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물리학자의 시선

노벨상을 받은 위대한 물리학 실험들을 만나다
19,000 원
  • 저자 : 김기태
  • 출판사 : 지성사
  • 출간일 : 2020년 08월 25일
  • ISBN : 9788978894487
  • 제본정보 : 반양장본

도서 분야

많은 사람들은 노벨상을 ‘복잡하고 어려운 수식이나 원리를 발견하거나 인류에 공헌할 만한 발명품을 만든 사람’이 받는 것이라고 생각한다. 하지만 지금까지 노벨상 수상 이력을 살펴보면 대개는 단순한 원리에 집중하고 몰입하여 새로운 것을 발견한 사람들에게 수상의 영광이 돌아간 것을 알 수 있다. 저자는 이 책 『물리학자의 시선』을 통해 노벨상을 받은 과학자들의 생각은 다른 사람들과 어떻게 다른지, 또 그들에게 노벨상을 안겨 준 원리와 실험은 정말 어렵고 복잡한 것인지 밝히고자 한다. 특히 복잡한 수학 공식을 사용하지 않고도 물리학의 발전에 큰 공헌을 한 실험들을 제시하여 물리학의 기본 원리와 실험 과정, 결과를 충분히 살펴볼 수 있다. 이 책은 청소년들에게 물리학에 대한 흥미와 이해를 높이고 노벨상에 대한 꿈과 희망을 가질 수 있도록 도와주는 안내서이다.
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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그림출처

김기태 (저자) | 대한민국 작가

서울대학교 문리대 수학과를 졸업하고, 미국 University of Nebraska 고체물리학을 전공했다. 미국 Sherwin-Willams 社 중앙연구소 연구원(Chicago), 미국 Guidance Technology 연구개발 실장을 거쳐 일본 롯데전자 상무, 한국 롯데산업 상무, 아신…

“노벨상을 받은 과학자들의 생각은 무엇이 달랐을까?”
“노벨상 과학자들이 창안한 물리학 실험과 이론은
이해하기 어렵고 복잡한 것일까?”

새로운 아이디어와 집념으로 과학 노벨상에 도전하라,
노벨상은 그리 멀지 않은 곳에 있다!

1901년 노벨상이 제정된 이후, 아시아 지역에서는 단연코 일본이 가장 많은 노벨상 수상자를 배출했다. 물리학과 화학 분야에서만 17명이 수상했으며, 생리의학상도 5명이나 수상했다. 일본 과학자들이 우리나라 과학자들보다 실력이 뛰어나서일까? 아니면 우리나라의 과학 인프라가 뒤처지는 것일까? 저자는 이 물음에 대한 답을, 책을 쓴 이유에 빗대어 다음과 같이 말한다.

필자의 학창 시절에는 청소년들이 읽을 수 있는 과학에 관한 책이 거의 없었습니다. 어렸을 때부터 여러 현상들에 큰 호기심을 가졌고 그 이유를 알고 싶어 하던 나의 염원의 하나는, 이러한 의문들을 풀어 줄 과학책을 가지는 것이었습니다. 그러나 그때로부터 오랜 시간이 지난 지금도 어린 학생들이 읽고 이해할 만한 과학의 기본 원리를 알기 쉽게 설명한 책은 여전히 찾기가 쉽지 않아 보입니다. 이는 어쩌면 노벨 물리학상이나 화학상, 의학상 등의 수상자들을 계속해서 배출하고 있는 이웃 국가인 일본이나 중국과 달리, 아직 이 분야에서 단 한 명의 수상자도 내지 못하고 있는 우리의 현실과 맞닿아 있을지도 모릅니다. 그리고 이는 우리 민족의 창의력이 그들보다 못한 것이 아니라, 과학의 기본 원리의 중요성에 대한 인식과 이러한 원리를 찾으려는 집념의 부족 때문이 아닌가 생각됩니다.

이러한 이유로 이 책에 노벨 물리학상을 받은 실험들을 중심으로 청소년들에게 중요한 물리학 실험의 원리, 실험을 하게 된 배경, 또 그 실험들이 이룩한 성과 등을 열성을 다해 소개한 것은 나의 세대가 받지 못했던 노벨상(물리학상, 화학상과 의학상)을 다음 세대에는 꼭 받을 수 있는 계기를 마련해 주려는 뜻이 담겨 있습니다.

