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물질의 물리학 고대 그리스의 4원소설에서 양자과학 시대 위상물질까지

한정훈 지음 | 김영사 | 2020년 09월 25일 출간
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ISBN 9788934920106(8934920106)
쪽수 300쪽
크기 151 * 215 * 24 mm /509g 판형알림

책소개

이 책이 속한 분야

이 책의 주제어

“모든 물질은 양자 물질이다. 우리 몸과 빛조차도!”

현대물리학의 가장 큰 분야, 응집물질물리학을 소개하는 최초의 교양서
탁월한 스토리텔링과 비유로 이해하는 양자 물질의 역사

질량은 어떻게 생겨나는가? 빛도 물질인가? 자석은 왜 자석인가? 왜 어떤 물질은 전기를 통하고 다른 물질은 그러지 못하는가? 2차원, 1차원 물질도 있는가? 도대체 ‘물질’이란 무엇인가? 『물질의 물리학』은 물리학의 근원적인 질문들을 탐구해가는 과정에서 발견된 그래핀, 초전도체, 양자 홀 물질, 위상 물질 등 기묘한 물질들의 세계를 탁월한 스토리텔링과 독창적인 비유로 직관적이고도 자세하게 풀어낸 책이다.

총 아홉 개의 장으로 구성된 이 책은 1장 ’최초의 물질 이론‘에서는 4원소설로 대표되는 고대 그리스의 물질관과 현대의 양자역학적 물질관을 비교, 소개한다. 2장 ’꼬인 원자‘에서는 양자역학이 탄생하기 직전 유행했던 흥미로운 원자론을 소개하며 3장 ’파울리 호텔‘에서는 물질을 호텔에 비유하여 양자역학적으로 물질을 구분하는 방법을 4장 ’차가워야 양자답다‘에서는 저온 물리학의 개척자 카메를링 오너스를 소개한다. 5장 장 ’빛도 물질이다‘에서는 빛과 물질은 서로 다른 대상이란 통념이 어떻게 깨졌는지 서술하고 6장에서는 위상수학적 물질인 양자 홀 물질의 발견과 이론의 발전을 7장에서는 그래핀 과학자 김필립 교수 이야기를 개인적인 관점에서 다룬다. 8장 ’양자 자석‘에서는 자석에 대한 양자역학적 이해와 응용의 역사를 다룬다. 마지막 9장 ’위상 물질 시대‘에서는 현재 진행 중인 첨단 양자 물질 물리학 분야를 소개한다.

북소믈리에 한마디!

저자는 이 책에서 고대 그리스의 4원소설에서부터 양자과학 시대의 위상 물질에 이르는 ‘물질’의 역사를 물리학자들의 삶과 당시의 시대 배경, 자신의 경험을 씨실과 날실로 엮어 흥미롭게 소개하고 있다. 현대물리학에서 가장 많은 과학자들이 다루는 대상은 ‘물질’(응집물질물리학)인데 국내 물리학 교양서 대부분은 ‘우주’(천체물리학)와 ‘입자’(입자물리학)가 차지하고 있는 현실에서, 현대물리학의 최신 흐름에 목말라 했던 독자들에게 이 책은 가뭄의 단비와 같은 책이 될 것이다.

