈 입자들이 있을 때의 상태 4-3 보즈 입자가 n개 있을 때의 상태 4-4 광자의 방출과 흡수 4-5 흑체 복사 4-6 액체 헬륨 4-7 배타 원리 CHAPTER 5. 스핀 1 5-1 슈테른-게를라흐 장치를 이용해 원자 걸러내기 5-2 여과된 원자를 이용한 실험 5-3 직렬 연결된 슈테른-게를라흐 여과기 5-4 기반 상태 5-5 진폭의 간섭 5-6 양자역학을 사용하는 방법 5-7 다른 기반으로의 변환 5-8 다른 경우들 CHAPTER 6. 스핀 1/2 6-1 진폭의 변환 6-2 회전된 좌표계로의 변환 6-3 z축에 대한 회전 6-4 y축에 대한 180°와 90° 회전 6-5 x축에 대한 회전 6-6 임의의 회전 CHAPTER 7. 진폭의 시간에 따른 변화 7-1 정지한 원자들: 정상 상태 7-2 등속 운동 7-3 퍼텐셜 에너지: 에너지의 보존 7-4 힘: 고전적인 극한 7-5 스핀 1/2짜리 입자의 세차운동 CHAPTER 8. 해밀토니안 행렬 8-1 진폭과 벡터 8-2 상태 벡터 분해하기 8-3 이 세상의 기반 상태는 무엇인가? 8-4 시간에 따라 상태가 변하는 방식 8-5 해밀토니안 행렬 8-6 암모니아 분자 CHAPTER 9. 암모니아 메이저 9-1 암모니아 분자가 갖는 상태들 9-2 정적인 전기장 안에 놓여 있는 분자 9-3 시간에 따라 변하는 전기장 안에서의 전이 9-4 공명 조건에서의 전이 9-5 공명 조건을 만족하지 않는 경우의 전이 9-6 빛의 흡수 CHAPTER 10. 두 상태 계의 다른 예 10-1 수소 분자 이온 10-2 핵력 10-3 수소 분자 10-4 벤젠 분자 10-5 염료 10-6 자기장 안에 있는 스핀 1/2 입자의 해밀토니안 10-7 자기장 안에서 회전하는 전자 CHAPTER 11. 두 상태 계 더 살펴보기 11-1 파울리 스핀 행렬 11-2 연산자로서의 스핀 행렬 11-3 두 상태 방정식의 해 11-4 광자의 편극 상태 11-5 중성 K-중간자 11-6 N 상태 계로의 일반화 CHAPTER 12. 수소의 초미세 갈라짐 12-1 스핀 1/2짜리 입자가 둘 있는 계의 기반 상태들 12-2 수소의 바닥 상태에 대한 해밀토니안 12-3 에너지 준위 12-4 제만 갈라짐 12-5 자기장 안에서의 상태 12-6 스핀 1의 투영 행렬 CHAPTER 13. 결정 격자 안에서의 전파 13-1 1차원 격자 내 전자의 상태들 13-2 에너지가 정해진 상태들 13-3 시간에 따라 변하는 상태들 13-4 3차원 격자 안의 전자 13-5 결정 안의 다른 상태들 13-6 격자 내 결함에 의한 산란 13-7 격자의 결함에 갇힘 13-8 산란 진폭과 속박 상태들 CHAPTER 14. 반도체 14-1 반도체 안의 전자와 양공 14-2 불순물 반도체 14-3 홀 효과 14-4 반도체 접합 14-5 반도체 접합에서의 정류 14-6 트랜지스터 CHAPTER 15. 독립 입자 근사 15-1 스핀 파 15-2 두 스핀의 파동 15-3 독립적인 입자들 15-4 벤젠 분자 15-5 유기 화학을 더 살펴보기 15-6 근사의 다른 용도 CHAPTER 16. 확률 진폭의 위치에 따른 변화 16-1 선 위에서의 확률 진폭 16-2 파동함수 16-3 운동량이 정해진 상태 16-4 좌표계에서 상태의 규격화 16-5 슈뢰딩거 방정식 16-6 양자화된 에너지 준위 CHAPTER 17. 대칭과 보존 법칙 17-1 대칭 17-2 대칭과 보존 17-3 보존법칙 17-4 편극된 빛 17-5 Λ 입자의 붕괴 17-6 회전 행렬의 요약 CHAPTER 18. 