이 책은 저자가 이야기하듯이 물리학에 큰 공헌을 한 실험들의 배경과 그 원리, 과정과 결과에 대한 지식을 총정리한 것이다. 저자는 매 장마다 실험과 원리를 소개하면서 ‘노벨상은 복잡하고 어려운 실험이나 원리를 발견한 사람이 받는 것이 아니다’라고 강조하고 있다. 또 책을 읽는 독자들이 어렵게 느끼는 물리학을 쉽게 풀어내는 동시에 왜 ‘기본’이 중요한지 알려 준다. 특히 여러 번 기회가 있었음에도 불구하고 노벨상의 영광을 다른 이가 가져가는 것을 본 과학자들의 사례를 들어 아무리 간단한 원리와 실험이라도 가볍게 보지 않고 반복하고 집중하는 과학자의 자세를 본받고 배우기를 권한다. 바꿔 말하면 과학자의 꿈을 키우는 청소년들이 주변을 면밀히 관찰하고 새로운 것을 발견하려 노력하며, 단순한 것도 그냥 지나치지 않는 날카로운 시선을 유지하기를 바라는 저자의 소망이 담긴 책이다.

세상을 바꾼 위대한 과학자들과 과학 실험에 얽힌,
상식을 뒤집는 흥미로운 이야기들!

우리가 지금 스마트폰으로 원하는 것을 검색하고, 웹툰이나 SNS를 즐길 수 있는 것은 모두 물리학 덕분이다. 더 간단하게는 지금 이 책을 읽고 있는 것도 물리학의 발전이 없었다면 불가능한 일이다. 물리학이라는 큰 틀이 존재하지 않았다면 우리가 누리는 풍요로운 환경과 문화는 갖추기 어렵다고 해도 과언이 아니다. 많은 사람들은 문명의 이기를 사용하고 혜택을 받고 있지만 정작 그 안에 숨겨진 과학 원리에 대해서는 큰 관심을 가지지 않는다. 이 안에 담긴 복잡한 작용들이 사실은 지극히 간단한 원리와 실험을 바탕으로 하고 있다는 사실을 아는 사람은 얼마나 될까?

겨우 덧셈과 뺄셈 정도의 사칙연산이 자신이 알고 있는 셈법의 전부라 자신의 발견을 공식으로 정리할 수 없었던 마이클 패러데이. 그의 전자기 유도 현상과 원리가 없었다면 발전기와 변압기는 꿈도 못 꾸었을 일이다. 여러 과학자들이 수도 없이 발견했지만 관심을 가지지 않았다가 레나르트와 아인슈타인에 이르러서야 해석할 수 있었던 광전 효과가 무관심 속에 묻혔다면 프린터기는 구경도 못 했을 것이다. 이외에도 어니스트 로런스의 입자 가속기, 마르코니의 무선 전신, 밀리컨의 기름방울 실험 등과 같이 물리학 발전에 이바지한 실험들은 모두 그들이 실패를 두려워하지 않고 꾸준히 실험을 수행하며 작은 것도 놓치지 않으려는 집념을 가지고 있었기에 가능한 일이다.

만약 ‘물리학자의 시선’이라는 이름으로 복잡한 수식과 어려운 용어, 이해하기 힘든 그래프로 이야기가 채워져 있었다면 노벨상이 가깝기는커녕 멀리 도망갔을지도 모른다. 그래서 이 책에서는 단순히 물리학의 원리나 이론만을 내세우지 않는다. 빛나는 업적에 가려진 뒷이야기들도 함께 다루며 독자의 흥미를 유발한다. 방사능 연구의 대가인 마리 퀴리의 옛 연인에 대한 이야기나 핵분열과 연쇄 반응을 해석하는 데 큰 공헌을 한 리제 마이트너가 노벨상을 받지 못한 이유, 기름방울 실험에 많은 아이디어를 제공했던 플레처가 그의 이름을 논문에서 뺄 때 밀리컨과 나눈 모종의 거래 등 흥미로운 이야기들로 가득하다. 특히 아인슈타인과 함께 20세기 최고의 물리학자로 알려진 리처드 파인만의 입을 빌려, 과학자들이 자신의 이론을 입증하기 위해 연구 데이터를 어떻게 선별했는지를 이야기한 부분은 과학자의 윤리 의식 문제를 다시 한 번 돌아보게 한다. 이러한 이야기들 덕분에 과학 분야에 문외한이고 관심이 없는 사람일지라도 마치 옛날이야기를 듣는 것처럼 자연스럽게 빠져들게 된다.

비록 물리라는 이름을 달고 있지만 이 책은 과학의 발전 과정을 담은 역사책이기도 하고, 과학자들의 고뇌와 번민을 엿볼 수 있는 위인전이기도 하다. 이 책이 청소년들에게 물리학에 대한 ‘진입 장벽’을 낮추고 인류에 공헌할 수 있는 새로운 실험과 원리를 창안해 내는 작은 계기가 되기를 간절히 바란다.

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