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[2018년 과학 분야 164위]
스핀
이강영 (지은이) | 계단 | 2018년 1월

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화가가 선과 색으로 세상을 그리고 음악가가 소리로 우주를 표현하듯, 물리학자는 물리학 법칙을 통해 세계를 건설한다. 이 세상을 지금 우리가 보는 모습으로 만드는 물리학 법칙은 무엇일까? 우주를 가장 근본적인 수준에서 설명하는 이론은 양자역학이다. 그 중에서도 물질의 단단함, 원자의 주기율표, 그리고 모든 화학법칙의 기초가 되어 세상을 이런 모습으로 만들어주는 원리는 오스트리아 출신 물리학자 볼프강 파울리가 제창한 배타 원리다. 배타 원리는 현대 과학에 원자가 등장한 이후 밝혀진 원자의 성질과 원자의 모습을 한 줄로 요약한 원리라고 할 수 있다.

배타 원리의 물리학적 근거를 제공해주는 개념은 전자의 스핀이다. 스핀은 질량과 함께 물질이 가지고 있는 가장 근본적인 성질이지만, 우리의 일상적인 감각으로는 경험하지 못하는 물리량이다. 그래서 스핀이란 개념은, 전자란 정말로 고전역학으로는 설명할 수도 이해할 수도 없는 양자역학적 존재라는 것을 말해준다. 양자역학은 우리의 감각으로는 느끼기 어렵고 수학을 통해서만 이해할 수 있다. 하지만 이 책에서는 양자역학의 건설자 중 한 사람이며 배타 원리를 발견한 파울리를 주인공으로 배타 원리와 스핀에 대해서 알아봄으로써 양자역학을 조금이나마 더 진하게 맛보고자 한다.

序

01 물리학의 양심
파울리 가家 연대기 / 에른스트 마흐, 세기말 빈 / 빈의 신동 / 뮌헨대학 이론물리학 연구소 / 뮌헨의 젊은 대가 / 괴팅겐의 파울리 박사

02 원자와 빛의 노래
원자, 개념에서 실체로 / 분광학, 원자의 빛 / 제이만 효과, 빛과 자성 / 전자, 전기의 알갱이 / 러더퍼드 원자 속을 들여다보다 / 닐스 보어 생각하다 / 수소 원자의 양자론

03 숫자, 이론, 그리고 주기율표
보어 모형의 성공 - 피커링 계열 - 모즐리의 X선 스펙트럼 - 프랑크-헤르츠 실험 / 코펜하겐의 새 연구소 / 조머펠트의 새로운 숫자들 / 보어 축제 / 슈테른-게를라흐 실험 / 주기율표 / 보어-조머펠트 이론의 한계

04 배타 원리와 스핀
배타 원리의 탄생 / 레이든 대학 / 에렌페스트 / 호우트스미트와 울렌벡 / 크로니히 / 스핀! / 토머스 인수

05 양자역학을 들고 온 세 전령
하이젠베르크 / 슈뢰딩거 / 디랙 / 양자역학적 스핀 이론 / 슈테른-게를라흐 실험의 재해석

06 같음, 스핀, 그리고 통계법
엔리코 페르미 / 두 입자가 똑같다면 / 보즈와 아인슈타인 / 페르미-디랙 대 보즈-아인슈타인 / 디랙 방정식 / 빛의 스핀 / 어떤 통계법이 옳은가 / 디랙의 바다 / 스핀-통계 정리

첫문장	프라하의 구시가 광장에서 북쪽으로, 파리즈스카Parizska 거리를 따라 블타바Vltava 강까지 이르는 길의 양쪽 지역은 유대인들이 거주하던 거대한 게토였다.