각운동량 18-1 전기 쌍극자 복사 18-2 빛의 산란 18-3 포지트로늄의 소멸 18-4 임의의 스핀에 대한 회전 행렬 18-5 핵 스핀의 측정 18-6 각운동량의 합성 CHAPTER 19. 수소 원자와 주기율표 19-1 수소 원자에 대한 슈뢰딩거 방정식 19-2 구형 대칭인 해 19-3 각분포가 있는 상태 19-4 수소에 대한 일반 해 19-5 수소 파동함수 19-6 주기율표 CHAPTER 20. 연산자 20-1 연산과 연산자 20-2 평균 에너지 20-3 원자의 평균 에너지 20-4 위치 연산자 20-5 운동량 연산자 20-6 각운동량 20-7 평균값의 시간에 따른 변화 CHAPTER 21. 고전적인 상황에서의 슈뢰딩거 방정식: 초전도에 관한 세미나 21-1 자기장이 있을 때의 슈뢰딩거 방정식 21-2 확률의 연속방정식 21-3 두 종류의 운동량 21-4 파동함수의 해석 21-5 초전도 21-6 마이스너 효과 21-7 플럭스의 양자화 21-8 초전도 현상의 동역학 21-9 조셉슨 접합 파인만의 후기 부록 CHAPTER 34. 물질의 자성 34-1 반자성과상자성 34-2 자기 모멘트와 각운동량 34-3 원자 자석의 세차 운동 34-4 반자성 34-5 라모어의 정리 34-6 고전역학으로 반자성이나 상자성을 설명할 수 없는 이유 34-7 양자역학에서의 각운동량 34-8 원자의 자기 에너지 CHAPTER 35. 상자성과 자기 공명 35-1 양자화된 자기 상태 35-2 슈테른-게를라흐의 실험 35-3 라비의 분자 빔 방법 35-4 덩어리 물질의 상자성 35-5 단열 소자 냉각 35-6 핵자기 공명 |
저자 소개2
Richard Phillips Feynman
꾸밈없고 직선적인 미국인 특유의 분위기를 지닌 학자로서 20세기를 살아간 물리학자 가운데 가장 유명한 인물로 손꼽힌다. 리처드 파인만은 1918년 5월 11일 뉴욕시 퀸즈의 작은 마을 파 락어웨이(Far Rockaway)에서 출생하였다. 어렸을 때부터 단편적인 대답보다는 많은 질문을 통해 생각하는 힘을 기를 수 있도록 유도하는 좋은 선생님의 역할을 하셨던 아버지의 영향을 많이 받았다. 어린시절 라디오를 수리하거나 금고와 자물쇠를 여는 일이 취미였으며 드러머, 화가로서의 재능뿐만 아니라 유머와 재치도 출중하였다.
1939년 MIT를 졸업하고 매사추세츠 공과대학과 프린스턴대학교
꾸밈없고 직선적인 미국인 특유의 분위기를 지닌 학자로서 20세기를 살아간 물리학자 가운데 가장 유명한 인물로 손꼽힌다. 리처드 파인만은 1918년 5월 11일 뉴욕시 퀸즈의 작은 마을 파 락어웨이(Far Rockaway)에서 출생하였다. 어렸을 때부터 단편적인 대답보다는 많은 질문을 통해 생각하는 힘을 기를 수 있도록 유도하는 좋은 선생님의 역할을 하셨던 아버지의 영향을 많이 받았다. 어린시절 라디오를 수리하거나 금고와 자물쇠를 여는 일이 취미였으며 드러머, 화가로서의 재능뿐만 아니라 유머와 재치도 출중하였다.
1939년 MIT를 졸업하고 매사추세츠 공과대학과 프린스턴대학교에서 공부한 후 박사학위를 취득하였다. 제2차 세계대전 중에는 원자폭탄 개발계획인 '맨하튼 프로젝트'에 참여하기도 하였다. 전쟁 후인 1945년 코넬대학교에서 이론물리학 조교수로, 1950년 캘리포니아공과대학교 교수로 재직하였다. 그는 1954년 알베르트 아인슈타인상 수상에 이어, 1965년 양자전기역학의 초기공식화에 대한 부정확성을 수정한 연구로 노벨 물리학상을 수상하였다.
