세상에서 가장 쉬운 과학 수업 : 양자전기역학

정완상 저자 지음

성림원북스 2025년 10월 01일 출간 국내도서 : 2025년 03월 25일 출간

작품소개

책소개

〈노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학〉 시리즈 14번째. 이 책에서는 양자전기역학의 창시자 중 한 명인 리처드 파인먼의 양자전기역학 논문과 그의 생애를 집중 탐구한다.
서두에서는 1979년 노벨 물리학상을 수상한 셸던 글래쇼 박사와의 가상 인터뷰로 시작하여 책 내용의 흐름을 개괄적으로 파악하도록 했다.
파인먼의 논문에서는 반입자의 존재를 예언한 폴 디랙의 새로운 벡터 기호인 브라켓이 쓰였다. 이것을 이해하기 위해서는 선형대수학이라는 수학의 한 분야가 필요한데 1장에서 선형대수학의 역사를 소개했고, 2장에서 브라켓 기호를 자세히 설명했다.
3장에서는 파인먼의 생애와 함께 양자역학을 새로운 방법으로 설명한 경로 적분 아이디어와 그 계산을 다루었다. 4장에서는 양자전기역학에 앞서 등장한 양자장론과 그것을 만든 물리학자들을 소개했고, 양자전기역학의 또 다른 창시자이자 노벨 물리학상 수상자인 슈윙거와 도모나가 신이치로에 대해서도 살펴보았다. 마지막으로 파인먼의 양자전기역학 논문을 수식을 줄여서 다루었고, 대학원 수준의 양자전기역학을 쉽게 이해하게 만든 파인먼 다이어그램을 소개했다.
부록에는 책의 주 내용을 이루는 디랙과 파인먼의 논문 영문본과 노벨 물리학상 수상자 목록을 실어 더 깊은 이해를 도왔다.

목차

과학을 처음 공부할 때 이런 책이 있었다면 얼마나 좋았을까
천재 과학자들의 오리지널 논문을 이해하게 되길 바라며
양자전기역학의 창시자 파인먼 _글래쇼 박사 깜짝 인터뷰

첫 번째 만남 | 선형대수학의 역사
선형연립방정식 _고대의 연구 기록
크라메르의 공식과 가우스 소거법 _연립방정식의 새로운 해법 발견
행렬의 등장 _직사각형 모양으로 수 배열하기
벡터의 탄생 _오래 누워 있는 습관 덕에
그라스만의 벡터 공간 _체를 이루는 조건

두 번째 만남 | 디랙의 양자역학
디랙 브라켓의 탄생 _벡터를 표현하는 또 다른 기호
코시 적분 _새로운 적분 공식
디랙 델타 함수 _디랙이 만든 함수의 성질
하이젠베르크-보른-요르단-슈뢰딩거의 양자역학 _양자역학의 탄생 과정
양자역학의 위치 상태와 운동량 상태 _전자의 위치와 운동량

세 번째 만남 | 파인먼의 경로 적분
파인먼의 생애 _수학 천재의 사랑과 도전
파인먼의 아이디어 _양자역학을 새롭게 이해하는 이론
하위헌스의 원리 _과거의 정보로부터 현재가 결정되다
경로 적분 _전자를 발견할 확률 구하기
경로 적분을 구하는 방법 _모든 가능한 경로에 대해
전파인자의 계산 _전자가 힘을 받지 않는 경우와 힘을 받는 경우

네 번째 만남 | 양자전기역학
양자장론을 만든 물리학자들 _포크, 요르단, 위그너
양자장론 _입자의 생성과 소멸에 대한 이론
양자전기역학의 창시자 _슈윙거와 도모나가 신이치로
양자전기역학 _파인먼 다이어그램을 이용하여

만남에 덧붙여
A New Notation For Quantum Mechanics _디랙 논문 영문본
Space-Time Approach to Non-Relativistic Quantum Mechanics _파인먼 1 논문 영문본
Space-Time Approach to Quantum Electrodynamics _파인먼 2 논문 영문본
위대한 논문과의 만남을 마무리하며
이 책을 위해 참고한 논문들
수식에 사용하는 그리스 문자
노벨 물리학상 수상자들을 소개합니다

인물정보

저자(글) 정완상 저자

과학에 대한 호기심으로 서울대학교 무기재료공학과에 다녔고, 물리를 향한 마음이 더욱 커져 한국과학기술원(KAIST)에서 이론물리학을 전공하며 석박사 학위를 받았다. 30세에 경상국립대학교 물리학과 교수가 되어 학생들에게 물리 사랑을 전파하고 있다. 초심을 잃지 않기 위해 꾸준히 연구하며 현재까지 국제 학술지(SCI 저널)에 300여 편의 논문을 게재했다. 직접 만나는 학생뿐만 아니라 더 많은 학생들에게 과학과 수학의 즐거움을 알려주고자 책을 통해 독자를 만나고 있다. 〈과학자가 들려주는 과학 이야기 시리즈〉 중 《아인슈타인이 들려주는 상대성 이론 이야기》를 비롯한 31권과 〈과학공화국 법정 시리즈〉 50권을 집필했다. 최근에는 중학교에서도 통하는 초등수학을 카툰으로 그린 〈개념 잡는 수학툰 시리즈〉를 출간했고, 노벨상 오리지널 논문을 쉽게 풀어낸 〈노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학 시리즈〉를 집필 중이다. 우리나라의 노벨 과학상 수상자가 쏟아져 나오기를 바라는 마음에서 네이버 카페 〈정완상 교수의 노벨상-오리지널 논문 공부하기〉를 운영하기 시작했다.