용인예술과학대학교 전자책도서관

책소개

복잡한 수식 없이 양자역학을 직감하는 방법이 있을까? 물리 교양서를 아무리 많이 읽어도 비전공자들은 한계에 부딪히기 마련이다. 양자역학은 고약하게도 고도의 수학이 아니면 참모습을 드러내지 않기 때문이다. 이 책은 양자의 눈으로 세상을 바라보고 이해하는 직감을 기르자는 도발적인 제안을 한다. 양자와 관련해 올바른 경험을 꾸준히 쌓는다면 직감이 생기고, 이 직감으로 복잡한 수식과 논리를 넘어 양자역학을 이해하는 길이 열린다고 말이다. 이 책은 양자를 올바르게 경험하는 첫걸음이 된다.

저자소개

1974년생으로 1998년 교토대학교 이학부를 졸업했다. 2003년 교토대학교대학원에서 이학 박사 학위를 취득한 후, 소립자 물리학자로서 일본, 덴마크, 폴란드 등 연구 기관에서 일했다. 2009년에는 게이오기주쿠대학교 경상대학에서 근무하였으며, 2016년부터는 해당 대학교 교수로 재직 중이다. 연구 주제는 '초끈 이론과 수치 시뮬레이션에 의한 초대칭 게이지 이론의 해석'이다. 연구 활동을 하는 한편, 자연과학 비전공 학생을 대상으로 물리학 강의를 펼친다. 취미는 무술(합기도 등), 수영, 클래식 기타 등이다. 저서로는 《우주를 움직이는 힘은 무엇인가》가 있다.

머리말 고전물리학을 넘어 직감적으로 양자를 이해하는 법

제1장 고전 물리의 세계관

위치란 무엇인가?
빠르기란 무엇인가?
더는 엡실론 · 델타 논법 때문에 울지 않는다
변화의 빠르기라는 사고방식
물체의 움직임에 적용되는 이치
세계는 상상 속으로

제2장 양자의 발견

빛은 입자? 파동?
파동으로서의 빛
물체에서 나오는 빛의 수수께끼
물체에서 나오는 전자의 수수께끼
플랑크의 일격
아인슈타인의 추격
입자로서의 전자
원자의 딜레마
전자, 너마저!
환상의 소멸

제3장 빛과 전자도 양자이기 때문에

색이 보인다는 것
빛이 화학반응을 일으킨다는 것
건전지의 전압이 1.5V라는 것
불꽃놀이가 밤하늘을 채색한다는 것
태양의 모습이 그렇다는 것
우리가 여기에 있다는 것
밤하늘에 별이 보인다는 것

제4장 양자의 세계로

하이젠베르크의 도약
현미경의 원리
전자를 관찰하기 위한 감마선 현미경
‘불확정성’이 의미하는 것 - 양자에 이르는 통과점
그것은 사실인가?
양자의 위치와 측정한 위치
양자의 자연관
행렬이란 무엇인가?
행렬의 곱셈
벡터 내적이 의미하는 것
행렬 성분과 내적
위치와 운동량을 표현하는 행렬 / 양자의 상태를 표현하는 벡터
물리량의 기댓값은 행렬 성분 - 현실과 행렬의 교차점
불확정성은 평균값에서 떨어진 정도
불확정성 관계와 행렬의 관계
행렬역학의 처방전

제5장 양자의 군상

행렬과 벡터, 어느 쪽이 본질?
하이젠베르크에서 슈뢰딩거로
파동함수와 슈뢰딩거 방정식
어떤 천재의 양자역학 - 경로적분법
뉴턴역학의 심연으로
함수를 변수로
함수와 지형
최소작용의원리
경로적분 방법
현실 세계는 간섭이 결정한다
양자역학은 ‘느슨한’ 고전역학
양자역학의 풍경

제6장 양자가 만들어내는 물질세계

기본 입자는 궁극적인 몰개성 - 양자를 구별할 수 없다
양자가 두 개 있으면?
페르미온과 보손
스핀 - 양자의 회전
상태는 ‘위치’만이 아니다
물체와 접촉한다는 것
이 세상에 물과 공기가 있다는 것
도체와 절연체
금속이 차갑고 빛나는 것
터널 효과 - 양자의 ‘벽 통과’
알파붕괴 - 방사선이 나오는 이유
플래시 메모리에 숨은 양자 이론
주사형 터널 현미경

제7장 양자는 시공을 초월하여

중첩의 원리와 관측
중첩과 불확정성 관계
슈뢰딩거의 고양이와 관측 문제
얽힌 상태
시공을 초월하는 얽힘
아인슈타인의 반론
벨 부등식과 양자역학의 승리
상대성이론의 위기?

제8장 우주의 계산기 양자컴퓨터

‘계산’이란 무엇일까?
고전적인 계산
양자비트의 등장
양자비트의 위력
만능 양자컴퓨터
양자컴퓨터는 고전 컴퓨터의 상위 호환
양자컴퓨터는 고전 컴퓨터보다 빠른가?
고전 컴퓨터와 양자컴퓨터의 소인수분해
양자 초월성
양자컴퓨터는 고전 컴퓨터를 몰아낼까?
양자컴퓨터의 과제와 미래

맺음말 양자를 당연하게 받아들이는 시대가 도래한다
부록 더 깊은 양자 공부를 위한 9가지 수학 개념

참고문헌
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