파인만이 고안한 파인만 다이어그램은 이후의 이론 물리학에 널리 이용되었으며 20세기 물리학 중 거시적 세계를 아인슈타인이 다루었다면 미시적 세계를 다루는 물리학은 파인만으로 대표될 정도이다. 또한 파인만은 형식과 권위를 거부하고 창조적이면서도 주체적인 사고를 유지한 과학자이며 복잡하고 어려운 과학을 명쾌하게 대중에게 전달하는 과학의 전도사로 더 유명하다. 파인만식 화법이라고까지 불릴 만한 특유의 소탈하고 편안한 목소리로 과학과 사회 그리고 종교의 여러 주제를 쉽게 풀어내는데 탁월한 능력을 보여주었고, 그 어떤 학문적인 이야기도 그의 입을 통해서는 문외한이 알아들을 수 있는 재미있는 이야기가 되었으며 그의 저서가 어려운 물리학을 다루고 있으나 긴 시간에 걸쳐 많은 대중에게 많은 사랑을 받는 이유가 되었다.
그런 그의 경력을 보여주듯 『미스터 파인만!』은 농담과 재미나는 이야기들 속에 과학에 대한 열정과 순수한 정신이 배어 있는 매우 교육적인 책으로 학생과 젊은이들이 공부하는데 또는 세상을 살아가는데 도움이 될 수 있는 이야기들이 담겨 있다. 파인만은 자연과 우주의 아름다움 속에 숨어 있는 복잡한 물리법칙을 독창적인 아이디어와 탁월한 비유로 명쾌하게 풀어내는 마술사다. 번득이는 재치와 날카로운 통찰력, 그리고 탐구를 향한 뜨거운 열정으로 가득한 그의 강의는 관습과 형식주의에 얽매이지 않으려는 그의 인생철학과도 통한다.
『파인만의 여섯가지 물리이야기』와 『파인만의 또 다른 물리 이야기』는 파인만이 캘리포니아 공과대학에서 학부생을 위한 강의(강의록)에서 6가지씩 발췌한 책이다. 그리고 『물리법칙의 특성』은 코넬 대학에서 대중 강의로 쉽고 재미있는 '물리법칙의 특성'에 관한 강의록을 묶은 것으로, 영국 BBC 방송에서도 방영 되어 큰 호응을 얻었으며 학생과 일반인들을 사로잡았다. 이 책에서는 그의 삶 자체에서 우러나온 자유로운 상상력과 창의적인 열정으로 물리학의 난해한 법칙들과 심오한 개념들을 수학용어나 전문용어를 사용하지 않고 가장 일상적인 말로 설명한다. 적절한 비유와 재치 있는 표현을 통해 문제의 핵심을 정확히 집어내고 누구나 경험한 일상적인 것들을 예로 들어 보여줌으로써 일반인들이 쉽게 이해할 수 있도록 하였다.
1963년 워싱턴 대학교에서 강연한 내용을 엮은 『파인만의 과학이란 무엇인가?』는 과학이란 무엇이고 과학적인 사고방식이 사회의 다른 분야에 어떤 영향을 미치는지를 이야기한 책으로, 물리학자 리처드 파인만의 삶과 종교, 정치 그리고 과학에 대한 모든 생각을 가감 없이 담고 있다.
파인만은 스스로 얽매임 없이 자유로이 생각하고 행동했으며, 학생들에게도 학점이나 취직 걱정을 떠나서 뭐든지 각자에게 제일 흥미로운 영역을 파고들라고 강조했다. 자신이 학계의 권위자였음에도 태생적으로 권위를 거부하고 독자적 사고를 추구한 그는, 지식 또는 과학의 불완전함을 자연스럽게 받아들여 무지가 어떻게 중요한 역할을 하는지를 깊이 꿰뚫어 보고 있었다. 1988년 오랜 암 투병 끝에 세상을 떠났으며, 칼텍에서 열린 추도식에는 많은 사람이 참석하여 그의 죽음을 애도했다.
