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물리학자의 시선
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물리학자의 시선

  • 김기태
  • |
  • 지성사
  • |
  • 2020-08-25 출간
  • |
  • 272페이지
  • |
  • 153 X 220 mm
  • |
  • ISBN 9788978894487
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북스크린영상으로 만나보는 한 권의 책 이야기

출판사서평




◆ 이 책의 구성

『물리학자의 시선』은 노벨상을 받은 물리학 실험들을 중심으로 구성되어 있다. 총 18장에 달하는 이 책은 물리, 아니 과학에 관심이 없는 사람이라도 상식으로 알아야 할 위대한 실험들이 실려 있다.
1장은 빛의 속도 측정에 관한 것으로 빛의 속도를 최초로 측정하려 시도한 갈릴레이의 실험과 목성과 이오의 일식 주기를 이용해 실제로 빛의 속도를 계산한 올레 뢰머의 이야기를 담고 있다.
2장은 엑스(X)선을 발견한 빌헬름 뢴트겐을 중심으로 발견 과정과 그의 과학자로서의 신념을 여실히 살펴볼 수 있는 일화를 다루고 있다. 특히 다른 과학자들이 음극선 실험을 수도 없이 했음에도 이 놀라운 업적이 뢴트겐에게 돌아간 것을 언급하며 새로운 현상에 대한 과학자의 태도를 고민하도록 한다.
3장은 앙리 베크렐과 퀴리 부부의 방사선과 방사능 연구에 대한 내용이다. 방사선의 발견 과정을 다루는 동시에 퀴리 부부의 새로운 방사능 원소 발견까지 정리하고 있다.
4장은 전자기 유도 현상으로 수학은 거의 하지 못했던 패러데이가 오직 실험과 발견만으로 얼마나 위대한 업적을 이루었는지 알려 준다. 또한 당시 계급이 철저하게 분리되어 있던 영국 사회에서 패러데이가 가난과 역경을 극복하고 연구에 몰입하는 모습을 보여 주어 과학자를 꿈꾸는 독자들이 패러데이의 모습을 본받을 수 있도록 한다.
5장은 물리학과 화학 역사상 뛰어난 발견인 전자의 발견에 관한 것이다. 음극선으로 실험을 하던 과학자들의 결과와 자신의 실험 결과를 모아 조지프 존 톰슨이 전자를 발견했으며, 더 나아가 원자 모형까지 만들었다. 전자의 발견은 물리학뿐 아니라 화학과 생물학, 전자기학 등의 과학 분야에 지대한 영향을 끼쳤다.
6장은 광전 효과에 대한 것으로 아인슈타인이 노벨상을 받도록 한 중요한 실험이다. 광전 효과는 빛의 파동설로는 설명할 수 없어 광양자, 곧 빛의 입자설을 제시하여 해석하였고 이를 이용한 여러 현상들을 나타내 보이게 하고 있다.
7장은 찰스 톰슨 리스 윌슨이 발명한 안개상자를 다룬다. 안개상자는 겉으로 보이기에는 장난감 같지만 이를 이용해 알파입자가 대기 중을 통과하는 모습을 볼 수 있었으며, 우주선과 공기 입자의 반응을 연구한 블래킷의 실험 등으로 수많은 과학자들의 물리학 업적을 달성하는 데 큰 도움을 주었다.
8장은 전자기파의 아버지 헤르츠와 이를 이용해 무선 통신의 발전을 이끈 마르코니에 대한 것이다. 전자기파를 어떻게 발견했는지 하나씩 살펴보고, 마르코니의 무선 통신 실험도 자세하게 소개하고 있다.
9장은 알파입자 산란 실험으로 그동안 알려졌던 원자 모형을 수정하게 만든 내용을 다룬다. 러더퍼드는 가이거, 마스덴에게 수행하도록 권한 실험에서 알파입자가 튕겨져 나오는 것을 보고 그의 스승이 제안한 플럼 푸딩 원자 모형을 개량하여 새로운 원자 모형을 제시한다.
10장은 프랑크­헤르츠 실험의 배경과 과정, 결과를 다룬다. 이 실험은 보어의 이론을 확인하기 위한 것으로 에너지 준위가 다른 원자에도 존재하는지 알아보기 위한 것이었다. 그 결과 들뜬상태의 원자들이 정상으로 되돌아오며 에너지를 빛으로 내보낸다는 사실을 알았고, 결국 보어의 이론을 실험적으로 증명했다.
11장은 밀리컨과 플레처의 기름방울 실험에 대한 것이다. 5장에서 전자를 발견한 톰슨은 질량과 전하의 비만 알았을 뿐 전자 하나의 전하량은 구하지 못했다. 밀리컨과 플레처는 수십 번의 실험을 통해 전하 한 개의 전하량을 구했으나, 플레처가 공동 연구자로 등록되지 못한 이야기를 다룬다.
12장은 에디슨과 디포리스트의 진공관에 대한 내용이다. 실험을 하다 에디슨 효과, 곧 광전 효과를 발견했지만 깊이 연구를 하지 않은 에디슨의 일화와 이극관을 발명한 존 플레밍, 삼극관을 발명한 리 디포리스트의 연구를 담고 있다. 특히 이극관의 정류 작용과 삼극관의 정류, 증폭, 발진 작용을 상세하게 설명한다.
13장은 원소 변환과 핵폭탄을 다룬다. 러더퍼드와 소디, 페르미와 실라르드, 이렌 졸리오 퀴리 부부, 오토 한과 리제 마이트너 모두 원소 변화에 대해 연구했으며, 핵폭탄의 원리에 대해서도 다룬다. 또한 원자력을 이용한 발전 방법에 대해서도 그림과 함께 그 원리를 제시한다.
14장은 음극선관에서의 편향 현상을 바탕으로 만들어진 질량 분석기에 대한 것이다. 질량 분석기의 원리를 비롯해 뎀프스터, 애스턴, 데멜트와 파울 등 질량 분석기로 유기 화합물을 분석하는 새로운 방법을 개발하는 내용을 담고 있다.
15장은 우주의 비밀을 밝혀 줄 입자 가속기에 대한 내용이다. 선형 가속기에서 사이클로트론까지 발명 배경과 원리를 다루고 있는데, 특히 새로운 입자를 발견하고 우주의 역사를 연구하며 의학 분야에까지 활용되고 있음을 일목요연하게 정리하였다.
16장은 열전기 현상에 대한 것으로 다소 생소한 원리를 다룬다. 열전기 현상에 대한 이론 중 가장 유명한 제베크 효과와 펠티에 효과의 원리를 설명하고 앞으로 열전기 현상을 어떻게 사용할 것인지를 이야기한다.
17장은 트랜지스터와 집적 회로에 관한 내용이다. 트랜지스터와 집적 회로는 우리 생활에서 빼놓고 이야기할 수 없는 컴퓨터와 각종 전자 제품의 기초가 되는 발명품이다. 저자는 트랜지스터의 기본 원리를 쉽게 이해할 수 있도록 풀어 쓰고, 이제는 집적 회로에 자리를 넘겨준 트랜지스터의 역사를 살펴본다.
18장은 초전도 현상과 초전도체를 다룬다. 초전도체를 처음 발견한 오너스와 유명한 이론인 BCS 이론, 초전도체의 역사를 이야기한다. 특히 아직도 새로운 초전도체가 발견되며 이론이 제시되고 깨어짐을 반복하고 있으니 새로운 현상을 설명하기 위해 필요한 더 새로운 이론을 창안할 수 있도록 권유한다.


