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만화 양자역학 7일 만에 끝내기

만화 양자역학 7일 만에 끝내기

후쿠에 준 (지은이), 목선희 (옮긴이)
살림Friends
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만화 양자역학 7일 만에 끝내기
eBook 미리보기

책 정보

· 제목 : 만화 양자역학 7일 만에 끝내기 
· 분류 : 국내도서 > 청소년 > 청소년 수학/과학
· ISBN : 9788952233394
· 쪽수 : 228쪽
· 출판일 : 2016-02-28

책 소개

물리학과 양자역학의 기본기를 다질 수 있는 교양 과학 입문서이다. 물리학과 양자역학의 핵심만을 요약했기 때문에 내용을 단기간에 파악할 수 있을 뿐만 아니라 [에반게리온]을 연상시키는 세련된 만화와 미소녀 캐릭터를 활용하고 있어 독자들의 읽는 재미를 더했다.

목차

들어가며

제1장. 양자론 이전의 미시 세계 -고전물리학의 묘사
1. 물체와 물질 그리고 원자와 분자
2. 원자와 원소 그리고 주기율표
3. 원자와 빈 공간
4. 진공과 에테르
5. 원자론과 에너지론
6. 전자의 발견
7. 방사능과 감마선의 발견
8. 원자를 원자로 쏘다
9. 양성자와 중성자의 발견
10. 입자로 이루어진 원자와 원자핵 : 고전물리학
11. 빛과 스펙트럼
12. 빛의 직진ㆍ반사ㆍ굴절
13. 빛의 분산ㆍ회절ㆍ간섭
14. 전기와 자기 그리고 전자기파
15. 파동인 빛과 전자기파 : 고전물리학

제2장. 이상한 미시 세계! -무너진 고전물리학
1. 왜 원자는 쪼개지지 않을까?
2. 빛은 입자인가, 파동인가 1
3. 빛은 입자인가, 파동인가 2
4. 희한한 광전효과
5. 희한한 열복사
6. 플랑크의 양자 가설
7. 아인슈타인의 광양자 가설
8. 입자처럼 행동하는 빛과 전자기파 : 양자론
9. 파동처럼 행동하는 전자와 물질입자 : 양자론

제3장. 띄엄띄엄한 미시 세계 -양자론의 시작
1. 불연속적인 세계
2. 수소 스펙트럼
3. 에너지 준위
4. 보어 모델
5. 양자조건의 의미
6. 보어의 대응 원리
7. 초기 양자론의 문제점

제4장. 미시 세계의 두 얼굴 -파동과 입자의 이중성
1. 단일 슬릿을 이용한 회절 실험
2. 이중 슬릿을 이용한 간섭 실험 : 고전물리학
3. 이중 슬릿을 이용한 간섭 실험 : 양자론
4. 전자도 자기 자신과 간섭한다
5. 콤프턴 효과
6. 스핀과 내부양자수
7. 파울리의 배타 원리
8. 페르미온과 보손

제5장. 2개의 길 -양자역학의 완성
1. 보이는 것이 전부
2. 하이젠베르크의 행렬역학
3. 가환과 비가환 그리고 행렬
4. 슈뢰딩거의 파동역학
5. 복소수와 허수의 해
6. 고유값과 양자화
7. 파동함수의 의미
8. 디랙 방정식
9. 양전자와 반물질
10. 쌍소멸과 쌍생성

제6장. 불확정적이며 확률적인 미시 세계! -새로운 아이디어
1. 모든 사건은 확률적으로 일어난다
2. 파동함수와 전자구름
3. 전자구름은 존재 확률의 구름
4. 확률적인 실험 결과
5. 불확정성 원리
6. 에너지도 불확정
7. 코펜하겐 해석
8. 신은 주사위를 굴리지 않는다

제7장. 우리 주변은 양자투성이? -양자론이 떠받치는 현대 문명
1. 형광등 불빛으로 피부가 그을리지 않는 이유
2. 어두운 밤하늘에서 빛나는 별이 보이는 이유
3. 방 안의 양자들 : 텔레비전, CD, DVD
4. 휴대품에서의 양자들 : 시계, 디지털카메라, 휴대전화
5. 거리의 양자들 : LED 신호등
6. 터널 효과와 에사키 다이오드
7. 교통ㆍ운송 : 자기부상열차
8. 의료 : X선, MRI, PET

제8장. 대칭의 세계 -입자물리학의 발전
1. 베타 붕괴와 중성미자
2. 핵력과 중간자
3. 이렇게 많아도 ‘기본’ 입자?
4. 쿼크의 등장
5. 자연계를 지배하는 4가지 힘
6. 힘의 통일이론
7. 역장도 입자가 전달한다
8. 힘을 전달하는 입자는 보손, 물질을 구성하는 입자는 페르미온
9. 초대칭 입자
10. 점입자에서 끈입자로
11. 초끈이론