1939년 MIT를 졸업하고 매사추세츠 공과대학과 프린스턴대학교에서 공부한 후 박사학위를 취득하였다. 제2차 세계대전 중에는 원자폭탄 개발계획인 '맨하튼 프로젝트'에 참여하기도 하였다. 전쟁 후인 1945년 코넬대학교에서 이론물리학 조교수로, 1950년 캘리포니아공과대학교 교수로 재직하였다. 그는 1954년 알베르트 아인슈타인상 수상에 이어, 1965년 양자전기역학의 초기공식화에 대한 부정확성을 수정한 연구로 노벨 물리학상을 수상하였다.
파인만이 고안한 파인만 다이어그램은 이후의 이론 물리학에 널리 이용되었으며 20세기 물리학 중 거시적 세계를 아인슈타인이 다루었다면 미시적 세계를 다루는 물리학은 파인만으로 대표될 정도이다. 또한 파인만은 형식과 권위를 거부하고 창조적이면서도 주체적인 사고를 유지한 과학자이며 복잡하고 어려운 과학을 명쾌하게 대중에게 전달하는 과학의 전도사로 더 유명하다. 파인만식 화법이라고까지 불릴 만한 특유의 소탈하고 편안한 목소리로 과학과 사회 그리고 종교의 여러 주제를 쉽게 풀어내는데 탁월한 능력을 보여주었고, 그 어떤 학문적인 이야기도 그의 입을 통해서는 문외한이 알아들을 수 있는 재미있는 이야기가 되었으며 그의 저서가 어려운 물리학을 다루고 있으나 긴 시간에 걸쳐 많은 대중에게 많은 사랑을 받는 이유가 되었다.
그런 그의 경력을 보여주듯 『미스터 파인만!』은 농담과 재미나는 이야기들 속에 과학에 대한 열정과 순수한 정신이 배어 있는 매우 교육적인 책으로 학생과 젊은이들이 공부하는데 또는 세상을 살아가는데 도움이 될 수 있는 이야기들이 담겨 있다. 파인만은 자연과 우주의 아름다움 속에 숨어 있는 복잡한 물리법칙을 독창적인 아이디어와 탁월한 비유로 명쾌하게 풀어내는 마술사다. 번득이는 재치와 날카로운 통찰력, 그리고 탐구를 향한 뜨거운 열정으로 가득한 그의 강의는 관습과 형식주의에 얽매이지 않으려는 그의 인생철학과도 통한다.
『파인만의 여섯가지 물리이야기』와 『파인만의 또 다른 물리 이야기』는 파인만이 캘리포니아 공과대학에서 학부생을 위한 강의(강의록)에서 6가지씩 발췌한 책이다. 그리고 『물리법칙의 특성』은 코넬 대학에서 대중 강의로 쉽고 재미있는 '물리법칙의 특성'에 관한 강의록을 묶은 것으로, 영국 BBC 방송에서도 방영 되어 큰 호응을 얻었으며 학생과 일반인들을 사로잡았다. 이 책에서는 그의 삶 자체에서 우러나온 자유로운 상상력과 창의적인 열정으로 물리학의 난해한 법칙들과 심오한 개념들을 수학용어나 전문용어를 사용하지 않고 가장 일상적인 말로 설명한다. 적절한 비유와 재치 있는 표현을 통해 문제의 핵심을 정확히 집어내고 누구나 경험한 일상적인 것들을 예로 들어 보여줌으로써 일반인들이 쉽게 이해할 수 있도록 하였다.
1963년 워싱턴 대학교에서 강연한 내용을 엮은 『파인만의 과학이란 무엇인가?』는 과학이란 무엇이고 과학적인 사고방식이 사회의 다른 분야에 어떤 영향을 미치는지를 이야기한 책으로, 물리학자 리처드 파인만의 삶과 종교, 정치 그리고 과학에 대한 모든 생각을 가감 없이 담고 있다.
