작가의 말 4
1장 원자로 이루어진 세상
카를스루에의 칸니차로 ∴ 012
4원소설 ∴ 016 일정성분비의 법칙과 배수비례의 법칙 ∴ 018 원자론 ∴ 020
아보가드로의 가설 ∴ 024 2원자 분자의 문제 ∴ 027
양자 세상 산책: 산소의 발견자는 누구일까? ∴ 030
2장 원자가 내는 빛 그리고 주기율표
분젠과 키르히호프, 그리고 마이어와 멘델레프 ∴ 034
원소가 내는 빛 ∴ 038 발머와 수소 스펙트럼 ∴ 042 주기율표의 발견 ∴ 046
양자 세상 산책: 지구에서보다 태양에서 먼저 발견된 헬륨 ∴ 050
3장 원자도 쪼개진다
원자에서 방사선이 나온다 ∴ 054
음극선관과 음극선 ∴ 058 엑스선의 발견 ∴ 059 퀴리 부부와 새로운 원소 발견 ∴ 062
전자의 발견 ∴ 065 러더퍼드와 방사선 ∴ 068
양자 세상 산책: 부지런했으며, 검소했고, 겸손했던 과학자 ∴ 072
4장 원자의 내부 구조를 밝혀라
러더퍼드의 실험 ∴ 076
원자모형 만들기 ∴ 079 톰슨의 원자모형 ∴ 080 한타로의 토성 모형 ∴ 082
러더퍼드의 원자모형 ∴ 084 러더퍼드 원자모형의 문제점 ∴ 086
양성자의 발견 ∴ 089 중성자의 발견 ∴ 091
양자 세상 산책: 분자의 존재를 증명한 브라운 운동 ∴ 094
5장 양자화된 에너지
흑체복사의 문제 ∴ 098
양자화된 에너지 ∴ 102 광전효과의 문제 ∴ 107 아인슈타인의 광량자설 ∴ 109
양자 세상 산책: 적외선 온도센서의 원리 ∴ 115
6장 보어의 원자모형
보어와 발머의 식 ∴ 120
보어의 원자모형 ∴ 124 조머펠트의 고전 양자론 ∴ 129 수소 스펙트럼 ∴ 132
부양자수의 도입 ∴ 136 파울리의 배타원리 ∴ 138
양자 세상 산책: 누가 먼저 총을 쏠까? ∴ 141
7장 물질파 이론과 슈뢰딩거 방정식
물리학자가 된 왕자 ∴ 146
물질파 이론 ∴ 150 실험을 통한 증명 ∴ 152 슈뢰딩거 방정식 ∴ 154
확률적 해석 ∴
- 호기심을 돋우기 위해 장 전체의 핵심적 사건이나 과학자 이야기로 문제를 제기하는 도입
처음 1장에서 최초의 국제화학회의가 열린 독일 카를스루에에서 칸니차로가 당시 혼란 가운데 있었던 분자식 문제를 해결하는 장면부터가 흥미롭다. 본격적 양자역학 시대를 알린 엑스선, 방사선의 발견(3장도 드라마틱하다. 원자 내부 구조를 밝히기 위한 러더퍼드의 실험(4장 장면도 흥미를 이어가는 데 부족함이 없다. 양자역학의 최고 수훈자라 할 수 있는 보어가 등장하는 ‘보어와 발머의 식’(6장도 좋다. 가장 어려운 양자역학의 이중성을 쉽게 이해시키기 위해 비유로 든 ‘포유동물과 새들의 전쟁’(9장은 압권이다. 마지막 10장의 ‘양자역학의 이용’에서 ‘두 개의 노벨상을 받은 과학자들’도 마지막까지 호기심을 이어가는 마무리로 부족함이 없다.
- 과학적 문제제기 이후 전개되는 과학 개념과 실험적 증명을 소개하는 본문
본문에서는 도입에서 제기되었던 과학적 문제들을 풀기 위한 과학 개념과 실험적 증명들이 소개된다. 예를 들어 3장 ‘원자에서 방사선이 나온다’의 도입에서 제기되었던 ‘원자에서 나오는 방사선이 어떻게 원자가 더 쪼개질 수 있는 확실한 증거가 될 수 있을까?’라는 문제를 본문에서는 음극선관을 통해 전자의 존재를 발견하는 실험으로 증명해낸다. 또 4장 ‘러더퍼드의 실험’의 도입에서 제기된 ‘러더퍼드의 실험 결과가 왜 원자핵의 존재를 나타내는 것이 될까?’라는 문제를 본문에서는 여러 원자모형이 만들어지는 과정과 러더퍼드가 수행했던 금박 실험 결과로 증명한다. 6장 ‘보어와 발머의 식’에서 제기된 문제를 부양자수의 도입으로 해결해 나가는 과정, 9장 ‘포유동물과 새들의 전쟁’에서 제기된 문제를 광자 재판과 슈뢰딩거의 고양이 등으로 해결해 나가는 과정은 흥미롭기 그지없다.
- 산책하듯 가볍게 우리 생활과 연결된 양자역학을 다룬 ‘양자 세상 산책’
양자역학은 결국 어려운 과학이기에 쉬지 않고 이어가는 것은 버거울 수밖에 없다. 또 양자역학이 아무리 중요하
