양자역학으로 이해하는 원자의 세계(시인과 과학자가 함께 하는 과학 시리즈)

양자역학이 등장한 지 100년

양자역학 해설서는 많지만 만족스러운 책을 못 찾았다면

양자역학 강의실에서 실제로 다루는 내용을

보다 쉽고 친절하게 설명하는 양자역학서를 만나자



오랜 기간 학생들을 가르치면서 과학의 대중화에 관심이 많았던 저자는 일반인들이 쉽게 이해할 수 있는 자연과학 시리즈의 시작으로 양자역학 전반의 역사를 훑을 수 있는 책을 집필했다. 양자역학의 성립 과정을 소상히 밝혀 양자역학의 기본 개념을 쉽게 이해하도록 소개하면서도 양자역학에서 다루는 기본적인 수학적 내용을 통해 양자역학을 실감하도록 구성했다. 이 책은 물리학에 관심 있는 사람이라면 누구든지 흥미를 느낄 만한 도서가 될 것이다.

양자역학이 등장한 지 100년 가까이 되었고 그동안 양자역학에 대한 해설서들이 많이 출판되었지만 아직은 어렵게 느껴지는 것이 사실이다. 저자는 책을 쓰는 동안 현학적 표현을 최대한 배제하고 모든 내용을 일상용어로 친절하게 설명하려고 노력했으며 양자역학의 핵심적인 내용을 소상히 다루면서 양자역학 강의실에서 실제로 다루는 수식들도 한눈에 훑어볼 수 있게 저자들을 배려했다.

《양자역학으로 이해하는 원자의 세계》는 걸출한 과학자들의 뛰어난 능력과 업적을 단지 소개하는 것이 아니라 그런 평가를 할 만한 동의 가능한 근거와 함께 독자의 공감을 조목조목 이끌어낼 수 있는 과학 교양서의 역할을 톡톡히 해줄 것이다.



* 책속으로 추가

양자역학이 등장한 지 100년 가까이 되었다. 그동안 양자역학에 대한 해설서들이 많이 출판되었다. 이 책을 쓰면서 가장 고민한 것이 기존 해설서와의 차별성이다. 이미 나와 있는 해설서와 비슷한 책 한 권을 더하는 것으로는 이 책이 있어야 할 의미를 찾기 힘들다고 생각했다. 그래서 이 책을 쓰는 동안 가장 신경 쓴 일이 친절한 책을 만드는 것이었다. 독자들과 저자 사이를 갈라놓는 현학적 표현을 가급적 배제하고 모든 내용을 일상용어로 친절하게 설명하려고 노력했다. 가급적 양자역학에서 다루는 수식을 요약해 포함시키면서도 친절한 책을 만드는 것은 쉬운 일이 아니었지만 친절한 책을 쓰겠다는 처음의 의도는 전체적으로 잘 반영되었다고 생각한다.

그러나 두 마리 토끼를 잡는다는 것은 역시 어려운 일이었다. 그 일이 어려우리라는 것은 처음부터 예상하고 있었지만 이 책을 쓰면서 수차례 실감해야 했다. 여러 번 원고를 수정하고, 첨가하고 삭제한 끝에 이 책을 마무리하면서 적어도 몇 년 전에 친구에게 보내주었던 10여 권의 양자역학 책들보다는 좀 더 나은 책을 만들었다는 생각이 든다. 이것이 나 혼자만의 생각이 아니었으면 좋겠다. 나는 이 책을 그 친구에게 보내며 이전에 보냈던 책들은 읽지 말고 이 책을 읽으라고 이야기해줄 생각이다. 그 친구가 아직도 양자역학에 대해 알고 싶다는 생각을 가지고 있었으면 좋겠다.



2016년 2월 곽영직

머리말 4



제1부 더 쪼갤 수 없는 원자 11

1. 원소의 기원 12

2. 4원소설의 종말 22

3. 돌턴의 원자론 39

4. 원소 스펙트럼 47

5. 주기율표의 발견 59

6. 원자의 세계로 이끈 발견들 67



제2부 양자화된 물리량 87

7. 흑체복사와 양자화된 에너지 88

8. 광전효과와 광양자설 99

9. 초기의 원자모형 115

10. 보어의 원자모형과 고전 양자론 124

11. 드브로이의 물질파 이론 148

12. 파울리의 배타 원리 159



제3부 양자물리학의 성립 167

13. 하이젠베르크와 행렬역학 168

14. 슈뢰딩거방정식 182

15. 파동함수의 확률적 해석 203

16. 불확정성원리 211

17. 제5차 솔베이 회의와 코펜하겐 해석 220

18. 광자 재판과 슈뢰딩거의 고양이 그리고 EPR 역설 236



제4부 양자역학으로 들여다본 원자의 세계 251

19. 양자물리학을 위한 간단한 수학식 252

20. 1차원 퍼텐셜과 터널링 효과 268

21. 조화진동의 양자역학적 해석 285

22. 수소형 원자 294

23. 섭동이론 313

24. 양자역학과 주기율표 329

25. 원자핵의 에너지 구조 358



책을 마무리하면서 381

원고를 읽고 386

찾아 보기 388

곽영직 저자 곽영직은 서울대 물리학과와 미국 켄터키 대학원을 졸업했다. 1985년부터 수원대학교 물리학과 교수로 재직 중이며, 2006년부터 2011년까지 자연대학장, 2012년부터 2015년까지 대학원장을 역임했다. 저서로 《자연과학의 역사》《물리학의 세계》《물리학이 즐겁다》《교양 과학 고전》《양자역학의 세계》《열과 엔트로피》 등이 있으며, 역서로 《빅뱅 이전》《오리진》《즐거운 물리학》《천재들의 과학 노트 3 물리학》《한권으로 끝내는물리》《한 권으로 끝내는 과학》《손안의 인피니티》《한 권으로 끝내는 화학》《빅퀘스천 118 원소》《누구나 알아야 할 모든 것 발명품》《빅퀘스천 과학》 등이 있다.