파인만은 스스로 얽매임 없이 자유로이 생각하고 행동했으며, 학생들에게도 학점이나 취직 걱정을 떠나서 뭐든지 각자에게 제일 흥미로운 영역을 파고들라고 강조했다. 자신이 학계의 권위자였음에도 태생적으로 권위를 거부하고 독자적 사고를 추구한 그는, 지식 또는 과학의 불완전함을 자연스럽게 받아들여 무지가 어떻게 중요한 역할을 하는지를 깊이 꿰뚫어 보고 있었다. 1988년 오랜 암 투병 끝에 세상을 떠났으며, 칼텍에서 열린 추도식에는 많은 사람이 참석하여 그의 죽음을 애도했다.
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鄭在勝
KAIST에서 물리학으로 학사, 석사, 박사 학위를 받았다. 예일대학교 의과대학 정신과 박사후 연구원, 고려대학교 물리학과 연구교수, 컬럼비아대학교 의과대학 정신과 조교수를 거쳐, KAIST 뇌인지과학과 교수와 융합인재학부 학부장을 맡고 있다. 주된 연구 주제는 의사 결정의 신경 과학, 뇌-로봇 인터페이스, 정신 질환의 대뇌 모델링, 대뇌 기반 인공 지능이며, 다보스 포럼 ‘2009 차세대 글로벌 리더’, ‘대한민국 근정포장’을 수상했다. 저서로 《정재승의 과학 콘서트》(2001), 《열두 발자국》(2018) 등이 있다.
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역자 : 정무광
캘리포니아 공과대학(칼텍)에서 물리학 학사, 컬럼비아대학교 천문학 석박사 학위를 마치고, 현재 프린스턴대학교 천체물리학과 박사후 연구원으로 있다. 어릴 적부터 파인만을 동경해서『파인만의 물리학 강의』등 파인만의 저서와 관련 서적을 읽으며 물리학을 배웠다.『우주와 인간 사이에 질문을 던지다』와『별빛으로 우주를 엿보다』를 공동으로 저술했고,『파인만의 과학이란 무엇인가?』를 공동 번역했다.
역자 : 김충구
서울대학교 전기공학부에서 학사를 마쳤다. 고등학교 시절부터 간직해 온 물리에 대한 욕심을 버리지 못하여 서울대학교 물리학과에서 석사과정을 마치고 현재 코넬대학교 물리학과 박사과정에 재학 중이다. 학술적인 주제라면 가리지 않고 관심을 두는 잡식형으로, 앎의 즐거움을 추구하고 타인과 공유하는 행위를 삶의 중요한 부분으로 여긴다.
품목정보
- 발행일
- 2009년 05월 12일
- 쪽수, 무게, 크기
- 512쪽 | 1560g | 210*270*35mm
- ISBN13
- 9788961390248
책 속으로
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무언가를 ‘이해한다’는 것의 진정한 의미는 무엇인가? 이 우주의 진행방식을 하나의 체스게임에 비유해 보자. 그렇다면 이 체스게임의 규칙은 신이 정한 것이며, 우리는 게임을 관람하는 관객에 불과하다. 그것도 규칙을 제대로 이해하지 못한 채로 구경할 수밖에 없는 딱한 관객인 것이다. 물론 충분한 시간을 두고 지켜본다면 몇 가지 규칙 정도는 알아낼 수도 있다. 체스게임이 성립되기 위해 반드시 요구되는 기본 규칙들 - 이것이 바로 기초 물리학이다. 그런데 체스에 사용되는 말의 움직임이 워낙 복잡한데다가 인간의 지성은 명백한 한계가 있기 때문에 모든 규칙을 다 알고 있다 해도 특정한 움직임이 왜 행해졌는지를 전혀 이해하지 못할 수도 있다. 자연계에서도 사정은 마찬가지다. 난이도가 훨씬 높은 것뿐이다. 우리가 열심히 노력하면 그 복잡하고 어려운 규칙들을 모두 알아낼 수도 있을 것이다. 규칙을 모두 알아내는 것도 문제지만, 알아낸 규칙으로 설명할 수 있는 현상이 극히 한정되어 있다는 것도 커다란 장애이다. 거의 모든 상황들이 끔찍하게 복잡하여 게임의 진행 양상을 따라가기가 벅찰 뿐만 아니라, 다음에 벌어질 상황을 예측하기도 쉽지 않기 때문이다. 따라서 우리는 ‘게임의 규칙’이라는 지극히 기본적인 질문에 집중할 수밖에 없다. 규칙을 모두 이해한다면 그것은 곧 이 세계를 이해하는 것이다. 이것이 바로 우리가 말하는 ‘이해의 참뜻’이다.