목차


들어가는 글/ 노벨 물리학상을 받은 주요 수상자들

01 빛의 속도 측정_올레 뢰머
소리보다 빠른 빛 | 갈릴레이의 광속 측정 | 뢰머의 광속 측정 | 뢰머의 방법으로 빛의 속도 계산하기 |광속 측정의 역사적 의미
*알려지지 않은 놀라운 물리 이야기: 코란에 빛의 속도 계산법이 있다?
*인물탐구: 올레 뢰머

02 엑스(X)선의 발견_ 빌헬름 뢴트겐
우연히 발견한, 알 수 없는 빛 X선 | X선의 발견 과정 | 과학자로서의 사명감을 중시한 뢴트겐 | X선관은 어떻게 작동할까?
*알려지지 않은 놀라운 물리 이야기: 뢴트겐보다 먼저 X선을 발견한 사람이 있다?
*인물탐구: 빌헬름 뢴트겐

03 방사선과 방사능_ 앙리 베크렐, 퀴리 부부
방사선의 발견 과정 | 퀴리 부부의 방사능 연구
*알려지지 않은 놀라운 물리 이야기: 탐구력도 모전여전, 이렌 졸리오 퀴리
*인물탐구: 앙투안 앙리 베크렐, 퀴리 부부

04 전자기 유도 현상_마이클 패러데이
산수도 제대로 못하는 과학자? | 뛰어난 실험 화학자, 패러데이 | 전자기 유도의 발견
*인물탐구: 마이클 패러데이

05 전자의 발견_ 조지프 존 톰슨
음극선과 전자 발견의 배경 | 전자 발견에 관한 실험 | 톰슨의 플럼 푸딩 원자 모형
*인물탐구: 조지픈 존 톰슨

