톰킨스 물리열차를 타다 (조지 가모브, 러셀 스태나드 저)

소개글

톰킨스 물리열차를 타다 (조지 가모브, 러셀 스태나드 저)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 도서 내용 요약
　1. 속도제한 도시의 희한한 광경
　2. 상대성 강의를 듣고 난 후 꿈을 꾼 톰킨스 씨
　3. 톰킨스 씨의 휴가
　4. 구부러진 공간에 대한 교수의 강의노트
　5. 톰킨스 씨, 닫힌 우주를 방문하다.
　6. 우주 오페라
　7. 블랙홀, 열죽음, 블로토치
　8. 양자당구
　9. 양자 사파리
　10. 맥스웰의 도깨비
　11. 즐거운 전자 족속
　11.5 톰킨스 씨를 졸게 한 지난번 강의의 나머지 부분
　12. 핵의 내부
　13. 목공예사
　14. 허공 속의 구멍
　15. 입자가속기
　16. 교수의 마지막 강의
　17. 에필로그

2. 인상에 남는 문장
　1~3

3. 이 도서를 통해 새롭게 깨닫게 된 점을 정리하세요

4. 간단한 강의 소감

본문내용

미가 없다는 것이다. 보어의 이론 이후 고전역학을 완전히 뒤집는 계기가 되는 양자역학이 발표되었다. 보어의 이론이 분명한 선으로 제시된 궤적을 표시하는 반면에 양자역학에서는 기본적인 불확정성의 원리와 일치하는 분산패턴을 보이며 전자들의 움직임을 표현한다. 후에 파울리는 특정한 원자 안에서 어떤 두 개의 입자도 동시에 같은 운동 형태를 취할 수 없다는 원칙을 발표한다. 이 원칙에 따르면 핵과 가까이 있는 운동 상태를 몇몇 전자들이 이미 차지하고 있을 경우 다른 전자들은 핵으로부터 더 멀리 있는 운동 상태를 취할 수밖에 없다는 것이다. 결국 이런 원리로 원자들은 한 곳에 모여 있지 않게 된다. 전자의 양자상태는 대략 같은 결합력을 기준에 따라 몇 개의 그룹으로 나눌 수 있는데 원자번호가 증가함에 따라 각 그룹이 하나하나 전자로 채워지고 그 결과 전자궤도가 순차적으로 채워지는데 이에 따라 원자의 성질이 주기적으로 바뀐다. 이것이 바로 디미트리 멘델레예프가 실헙적으로 발견한 주기율표의 성질이다.
12. 핵의 내부
핵의 부피는 아주 작지만 질량은 원자 전체의 99.97%를 차지한다. 핵자들은 강력작용으로 인해 한 군데 모여있고, 강력은 액체 속에 있는 분자 사이에 작용하는 힘과 비슷한 방법으로 작용하며 외부의 힘에 의해 영향을 받지 않는다고 가정할 때 핵의 모양은 물방울과 같은 공 모양을 띤다. 원자핵 입자들은 응집력뿐만 아니라 척력도 작용한다. 핵을 이루는 입자의 절반을 차지하는 양성자는 모두 양전하를 띠므로 쿨롱력에 의해 서로 밀치고 있다. 일정한 크기가 넘어가면 핵은 핵자들을 방출하는데 이러한 원소들을 방사성원소라 한다. 하지만 실제로 실험에 의하면 알파입자가 방출되는 것을 알 수 있는데, 이는 양성자 두 개와 중성자 두 개의 특별한 결합방식이 안정적이고 효과적이기 때문이다. 알파붕괴의 특이한 점은 알파 입자들이 핵에서　빠져나가는 데 오랜 시간이 걸린다는 것이다. 러더퍼드는 이유를 알아보기 위해 원자 때리기 방법을 사용하여 실험을 했고, 이 실험으로 날아온 알파입자는 핵에서 거리가 멀 경우 전기력에 의해 밀쳐지지만 가까울 경우 인력이 작용하고 핵은 으로의 입자 출입이 어려운 것을 알아냈다. 하지만 방사선 붕괴 과정에서 핵으로부터 탈출하는 알파입자나 침투하는 알파입자가 퍼텐셜 장벽 보다 적은 에너지를 갖고 원자핵으로 침투, 탈출하는 것을 발견했다. 이렇게 날아들어 온 입자는 핵으로 침투하여 일부 입자들을 날리고 핵에 남아 기존 핵 사이의 상호작용으로 새로운 원소가 탄생한다. 제2차 세계대전 직전 독일화학자들은 무거운 핵이 두 개의 부분으로 갈라지며 에너지를 방출하는 식의 변환인 핵변환을 발견했다. 