역학에서 시작하는 고전 물리학
고전 물리학의 중심이 되는 고전 역학은 뉴턴이 발견한 ma=F라는 ‘운동 방정식’에서 시작합니다. 뉴턴은 ‘물체의 운동은 운동 방정식으로 완벽하게 설명된다’라고 했습니다. 그리고 실제로 과학자들이 다양한 운동 현상을 ‘운동 방정식’으로 설명할 수 있다는 사실을 증명했습니다. 그래서 고전 물리학은 뉴턴의 운동 방정식 발견에서 시작하는 이야기라고도 합니다.
---「제1장 역학」중에서
열 현상은 ‘입자의 움직임’인가?
뉴턴 역학의 영향을 받아 열 현상을 역학의 언어로 해설한 학문이 이번 장에서 다룰 ‘열역학’ 분야입니다. 이 장에서는 먼저 우리가 일상생활에서 자주 사용하는 ‘열’과 ‘온도’라는 단어를 ‘역학적’으로 이해하는 일부터 시작합니다. 역학적으로 생각하면 ‘열’의 정체는 바로 에너지입니다. ‘온도’는 [K]라는 단위를 사용하고 ‘절대 온도 T’로 표현합니다. 어떤 물질 1[g]의 온도를 1[K] 상승시키는 데 필요한 열량을 ‘비열’, 어떤 물체의 온도를 1[K] 상승시키는 데 필요한 열량을 ‘열용량’이라고 합니다. 열과 온도를 역학적으로 이해하고 나면 열 현상에 대해 살펴보겠습니다. 고체나 액체는 분자 간의 결합이 매우 복잡하기 때문에 분자가 완전히 자유롭게 움직이고, 기체 분자의 크기를 무시할 수 있는 ‘이상 기체’라는 개념을 사용해 기체의 열 현상을 해설합니다.
---「제2장 열역학」중에서
파동은 ‘입자(매질)’의 진동
‘파동’이라고 하면 사람들은 수면의 물결을 떠올리기도 합니다. 그래서 파동을 다룬 이 단원에 관해서는 지금까지 다루어 온 역학, 열역학과는 완전히 다른 물리 현상이라고 생각하는 분도 계실지 모르겠습니다. 하지만 파동은 기본적으로는 역학이나 열역학과 같은 틀에서 이해할 수 있습니다. 먼저, 파동에서 다루는 ‘파’는 물결만을 의미하지는 않습니다. 줄의 진동이나 현, 소리의 진동도 사실은 파동 현상입니다. 이 현상은 미시적인 시점에서 보면 모두 ‘입자(매질)’의 진동이 시간의 차를 가지며 전달됩니다. 즉, 파동이라는 현상도 미세한 입자(역학 입자) 하나하나의 움직임이라고 역학적으로 생각할 수 있습니다.
---「제3장 파동」중에서
지금까지의 역학에서는 설명할 수 없었던 ‘힘의 작용’
앞에서 ‘전자기파(빛)’는 수면의 물결이나 줄, 현, 소리 등의 파동 현상과는 발생 원리가 다르다는 사실을 알게 되어 ‘전자기학’이라는 분야가 확립되었다고 말했습니다. 다만, 역학, 열역학, 파동과 마찬가지로 전자기학을 ‘물체의 입자 운동’으로 보고 역학적으로 접근해 이해할 수는 있습니다. 전자기학에서 ‘입자’에 해당하는 것은 ‘전하’입니다. 역학에서 ‘질량 m[kg]’인 ‘물체’는 전자기학에서는 ‘전기량 q[C]’인 ‘전하’로 바꾸어 생각합니다. 그러면 전자기학은 지금까지의 역학이나 열역학, 파동과 무엇이 다를까요? 바로 ‘장’이라는 개념이 새롭게 추가되었다는 점입니다.
---「제4장 전자기학」중에서
새로운 물리학의 시작
고전 역학은 19세기 말 무렵에 종말을 맞이했습니다. 뉴턴 역학의 접근으로는 설명할 수 없는 현상이, 특히 미시 세계에서 점차 관측되기 시작했지요. 그리고 고전 물리학에서 현대 물리학으로의 전환이 일어나기 시작했습니다. 이 책의 마지막 장인 제5장에서 다룰 내용은 고전 물리학에서 현대 물리학으로 전환이 일어난 시기에 연구되었던 원자 물리학입니다. 원자 물리학은 역사적으로는 ‘전기 양자론’이라고 합니다. 원자 물리학의 최대 관심사는 빛입니다. 지금까지 고전 물리학에서 설명할 수 없었던 빛의 현상을, 당시의 과학자들은 어떤 접근으로 연구하고 밝혀나가려고 했는지 함께 알아보겠습니다.
세상을 살다 보면 철학적인 내용도 중요하지만 우리가 보통 느낄 수 있는 세상의 이치와 도리와 다른 원리라는 측면에서 물리적인 내용을 간과 할 수 없다 뉴턴의 중력 발견이 왜 대단하겠는가? 나는 스스로 이과와 무관한 태생적으로 문과적 성향의 사람이라고 살아 왔다 그러나 이과와 문과의 지식의 분리 조차 올바르지 않으며 이과적 사고가 없다면 진짜 이 세상을 살아가기 어렵다는 것을 깨닫고 있다 그래서 물리에 대한 기초적인 입문을 하기 위해서 구매했다 책은 물리의 과목의 대략적인 개요와 원리 그리고 짤막한 그 원리를 설명하는 내용 이주로 되어 있고 그림과 수식이 있다 그러나 보통 물리라 하면 어려운 공식과 수식으로 겁먹지만 잘 읽어보면 별 것도 아니다 일단 명쾌한 설명과 더불어 내용도 어럽지 않아서 구매에 만족한다 같이 구매했던 화학 교과서 더불어서 아주 만족한다.. 물리에 대해서 입문하고 싶거나 그냥 밖에서 물리 관련으로 이야기거리 하고 싶은 일반 교양인들에게 이 책을 추천한다