마법에서 과학으로

들어가며

1장. 자석의 N극과 S극은 어디서 나오는 걸까
자석은 맨 처음 누가 발견했을까
전기는 누가 발견했을까
전기와 자기는 서로 관계가 있을까
전기와 자기는 어떻게 얽혀 있을까
전기와 자기를 주는 근원은 무엇인가
원자는 어떤 모양일까
원자를 어떻게 설명해야 할까
보어의 가설은 어떻게 등장했을까
왜 원자의 선스펙트럼은 자석에 영향을 받을까
진짜 원자는 어떤 모양일까

2장. 자석은 왜 밀고 당기는 힘을 주는 걸까
자석이 주는 힘의 원인은
자기력을 어떻게 이해해야 할까
자석은 왜 같은 극끼리 밀어낼까

3장. 스핀이란 무엇인가
도대체 스핀이란 무엇인가
스핀의 존재를 실험으로 증명할 수 있을까
원자에서 전자의 스핀은 어떤 식으로 배치되어 있을까
왜 하나의 양자 상태에는 하나의 전자만이 들어갈 수 있을까

4장. 자석이란 무엇인가
원자 자석이 여럿 모이면
자석의 성질을 결정하는 원자의 상호 작용은
스핀을 정렬시키는 상호 작용은
무엇이 스핀 정렬을 흐트러뜨리는가
반자성체에 자기장을 가하면
철은 정말 자석일까
자석의 N극와 S극은 어떻게 고정될까
인류는 어떤 자석을 만들어 왔을까

5장. 자석을 재발견하다
원자를 층층이 쌓아 인공 자석을 만들 수 있을까
자석에 전류를 흘리면
전류로 자석의 방향을 바꿀 수 있을까
회전하면서 앞으로 나아가면
스핀의 흐름은 어떻게 정의할까
열을 주었을 때 스핀은 어떻게 반응할까
물체를 회전시키면 자석이 될까

6장. 자석 연구의 최전선
스핀트로닉스는 인류의 발전에 어떤 기여를 했나
하드디스크의 한계는
스핀 전류를 이용하는 새로운 메모리는
레이스트랙 메모리를 실현할 수 있을까
궁극의 메모리란
자석의 쓰임새는 무궁무진하다

나오며

이제 자석의 근원을 찾아 여행을 떠나보자. 여행의 규칙은 간단하다. 질문을 던지고 그 질문에 답을 해 나가는 것이다. 답을 하다 보면 다시 질문이 생겨날 것이고, 이렇게 꼬리에 꼬리를 무는 질문은 우리가 계속 여행을 이어가게 해줄 것이다. 더 이상 질문이 이어지지 않을 때, 여행은 거기서 끝나게 될 것이다. 자, 그럼 함께 출발해 보자.

막대자석의 붉은색이 N극이고, 파란색이 S극이니, 붉은색과 파란색의 가운데를 잘라보자. 그럼 N극과 S극이 따로따로 분리될까? 그렇지 않다. 절반으로 잘린 자석은, 다시 N극과 S극을 가지게 된다...계속 자르고 자르다 보면 결국에 남는 것은 무엇일까? 아마 원자 하나가 남을 것이다...여전히 원자 하나에서도 N극과 S극은 같이 존재한다. 도대체 왜 그런 것일까?