- ‘이해한다’는 것의 의미를 설명하는 본문 중에서 일반인들은 과학적 상상력의 의미를 잘 이해하지 못한다. 그들은 다음과 같은 질문을 던지면서 과학자의 상상력을 테스트하려고 한다. “여기 어떤 특정 상황에 처해 있는 한 사람의 모습이 그림으로 제시되어 있다. 이 그림을 보고, 잠시 후에 어떤 일이 일어날지 상상해 보라.” 그런데 내가 “이것만으로는 상상할 수 없다”고 대답하면, 그들은 우리의 상상력이 빈약하다고 생각할 것이다. 그들은 과학적 상상력이 “기존의 물리 법칙들과 상충되지 않는 범위 내에서만 허용된다”는 사실을 간과하고 있는 것이다. 전기장이나 전자기파는 마음대로 상상력을 발휘하여 만들어 낼 수 있는 개념이 아니다. 그 상상은 이미 알려져 있는 다른 물리 법칙과 모순되지 않아야 한다. 이미 확립된 자연의 법칙에 위배되는 것이라면, “과학적으로 상상해 보라”고 아무리 다그쳐도 소용없다. 물리학자들의 상상은 흔히 말하는 상상과 그 성질이 전혀 다르다. 그들은 들어 본 적도 없고, 본 적도 없는 것들을 상상해야 한다. 뿐만 아니라, 과학적 상상은 매우 엄격한 검증을 거쳐야 한다. 상상의 세계가 제아무리 멋지고 그럴듯하다 해도, 이미 알려져 있는 자연의 법칙에 부합되지 않으면 아무런 소용이 없다. 그 많은 법칙들과 조화를 이루면서 새로운 무언가를 창조한다는 것은 결코 쉬운 일이 아니다. - 과학적 상상력을 설명하는 본문 중에서 --- 본문 중에서 |
관련 자료
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역자 후기
파인만의 동료이며 이 강의록의 공동저자이기도 한 매튜 샌즈는 1961년 파인만을 찾아가서 물리학 개론을 가르치도록 설득하기 위해 이렇게 이야기했다고 합니다. “이봐, 자네는 자연을 이해하기 위해 인생의 40년을 바치지 않았나. 이제 그 모든 것을 하나로 정리해서 다음 세대의 과학자들에게 건네줄 기회가 생긴 걸세.” 반세기가 지난 오늘날,『파인만의 물리학 강의』는 전 세계에서 물리학을 배우는 학생들의 필독서가 되었습니다. 매 강의마다 파인만은 깔끔한 논리 전개와 깊은 통찰력을 통해 그 분야의 대가만이 풀어낼 수 있는 경지를 유감없이 보여 줍니다. 그중에서도 3권에 수록된 양자역학 부분은 더욱 특별한데, 당시 대학원 과정에서만 나오던 주제를 학부생을 위한 개론 수업에서 가르친 첫 시도였을 뿐 아니라 물리학 중에서도 양자(전기)역학이 그의 전공분야이기 때문입니다. 대학에서의 양자역학 강의는 보통 슈뢰딩거 방정식을 배운 후에 몇 가지 간단한 경우의 해를 구하는 순서로 진행됩니다. 그 과정에서 계산방법만 배운 채 결과가 갖는 의미를 정확히 파악하지 못하는 학생들을 흔히 보게 됩니다. 이 책에서 파인만은 반대 순서로 논리를 펼칩니다. 초반부 강의는 미시세계의 특이한 행동방식을 잘 보여 주는 슬릿 실험 장치를 여러 번 활용하여 양자역학을 먼저 개념적으로 이해할 수 있도록 친절히 이끌어 줍니다. 입자가 가능한 모든 경로를 거쳐 갈 경우를 더해야 한다는 경로합의 아이디어(이는 파인만이 양자전기역학(QED)에 공헌한 주요 업적이기도 합니다)를 통해 여러 중요한 특징을 설명한 다음, 중반부에 가서야 슈뢰딩거 방정식을 보여 주고 그 의미를 탐색합니다. 