목차

추천의 글
머리말

1. 최초의 물질 이론
내 별명은 헬로 / 그리스의 자연철학자: 엠페도클레스, 데모크리토스 / 플라톤의 티마이오스 / 부분과 전체 / 현대 물질 이론 / 30년 후
2. 꼬인 원자
헬름홀츠 / 소용돌이 / 소용돌이 원자론 / 위상 원자 이론의 몰락, 부활, 몰락, 그리고…
3. 파울리 호텔
배타적 전자 / 물질의 분류 / 제이만, 로런츠, 파울리 / 전자의 사회학 / 블로흐의 증명
4. 차가워야 양자답다
절대영도의 세계 / 오너스의 냉장고 / 양자다운, 너무나 양자다운 / 초전도체와 힉스 입자 / 두 종류의 액체헬륨 / 과학적 낙수 효과
5. 빛도 물질이다
그때는 틀리고 지금은 맞다 / 빛에 대한 공학적 접근: 빛을 나누는 장치 / 빛은 파동이다: 맥스웰의 대발견 / 빛도 입자다! 난로와 전자레인지의 교훈 / 파동의 물질성, 물질의 파동성 / 아인슈타인이 '놓친' 노벨상
6. 양자 홀 물질
전자를 움직이는 힘: 전기력과 자기력 / 맥스웰의 실수, 홀의 발견 / 가장 얇은 금속 / 클리칭의 우연한 발견 / 시애틀, 위상 숫자
7. 그래핀
선배 / 2차원 물질 / 탄소 물질 / 그래핀 발견 / 상대론적 전자계 / 호프스태터 나비 / 놓친 기회, 새로운 기회
8. 양자 자석
입자는 자석이다 / 자석은 정보다 / 위상 자석 / 차원의 반전 / 땅콩 크기만한
9. 위상 물질 시대
샤모니의 추억 / 위상이란 이름 / 제3의 고체 / 양자 스핀 홀 효과 / 짝수 절연체, 홀수 절연체 / 상대론적 금속

꼬리말
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추천사

김민형(워릭대학교 수학과 및 수학대중교육 석좌교수)

위상수학은 모양 공부의 가장 근본적인 분야로, 직관에 가까운 그림들로 시작해서 가장 추상적인 개념에 이르기까지 수학의 모든 영역에서 깊디깊은 핵심을 꿰뚫고 지나간다. 수학자들조차 어렵게 느끼는 위상수학이 저에너지 물리학, 즉... 더보기

김필립(하버드대학교 물리학과 교수)

양자 물질 연구는 지난 100여 년간 물리학 발전의 최전선에 있어왔다. 현대의 많은 응용 분야가 그 기반을 양자 물질에 두고 있다. 《물질의 물리학》은 양자 물질 연구의 역사, 물질의 기원에 대한 탐구를 최근의 연구 성과까지... 더보기

염한웅(포항공과대학교 물리학과 교수, 국가과학기술자문회의 부의장)

양자물리학의 태동 이래 약 110년 정도가 지난 지금 양자물리학이 인류에게 가져온 변화는 핵폭탄과 핵에너지를 비롯해 실로 막대하다. 양자물리학 없이는 우주의 생성과 진화를 이해할 수 없고, 우리 주변의 모든 전자소자도 작동시... 더보기

이상욱(한양대학교 과학철학 교수)

사람들은 흔히 마음의 신비로움에 대해 말하곤 한다. 하지만 내게는 물질의 본성이 더욱 매혹적이면서 동시에 까다로운 주제다. 특히 현대 물리학의 근간 이론인 양자물리학이 우주를 구성하는 물질을 어떻게 설명하는지를 비전공자에게 ... 더보기

책 속으로

나는 이론물리학자다. 새로운 물리 이론을 만들어 논문을 쓰는 게 내 일이다. 논문을 왜 쓰는가? 승진, 인정, 명성 등 여러 가지 현실적인 이유를 들 수 있지만, 가장 원초적인 이유는 남들과 공유하고 싶은 나만의 이야기가 있기 때문이다. 그런데 여기서 말하는 남들이란 나와 같은 분야에서 일하는 다른 연구자들이다. 대상이 좁을 수밖에 없다. 전 세계를 다 훑어봐도, 내가 반년 동안 온 힘을 기울여 완성한 논문을 읽고 관심을 가질 만한 사람은 겨우 스무 명 남짓하다.
그 동기만을 놓고 보면, 대중을 향한 책 쓰기도 논문 쓰기와 다르지... 더보기

출판사 서평

“모든 물질은 양자 물질이다. 우리 몸과 빛조차도!”
현대물리학의 가장 큰 분야, 응집물질물리학을 소개하는 최초의 교양서!
★★★김민형, 김필립, 염한웅, 이상욱 교수 추천

