물리학의 재발견(하) : 소립자와 시간공간

다카노 요시로 지음 | 한명수 옮김

젊은출판집단큐사단 2019년 08월 13일 출간

작품소개

책소개

우리가 몰랐던
새로운 물리학의 발견

물리학의 해설서도 물리학의 이해를 위한 책이 아닌 물리학의 재발견을 위한 책이다. 상이한 두 공간 개념에 대응하여 이 책은 두 권으로 나뉜다. 상권에서는 물질과 공허한 공간의 물리학, 하권에서는 물질로 충만한 공간의 물리학을 다룬다.
물리학의 역사를 돌이켜보면 그 커다란 변혁은 늘 기초 개념에 대한 날카로운 반성을 통해서 나타났다. 소립자를 시간, 공간과의 관련 아래에서 파악하는 것이야말로 다가올 물리학의 과제일 것이다. 이런 입장에서 공간의 학문으로서 물리학을 전개한 것이 이 책이다. 물질보다 시간과 공간이, 소재보다 양식(樣式)이 이 책의 주제이다.
상이한 두 공간 개념에 대응하여 이 책은 두 권으로 나뉜다. 상(上)권에서는 물질과 공허한 공간의 물리학, 하(下)권에서는 물질로 충만한 공간의 물리학을 다룬다. 상(上)권은 역학(力學)이고 열학(熱學)도 이것에 포함된다. 하(下)권은 장(場)의 이론에 해당하며 연속체의 역학, 광학, 전자기학, 상대성이론, 양자론을 다룬다.

목차

차례

10. 파동
연속체
수학에 있어서의 연속
흐름의 물질 표시와 공간 표시
유선과 유관
연속 방정식
탄성체의 일그러짐
응력
훅의 법칙
탄성 에너지
파동
파장, 진동수, 진폭, 위상
파동 에너지
소리
파동의 직진, 반사, 굴절
하위헌스의 원리
파동의 회절, 간섭
도플러 효과
충격파
탄성파
음속과 분자운동

11. 빛
광속도
최소시간의 원리
빛의 입자설
최소작용의 원리
빛의 파동설
색
빛의 회절, 간섭
편의
체와 용
파동광학
에테르

12. 전자기장
쿨롱의 법칙
전기장
전기장의 세기
전자기학의 단위계
자기장
인력이나 반발력이 아닌 힘
역학적 자연관의 조락
자연의 갖가지 힘은 서로 관계가 있다
전기장의 세기는 매질에 의존한다
유전체의 편극
전기적 일그러짐―전기변위
자속밀도와 자기단극
공간에 축적되는 에너지
에테르의 흐름
에테르의 소용돌이
맥스웰의 전자기장 방정식
전자기파
물질의 입자성과 장의 파동성, 원격작용과 근접작용

13. 전기
로렌츠 힘
전기장에 의한 힘
α선 산란 실험과 러더퍼드의 원자 모형
하전입자의 가속
플레밍의 왼손 법칙
우주선의 동서 효과
사이클로트론
전자기파는 에너지 외에 전기량을 갖는다
전기량의 보존
전기의 소량성
전자의 발견
전기소량
전자기파의 산란
제동복사
복사의 반작용
전자의 자기 에너지
쿨롱 퍼텐셜

14. 특수상대성 이론
전자기학에 있어서의 상대성
마이클슨-몰리의 실험
광행차
이중성
로렌츠-피츠제럴드의 수축
특수상대성 이론의 가설
동시성의 상대성
길이의 상대성
물리량과 관측수단
로렌츠 변환
로렌츠 변환과 동시성
막대의 수축
시간의 지연
속도의 변환
시간의 공간화와 부정계량
민코프스키 공간
시공의 회전
4차원 유클리드 공간
상대론적 역학
질량과 에너지의 동등성
핵 에너지
질량은 제5차원을 암시하고 있는 것이 아닌가
에너지의 보존과 시간의 균일성
에테르와의 결별
인과율의 파탄

15. 일반상대성 이론과 우주
일반상대성을 찾아서
등가원리
회전무대의 기하학
회전무대의 시계의 진행은 장소에 따라 다르다
비유클리드 기하학
2차원 리만 공간
곡률
구면―정곡률 리만 공간
측지선
비관성계와 리만 공간
일반상대성 이론의 가설
만유인력의 기하학화
리만 공간에 있어서의 운동 방정식
아인슈타인의 중력장 방정식
빛의 중력장에 의한 굴곡
스펙트럼선의 중력에 의한 벗어남
수성의 근일점 이동
중력파
검은 구멍
사상의 지평선
통일장 이론
우주는 팽창하고 있다
우주론

16. 원자와 양자역학
장 이론에의 길
물리량의 불연속성
열복사
양자론
자유도의 동결
광전 효과
콤프턴 효과
보어의 원자 모형
원자의 크기, 안정성, 휘선 스펙트럼
관측 가능한 양
물질의 파동성
양자역학
관측에 따른 산란과 크기의 절대성
하이젠베르크의 불확정성 원리
입자와 파동의 이중성
상보성
통계적 인과율
파속의 확장과 수축
광자의 편의
힐버트 공간
슈뢰딩거의 고양이
시공적 기술과 인과율
조화 진동자
원자의 구조
양자론적 대칭성
스핀
파울리의 배타원리와 원소주기율
원자의 소용돌이 모형
불확정성 원리와 에테르

17. 소립자와 장양자론
양자역학에서 장양자론으로
디랙의 방정식
장의 양자화
장의 입자상
두 개의 광자, 두 개의 전자는 구별할 수 없다
스핀과 통계
양자전자공학
양자전기역학에 있어서 전자의 자기 에너지
영점진동과의 상호작용
발산의 곤란
진공편극
원자핵
하전스핀
중간자
하전 독립성
파이중간자와 뮤중간자
소립자
소립자와 그것들의 상호작용의 분류
반입자
중입자수, 경입자수
스트레인지니스, 하이퍼차지
강한 상호작용과 약한 상호작용
유니타리 대칭성
팔도설
레제궤적
소립자에 부여되는 물리량
패리티
공간의 비대칭성
CTP정리
극성벡터와 축성벡터
두 가지 기본적인 문제

18. 새로운 물리학에의 시도
소립자의 구성요소

작가정보

저자(글) 다카노 요시로

저 : 다카노 요시로(高野 義郞)
다카노 요시로는 일본 오사카 출신으로 교토대학을 졸업하고 유카와 연구실에서 연구하였다. 요코하마국립대학 공학부 교수(이학박사)를 역임했다. 저서로는 『과학의 발걸음』, 『과학의 고향』, 『물리학의 재발견(상)』 등이 있다.

역 : 한명수
한명수는 서울대학교 사범대를 수학했다. 전파과학사 주간, 우성문화사 주간을 역임했다. 역서로는 『인류가 나타난 날 I, Ⅱ』, 『현대물리학 입문』, 『물리학의 재발견(상)』 등이 있다.

번역 한명수