그리고 후반부에서는 반도체와 트랜지스터, 초전도 현상 등 우리 생활과 밀접한 예를 통해 양자역학의 응용방식을 살펴봅니다. 난해한 개념을 핵심만 간추려서 자연에 존재하는 풍부한 사례에 적용하는 파인만의 능수능란한 안내를 따라 긴 강의를 함께하면서 여러분도 지난 몇십 년간 전 세계의 수많은 독자들을 사로잡은 경이로운 마법을 체험하셨으리라 믿습니다. 아울러 양자역학이 결코 물리학자들만의 것이 아니며 누구나 접할 수 있는 영역에 존재하는 학문임을 깨달으셨을 겁니다. 지금도 캘리포니아 공과대학(Caltech)에서는 학생들에게 양자역학을 필수 과목으로 가르치고 있습니다. 이는 고전적인 결정론을 송두리째 버려야 했던 20세기 초의 철학적 혼란을 이해하고 양자역학의 확률론적 사고를 받아들이는 것이 현대 사회에서 지성인의 사상에 중요한 토대가 된다고 보기 때문일 것입니다. 한 권의 책은 징검다리에 놓인 돌 하나와 같습니다. 누군가가 놓은 돌을 밟고 올라서서 그다음 돌을 이어 놓는 것이 곧 학문이 발전하는 과정이니 말입니다. 그렇기에 외국의 명저를 우리말로 번역하여 소개하는 일은 더 많은 이들이 더 많은 돌을 놓기 위한 초석이자, 책임감을 갖고 정성을 들여 임해야 하는 막중한 작업입니다. 역자로서 많은 노력을 기울였지만 부족한 점도 분명히 있을 것입니다. 다만 파인만과 한국의 독자들 사이에 다리를 놓는 과정에서 원저자의 명성에 누가 되지 않았기를 바랍니다. 파인만의 양자물리 강의록이 출간된 지 40년이 지나서야 한국 독자들에게 우리말로 전달된다는 사실이 한편으로는 안타깝지만, 전문 과학서에 목마른 많은 이들에게 한 줄기 단비가 되어 더 큰 열매를 맺기를 기대해 봅니다. |
출판사 리뷰
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『파인만의 물리학 강의』에 대하여
1957년 10월 4일, 당시 소련은 인류 최초로 인공위성 스푸트니크 1호 발사에 성공했다. 이에 경제 및 과학기술이 훨씬 앞서 있던 미국은 큰 충격을 받았다. 첨단 과학의 상징이라 할 수 있는 인공위성 발사에서 유리한 위치를 선점하지 못한 미국은 기초 과학 육성의 필요성을 절감하고 대대적인 교육 개혁에 착수한다. 이에 아이젠하워 대통령은 대국민 성명을 발표하고 나사(NASA)를 설립하였으며, 특히 수학과 과학 교육시스템을 혁신하는 데 총력을 기울였다. 미국 전역에서 교육 개혁이 활발히 진행되는 가운데 캘리포니아 공과대학(칼텍)에서는 새로운 교과과정, 새로운 방식의 물리학 강의가 시도되었다. 이 강의는 대학 차원에서 처음부터 녹취되고 기록되었는데, 이를 정리하여 출간한 책이 바로 『파인만의 물리학 강의』이다. 파인만 교수가 굳이 칼텍 1, 2학년생을 위한 기초 물리학 강의를 시작한 데는 나름의 이유가 있었다. 대학에 오기 전까지만 하더라도 똑똑하기로 소문났던 학생들이 정작 대학에 들어와서 재미없고 딱딱한 물리학 수업을 받다가 어느새 ‘바보’가 되어 가고 있었던 것이다. 이를 안타까워한 파인만은 “학생들을 구제하기 위해” 팔을 걷어붙였고, 이제는 전설로 일컬어지는 물리학 강의를 시작했다. 강의의 관건은 “학생들의 관심을 어떻게 물리학으로 끌어모으느냐”였고, 파인만이 택한 해결책은 “물리학이 얼마나 재미있는지 보여 주겠다!”는 것이었다. 지난 40년 동안 한 번도 절판되지 않은 『파인만의 물리학 강의』는 수많은 학생들과 교사들뿐 아니라 물리학자들에게도 영감을 주었고 아이디어와 토론의 장을 마련해 주었다. 