현대물리학에서 가장 큰 분과인 응집물질물리학을 대중에게 소개하는 책. ‘응집물질’이란 말 그대로 액체나 고체처럼 입자 간 상호작용이 강한 물질로, 반도체, 금속, 자석, 초전도체 등 우리가 사는 세상에서 가장 흔한 형태의 물질이다. 한국물리학회 회원 중 약 4분의 1, 미국물리학회 회원 중 약 3분의 1이 응집물질물리학 연구를 하고 있다. 이 정도면 ‘... 더보기

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  •    처음으로 느껴본 물리학에 대한 흥미, <물질의 물리학>을 읽고    학창 시절 과학 원리들을 이해하는데 줄곧 어려움을 겪었던 나로서 과학 관련 도서를 읽는 것은 항상 막연한 두려움을 동반했다. 특히 나는 물리를 나의 이해 범위를 넘어선 분야라고 단정지었었다. 이러한 내가 <물질의 물리학>이라는 책에 관심을 갖게 된 경위는 두가지였다. 나는 물질 문화가 사람만큼이나 삶에 지대한 영향을 끼치고 있다고 생각하는데, 이 책이 우리의 삶을 둘러싸고 있는 물질에 대한 물... 더보기
  • 물질의 물리학 sh**sc21c | 2020-10-29 | 추천: 0 | 5점 만점에 5점
    누군가 전공을 묻는다면 이 책<물질의 물리학>을 선물할 예정이라 말하는 저자 한정훈은 양자 자성체, 양자 스핀계 이론을 주로 연구하며 성균관대학교에 재직 중이다. 학창 시절에도 어려웠고, 지금도 난해한 것들 중 하나가 물리학이다. 이 책은 물리학에 관한 책이다. 그것도 양자역학에 관한 책이다. 그런 책을 선물하고 싶다니 네이처에 논문이 실린 물리학자 다운 생각인 것 같다. 그런데 이 책은 물리학을 전혀 모르는 이들에게도 좋은 선물이 될 좋은 책이다. ... 더보기
  • 과탐 중 물리를 제일 못했던 물리 바보는 나이가 들어 물리책을 읽겠다고 선언합니다. 왜? 나도 좀 배워보고 싶었다. 그래서 과감히 이 책을 선택했다. 그런데 표지가 이렇게 예쁠 줄은... 빛에 따라 반사되는 색이 너무 영롱하다. 분명 한 교수님은 "우주에는 단 한 종류의 전자, 단 한 종류의 양성자, 중성자밖에 없다'고 하셨는데 ㅋㅋㅋ (무슨 맥락 없는 소리ㅠㅠ) <<현대물리학의 가장 큰 분야, ... 더보기
  • 위상물리학 콘서트 ne**dy | 2020-10-27 | 추천: 0 | 5점 만점에 5점
    내가 과학책을 즐겨 읽는 이유 중 하나는 칼 세이건 등의 과학저술가들이 말한 과학은 "과학적으로 생각하는 태도" 를 기반으로 하는  사람들이 쓴 책이기 때문이다. 가설을 제기하고, 논반하고, 재정리하며 정립되는 과학의 이론들 그 과정자체가 합리적으로 생각하는 태도 그 자체이기 때문이다. 물론, 고차원적인 이론에 대해서는 전문가들이 말하는 바를 보고 " 그렇구나 수준 정도로"  이해하지만, 가설이 논박당하면서 정립되는 치열한 과정은 항상 경이롭다. 그래서 ... 더보기
  • '모든 물질은 양자 물질이다.'라는 명제를 바탕으로 쓰인 책 <물질의 물리학>. 양자라는 개념이 들어가면 뭔가 어렵고 낯설게 느껴져요. 이 책은 전문가들끼리 하는 말만으로는 헤매기 일쑤지만, 과학에 관심은 있는 일반인들을 위해 친절히 풀어쓴 책입니다. 2016년 노벨물리학상의 수상 업적은 '위상 물리학 이론'이었습니다. 수상자 중 한 명인 데이비드 사울레스를 지도교수로 뒀던 경험이 있는 한정훈 저자는 당시 대중에게 이 개념을 소개하는 일이 무척 어려웠었다고 토로하는데요. 30여 년의 연구 경험과 수년간의 대중강연과 글쓰... 더보기

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