핵분열이라고 불리는 현상으로 주기율표의 끝 부분에 안정성의 한계에 놓인 원소들이 비슷한 성질을 갖는 것을 알았다. 이 원자핵들은 작은 자극만으로도 두 개로 쪼개져 버리며 중성자가 나오고, 이 중성자가 핵을 다시 분열시키는 것이다. 결국 연쇄적으로 핵이 쪼개지는 연쇄반응이 일어나고 우라늄의 양이 충분하여 임계질량을 넘어가면 방출된 중성자가 핵을 분열시킬 확률이 높아져 분열이 지속되는 것이다. 이것이 바로 초기 원자 폭탄에 이용된 원리이다. 무거운 원소의 핵을 분열시키는 것과 반대로 가벼운 원소를 결합하는 핵융합도 있다. 핵융합은 두 개의 가벼운 핵이 만나 고온에서 서로 반발력 없이 합쳐지는 현상으로 태양에서는 끊임없이 지송되며 주 에너지원이 된다.
13. 목공예사
원자 속의 양전하와 음전하가 같은 상태에서 움직인다면 전기적으로 중성이다. 양성자들은 매우 안정적이고 중성자는 양성자로 변하려는 성향이 강하고 전자와 양성자 중성미자의 형태로 분리된다. 핵 속에 양성자와 중성자의 수가 비슷하지 않고 어느 한쪽이 많을 경우 중성자가 양성자로 변하거나 양성자가 중성자로 변하며 균형을 이루고 전자를 방출해버리는 현상을 베타붕괴라 한다. 반대로 양성자와 중성자가 서로 전하를 가지려고 해 서로 주고받는 교환현상이 있다. 이러한 특성을 이용해 핵을 만들 수 있고, 양성자와 중성자의 결합으로 알파입자를 만들 수 있다. 하지만 원소를 다른 원소로 바꾸는 것이 쉽지 않은 이유는 핵에 정확하게 양성자를 맞출 수 없고, 반발력을 이기지 못하고 표면에서 튕겨져 나올 가능성이 많기 때문이다.
14. 허공 속의 구멍
반물질 입자의 예로는 양전하를 띤 양전자가 있다. 폴 디랙은 상대성이론에 바탕을 두고 양자역학의 원칙을 도입하여 전자에너지 값을 나타내는 방정식을 유도했다. 디랙은 양의 에너지상태가 무한한 것을 기반으로 음수의 에너지 값을 갖는 경우의 수도 무한해질 가능성을 열어두고 모든 전자가 높은 에너지상태에서 낮은 에너지 값으로 떨어진다고 제시했다. 전자들이 에너지 값을 갖고 있음에도 보이지 않는 이유는 완벽한 연속체를 이루어 규칙적이고 균일하게 진공 속에 분산되어 있기 때문이다. 이렇게 균일하게 분산되어 관찰이 불가능한 공간에 전자가 추가되면 서로 반대방향으로 자전하는 두 개의 전자가 같은 양자상태를 차지할 수 없다는 파울리 배타원리에 의해 양의 질량값을 갖고 정상적인 전자처럼 행동하게 된다. 또한 공간에서 빠진 전자의 경우 구멍으로 인식이 되고 전자가 옮겨간 자리에서 같은 양의 양전하로 인식이 된다. 이렇게 전자와 양전자가 공간의 같은 지점에서 동시에 나타나는 것을 쌍생성이라고 한다. 전자만 반입자(양전자)를 갖는 것이 아니고 양성자에게는 음전하를 띠는 반양자가 있다. 반양자의 질량은 양성자와 똑같으며 전하만 반대이다. 이 연속체는 마이너스 질량을 가진 무수한 양성자로 되어있고 실제로 모든 입자에는 반입자가 존재한다. 실제로 우리가 사는 세상은 반물질고 완전히 구분되는 물질로 구성되어있지만 빅뱅 이후 진화 과정에서 상호작용의 결과 한쪽이 우세하게 되어 오늘날의 불균일한 우주가 형성된 것이다.
15. 입자가속기
입자를 쪼개는 기계를 입자가속기라고 부른다. 입자가속기의 원리는 양성자나 전자와 같은 입자를 가속해 높은 에너지값을 갖게 한 뒤 양성자와 충돌시켜 양성자를 구성요소로 쪼개는 방법이다. 충돌시 양성자가 깨지는 것이 아니라 새로운 입자가 생성되는데 이것은 파이온 또는 파이 중간자라고 한다. 전하는 물징

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