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스핀 파울리, 배타 원리 그리고 진짜 양자역학

이강영 지음 | 계단 | 2018년 01월 02일 출간
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  • 플랫월렛 3종
    2019.10.25 ~ 2019.11.24
상품상세정보
ISBN 9788998243081(8998243083)
쪽수 448쪽
크기 152 * 216 * 33 mm /751g 판형알림

책소개

이 책이 속한 분야

고전역학으로는 설명할 수도 이해할 수도 없는 진짜 양자역학, 스핀!
화가가 선과 색으로 세상을 그리고 음악가가 소리로 우주를 표현하듯, 물리학자는 물리학 법칙을 통해 세계를 건설한다. 이 세상을 지금 우리가 보는 모습으로 만드는 물리학 법칙은 무엇일까? 우주를 가장 근본적인 수준에서 설명하는 이론은 양자역학이다. 그 중에서도 물질의 단단함, 원자의 주기율표, 그리고 모든 화학 법칙의 기초가 되어 세상을 이런 모습으로 만들어주는 원리는 오스트리아 출신 물리학자 볼프강 파울리가 제창한 배타 원리다. 배타 원리는 현대 과학에 원자가 등장한 이후 밝혀진 원자의 성질과 원자의 모습을 한 줄로 요약한 원리라고 할 수 있다.
배타 원리의 물리학적 근거를 제공해주는 개념은 전자의 스핀이다. 스핀은 질량과 함께 물질이 가지고 있는 가장 근본적인 성질이지만, 우리의 일상적인 감각으로는 경험하지 못하는 물리량이다. 그래서 스핀이란 개념은, 전자란 정말로 고전역학으로는 설명할 수도 이해할 수도 없는 양자역학적 존재라는 것을 말해준다. 양자역학은 우리의 감각으로는 느끼기 어렵고 수학을 통해서만 이해할 수 있다. 하지만 이 책에서는 양자역학의 건설자 중 한 사람이며 배타 원리를 발견한 파울리를 주인공으로 배타 원리와 스핀에 대해서 알아봄으로써 양자역학을 조금이나마 더 진하게 맛보고자 한다.

저자소개

저자가 속한 분야

저자 이강영은 경상대학교 물리교육과 교수로, 깊이 있고 반듯한 과학 칼럼과 저술로 독자들로부터 열렬한 지지를 받고 있다. 서울대학교 물리학과를 졸업하고 KAIST에서 입자물리학으로 석사와 박사 학위를 받았다. 박사 과정 중이던 1993년 CERN에서 1년간 머물렀고, 1996년 힉스 입자를 비롯한 기본 입자 사이의 대칭성을 주제로 박사 학위를 받았다. 서울대학교 이론물리학 연구센터, 연세대학교 자연과학 연구소, 고등과학원 등에서 연구했고, KAIST, 고려대학교, 건국대학교 물리학과의 연구교수를 지냈다. 저서로는 한국출판문화상 저술상을 받은 《LHC, 현대물리학의 최전선》과 《보이지 않는 세계》, 《불멸의 원자》가 있다.

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목차

01 물리학의 양심
파울리 가家 연대기 / 에른스트 마흐, 세기말 빈 / 빈의 신동 / 뮌헨대학 이론물리학 연구소 / 뮌헨의 젊은 대가 / 괴팅겐의 파울리 박사

02 원자와 빛의 노래
원자, 개념에서 실체로 / 분광학, 원자의 빛 / 제이만 효과, 빛과 자성 / 전자, 전기의 알갱이 / 러더퍼드 원자 속을 들여다보다 / 닐스 보어 생각하다 / 수소 원자의 양자론

03 숫자, 이론, 그리고 주기율표
보어 모형의 성공 - 피커링 계열 - 모즐리의 X선 스펙트럼 - 프랑크-헤르츠 실험 / 코펜하겐의 새 연구소 / 조머펠트의 새로운 숫자들 / 보어 축제 / 슈테른-게를라흐 실험 / 주기율표 / 보어-조머펠트 이론의 한계

04 배타 원리와 스핀
배타 원리의 탄생 / 레이든 대학 / 에렌페스트 / 호우트스미트와 울렌벡 / 크로니히 / 스핀! / 토머스 인수

05 양자역학을 들고 온 세 전령
하이젠베르크 / 슈뢰딩거 / 디랙 / 양자역학적 스핀 이론 / 슈테른-게를라흐 실험의 재해석

06 같음, 스핀, 그리고 통계법
엔리코 페르미 / 두 입자가 똑같다면 / 보즈와 아인슈타인 / 페르미-디랙 대 보즈-아인슈타인 / 디랙 방정식 / 빛의 스핀 / 어떤 통계법이 옳은가 / 디랙의 바다 / 스핀-통계 정리

07 다른 방향에서 보기
스핀 다시 보기 / 자성 / 스핀트로닉스 / 양성자의 스핀 / 핵 자기 공명 / 배타 원리 다시 보기

에필로그 파울리의 초상
참고 자료
그림 출처
찾아보기

책 속으로

그러나 보어는 뭐가 어쨌든 러더퍼드의 원자는 옳은 것이므로, 이를 설명하지 못하는 역학이 뭔가 부족한 점이 있다, 우리는 아직 원자의 구조를 설명하는 방법을 모르고 있다고 생각했다. 따라서 지금까지 알고 있던 역학과 전자기학을 넘어서는 원리를 찾아야 한다. 진짜 옳은 것과 해결해야 하는 부분을 구별해내는 눈, 이것이야말로 새로운 일을 해내는 사람들이 가지는 진정한 능력이다. 에테르와 빛의 문제를 생각하면서, 맥스웰 방정식은 어쨌든 옳고 시간과 공간 쪽을 다시 생각해봐야 한다는 것을 파악해서 특수 상대성 이론을 만들어낸 아인슈타인도 ... 더보기

출판사 서평

배타 원리와 스핀이 만들어낸 진짜 양자역학,
네 개의 숫자로 원자의 구조를 밝히다

배타 원리, 스핀, 그리고 진짜 양자역학
“신은 세계를 창조하기 전에 배타 원리부터 만들어야 했다.”
- 프리먼 다이슨

세상 모든 원소의 구조와 성질을 하나의 표로 정리한 것이 주기율표다. 그래서 과학을 배우는 중고등학생이면 누구나 한번쯤 주기율표의 원소들을 나름의 규칙에 따라 외우곤 한다. ‘수리나칼루세프, 벨마카스바라…’ 어떤 원소가 상온에서 기체이고 어떤 원소가 액체인지, 어떤 원자의 반지름이 더 큰지 더 작은지도 이 표를 ... 더보기

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