파인만 자신도 여기에서 영감을 얻었을 정도이다. 파인만의 위대한 업적은 모든 것을 새롭고 신선한 시각에서 보았다는 것을 넘어선다. 파인만은 단지 위대한 교사 정도가 아니라 교사들의 위대한 교사였다. 파인만도 자신의 물리학에 대한 공헌은 표류할 수도 있는 양자전기역학이나 다른 이론이 아니라 자신의 강의가 될 것이라고 했다. 『파인만의 물리학 강의』는 자연현상을 이해하는 도구로서 물리학이 필수적이라는 인식에서 시작했기 때문에 “물리의 숨은 묘미”를 흠뻑 느낄 수 있는 책이다. 영어 원서로만 파인만의 강의를 즐겨야 했던 독자들과 파인만 강의의 정수를 제대로 느껴 보고 싶은 독자들, 그리고 물리를 좋아하지만 물리학도로서의 길을 망설이고 있는 많은 젊은 인재들에게 “과학은 즐거운 장난”이라는 파인만의 자신에 찬 목소리를 들려주고자 한다. 학생들뿐만 아니라 이미 자신의 분야에서 학문적 성과를 이뤄 낸 교수들에게까지도 여전히 수많은 영감을 불러일으킨다는『파인만의 물리학 강의』를 통해 물리 붐이 다시 한 번 일어나길 기대해 본다. 『파인만의 물리학 강의』의 구성 파인만의 전설적인 강의가 책으로 나온 지 이미 40년 이상이 지나면서 물리적 세계에 대한 우리의 이해에는 많은 변화가 있었지만,『파인만의 물리학 강의』는 그러한 세파를 견뎌 냈다. 물리학자 파인만의 진면목은 바로 이 강의록에서 나온다고 해도 과언이 아니다. 사물의 이치를 꿰뚫는 견고한 사유의 힘과 어느 누구도 흉내 낼 수 없는 독창적인 문제 해결 방식이 바로 이 책에서 마침내 빛을 발한다. 파인만 특유의 물리적 통찰과 교수법 덕분에 처음 출간되었던 당시와 마찬가지로 오늘날에도 위력적이다. 이토록 오랫동안 광범위한 영향을 끼친 물리학 책은 아마 없을 것이다. 『파인만의 물리학 강의』시리즈는 모두 네 권으로 이루어져 있다. 그중 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ권은 파인만이 1961년 가을부터 1963년 5월까지 캘리포니아 공과대학에서 진행한 강의를 로버트 레이턴과 매슈 샌즈가 정리해서 글로 옮긴 것이다. 이것이 1963년 『파인만의 물리학 강의』라는 제목으로 출간되었다. Ⅰ권은 ‘일반 물리학’을 파인만 특유의 설명으로 재구성한 것으로 역학, 복사, 열을 다룬다. 전자기학과 물성을 다루는 Ⅱ권은 여타 전자기학 책에서는 찾아볼 수 없는 깊이 있는 내용이 돋보이며, 파인만 스스로도 강의록 곳곳에서 상당한 자부심을 드러낸다. 그리고 이번에 새롭게 출간된 Ⅲ권은 파인만의 전공 분야라 할 수 있는 양자역학을 다루며, 누구도 흉내 낼 수 없는 독창적인 설명으로 양자역학의 핵심을 보여 주는 보석 같은 책으로 평가받고 있다. 『파인만의 물리학 길리잡이』는 강의에 딸린 부록으로, 파인만의 문제 풀이에 대한 세 번의 강의와 관성 유도에 대한 한 번의 강의, 그리고 파인만의 동료인 로버트 레이턴과 로쿠스 포크트가 마련한 문제와 해답으로 구성되어 있다. 파인만의 강의에 매료되었던 마이클 고틀리브와 랠프 레이턴이 강의록에 누락된 네 차례의 강의와 음성 녹음, 그리고 사진 등을 찾아 복원하는 데 성공하여 탄생한 책으로, 기존의 전설적인 강의록을 보충하기에 부족함이 없는 훌륭한 참고서이다. |