제9장. 시공간과 세상의 이치 -양자론의 미래
1. 양자 진공
2. 카시미르 효과
3. 진공의 상전이
4. 제4의 상전이 : QCD 상전이
5. 제3의 상전이 : 와인버그-살람 상전이
6. 제2의 상전이 : 대통일이론 상전이
7. 제1의 상전이 : TOE 상전이
8. 질량의 의미
9. 힉스 입자와 힉스장
10. 시공간의 최소 단위 : 플랑크 스케일

제10장. 달은 그곳에 있을까? -양자론의 패러독스
1. 광자는 어느 쪽 슬릿을 통과했을까?
2. 광자는 자신이 갈 경로를 어떻게 알고 있을까?
3. 양자 상태의 중첩
4. 관측과 양자 상태의 수축
5. 슈뢰딩거의 고양이
6. 위그너의 친구
7. 에버렛의 다세계 해석
8. EPR 패러독스
9. 비국소성과 양자 얽힘

마치며

저자소개

후쿠에 준 (감수)    정보 더보기
일본 오사카대학교 명예교수이다. 교토대학교에서 이학박사를 취득하였다. 주요 저서로는 『그림으로 알 수 있는 우주의 탄생』, 『SF 천문학 입문(상·하)』, 『아인슈타인의 숙제』, 『과학 나라의 앨리스』, 『SF는 어디까지 가능한가?』, 『블랙홀을 길들이다!』 등이 있다.
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목선희 (옮긴이)    정보 더보기
경희대학교에서 물리학을 전공했다. 글밥아카데미에서 출판 번역 과정을 수료했으며 현재 ‘바른번역’에서 번역가로 활발하게 활동하고 있다. 옮긴 책으로는 『만화 양자역학 7일 만에 끝내기』 『좀비 일기』 등이 있다.
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책속에서



우리 주변의 물체나 물질은 원자나 분자라는, 눈에 보이지 않는 아주 작은 입자들로 이루어져 있다. 책상, 컴퓨터, 자동차처럼 형태가 있으면 ‘물체’라고 하고, 컴퓨터나 자동차의 재료가 되는 철이나 플라스틱을 ‘물질’이라고 한다.
공기나 물은 물질이지만, 같은 물 분자로 되어 있어도 얼음을 깎아서 조각상을 만들면 물체가 된다. 대상의 형태나 기능에 초점을 맞춘 경우에 물체라고 하고, 대상의 성질이나 움직임에 주목한 경우를 물질이라고 한다.
물질에는 고체.액체.기체.플라스마, 이렇게 4가지 상태가 있다.
물을 예로 들어 보자. 물은 산소 원자 1개와 수소 원자 2개가 결합한 물 분자로 이루어져 있다. 온도를 낮추면 물 분자 간의 간격이 좁아지면서 단단한 고체인 얼음이 된다. 얼음에 열을 가하면 1기압, 섭씨 0도(절대온도 273K)에서 액체인 물이 된다. 여기에 계속 열을 가하면 액체인 물의 표면에서 물 분자가 날아가며 수증기로 변한다.
온도를 더 높여 약 3,000K가 되면 물 분자를 구성하던 수소 원자 2개와 산소 원자 1개로 나뉜다. 그리고 약 10,000K를 넘으면 수소 원자가 플러스 전하를 띤 원자핵(수소의 경우에는 양성자)과 마이너스 전하를 띤 전자로 분해된다. 이것을 ‘플라스마’라고 한다.
물 분자처럼 물질의 성질을 가진 입자를 분자라고 하고, 산소나 수소처럼 가장 작은 구성 요소를 원자라고 한다.


근대 과학이 확립되기 시작한 17세기 말~18세기 초, 빛의 정체를 둘러싸고 입자설과 파동설이 대립했다.
파동설을 주장하는 과학자로는 네덜란드의 명문가 자제로 영재 교육을 받고 자란 크리스티안 하위헌스가 대표적이었다. 만일 빛이 아주 작은 입자라면, 2개의 광선을 교차시켰을 때 입자끼리 충돌해야 하지만 광선은 그냥 지나쳐 버렸다. 이를 보고 하위헌스는 입자설이 틀렸다고 주장했다. 그러고는 빛의 직진이나 반사를 설명하는 방법으로 ‘2차 구면파’라는 개념을 제안했다. 다시 말해서 빛의 파동이 전달될 때 파면을 이루는 각 점이 파원이 되어 새로운 파(2차 구면파)가 만들어지면서 다음 파면을 형성한다고 생각했다. 이렇게 하면 반사의 법칙이나 굴절의 법칙을 잘 설명할 수 있었다. 이를 하위헌스 원리라고 한다.
반면 하위헌스보다 조금 앞서서 프랑스의 철학자이자 수학자인 르네 데카르트는 입자설로 굴절의 법칙을 설명했다. 한창 논란이 벌어지는 가운데 뉴턴은 1704년, 자신이 집필한 저서 『광학』을 통해 입자설을 지지했다. 당시 과학계의 거물이던 뉴턴이 입자설에 손을 들어 주면서 빛의 정체를 둘러싼 1라운드는 입자설이 승리하는 듯했다.


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