06 광전 효과_ 하인리히 헤르츠, 필리프 레나르트, 알베르트 아인슈타인
광전 효과의 발견 | 광전 효과와 빛의 파동 | 광전 효과의 해석과 광양자설 | 광전 효과의 인한 여러 현상 | 광전 효과의 응용 | 복사기와 레이저 프린터의 원리 | 뉴트리노 검출기, 슈퍼 가미오칸데

07 방사선과 안개상자의 발명_ 찰스 톰슨 리스 윌슨
안개상자 발명의 배경 | 안개상자의 개량 | 안개상자 만들기
*인물탐구: 찰스 톰슨 리스 윌슨

08 전자파의 발견과 응용_ 하인리히 헤르츠, 굴리엘모 마르코니
전자기파를 발견한 하인리히 헤르츠 | 무선전신의 배경 | 마르코니와 무선 통신 실험 | 광전 효과와 무선 통신

09 알파입자 산란 실험과 원자 모형_ 한스 가이거, 어니스트 마스덴, 어니스트 러더퍼드
알파입자 산란 실험의 배경 | 알파입자 산란 실험의 과정 | 알파입자 산란 실험의 결과 | 러더퍼드의 원자 모형
*인물탐구: 어니스트 러더퍼드, 한스 가이거, 어니스트 마스덴, 나가오카 한타로

10 프랑크-헤르츠 실험_ 제임스 프랑크, 구스타프 헤르츠
프랑크-헤르츠 실험의 배경 | 프랑크-헤르츠 실험 과정 | 프랑크-헤르츠 실험 결과
*인물탐구: 제임스 프랑크, 구스타프 헤르츠

11 기름방울 실험_ 로버트 밀리컨, 하비 플레처
기름방울 실험의 배경 | 기름방울 실험의 과정 | 과학 실험을 둘러싼 진실 공방
*알려지지 않은 놀라운 물리 이야기: 기름방울 실험에 얽힌 비망록
*인물탐구: 로버트 밀리컨, 하비 플레처

12 진공관의 발명_ 토머스 에디슨, 리 디포리스트
진공관 발명의 배경 | 이극관의 발명 | 이극관의 정류 작용 | 삼극관의 발명 | 삼극관의 정류 작용 | 삼극관의 증폭 작용 | 삼극관의 발진 작용 | 삼극관의 증폭 회로 | 영상 송신의 발전 과정 | 닙코 원판과 영상 분해 | 브라운관의 원리

13 원소 변환과 핵폭탄_ 프레더릭 소디, 엔리코 페르미, 레오 실라르드, 오토 한, 리제 마이트너
원소 변환과 연금술 | 영국: 어니스트 러더퍼드와 프레더릭 소디 | 프랑스: 이렌 졸리오 퀴리와 프레데리크 졸리오 퀴리 | 이탈리아: 엔리코 페르미와 레오 실라르드 | 독일: 오토 한과 리제 마이트너 | 원자핵의 연쇄 반응 | 원자 폭탄의 원리 | 원자로의 작동 원리

14 질량 분석기의 발명_ 조지프 존 톰슨, 프랜시스 애스턴, 아서 뎀프스터, 한스 데멜트, 볼프강 파울, 존 펜, 다나카 고이치
질량 분석기 발명의 배경 | 질량 분석기의 원리
*인물탐구: 다나카 고이치

15 입자 가속기의 발명_ 존 콕크로프트, 어니스트 월턴, 로버트 반데그라프, 롤프 비데뢰, 어니스트 로런스
콕크로프트­월턴 입자 가속기 | 반데그라프와 고압 발생기 | 반데그라프 발전기의 원리 | 반데그라프 발전기의 구조 | 선형 가속기의 발명 | 사이클로트론의 발명 | 사이클로트론의 원리 | 싱크로사이클로트론(싱크로트론)

16 열전기 현상_ 토마스 제베크, 장 찰스 펠티에, 윌리엄 톰슨
열전기 현상의 역사와 제베크 효과 | 펠티에 효과 | 열전기 현상의 미래 | 열전기 현상의 사례

17 트랜지스터와 집적 회로_ 존 바딘, 윌리엄 쇼클리, 월터 브래튼
트랜지스터의 발명 | 트랜지스터의 구조 | 트랜지스터와 트랜지스터라디오

18 초전도 현상과 초전도체_ 헤이커 카메를링 오너스, 존 바딘, 리언 쿠퍼, 존 로버트 슈리퍼
헤이커 카메를링 오너스와 초전도체의 발견 | 마이스너 효과 | BCS 이론 | 조지프슨 효과 | 초전도체의 역사 | 초전도체의 미래

부록_ 편지 해석본
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