RALC's Life Style

아래글은 이화여대 김찬주 교수님 홈페이지에서 가져온 글입니다.
http://home.ewha.ac.kr/~cjkim/

양자역학 참고 서적 소개

널리 알려진 양자역학 교과서와 참고서를 소개합니다. 여기에 소개하는 책은 대부분 학부에서 대학원 석사 1학년 정도의 수준입니다. (순서는 무순.)

1. D.J. Griffiths Introduction to Quantum Mechanics 2nd ed. (2004) Prentice Hall
   수준: 학부
   학부 수준의 표준 교과서. 현재 국내외의 많은 학교에서도 이 책을 교과서로 쓰고 있고 평도 좋아서 나도 2006년부터 학부 교과서로 사용하고 있다. 전체적으로 잘 썼고 다른 책에 비해 비교적 쉽게 쓰여져 있다. 하지만 마음에 들지 않는 점도 꽤 발견된다. 예를 들면 이 책은 양자역학의 발전 과정에 대한 언급이 전혀 없이 슈뢰딩거 방정식부터 시작하는데 이 자체로는 나쁘다고 할 수 없지만 그래도 해당 내용이 나오면 간단하게나마 언급은 해야 하지 않을까? 아마도 학생들이 "현대물리" 과목에서 배울 것으로 생각한 것 같긴 하지만... 또한 formalism이 harmonic oscillator나 free particle의 뒤에 한꺼번에 나오기 때문에 앞부분의 내용이 좀 빈약하다. 예를 들면 harmonic oscillator를 다루면서 number operator도 정의하지 않고 심지어 eigenvalue나 eigenfunction이라는 용어도 사용하지 않는다. 의도를 이해하지 못하는 바는 아니지만 좀 지나친 것 같다. 이에 비해 뒷부분은 학부에서 이걸 다 가르칠 필요가 있을까 하는 생각이 들 정도로 자세하다. 결국 그냥 책을 따라가면서 강의하긴 곤란한 듯.
2. R. L. Liboff Introductory Quantum Mechanics 4th ed. (2002) Addison-Wesley
   수준: 학부
   학부 수준의 표준 교과서. 내가 배울 때도 이 책이 주 교과서였다. 다른 표준적인 교과서인 Gasiorowicz보다 자세하고 체계적이라서 이 책이 교과서로는 더 좋아 보인다. 다만, 문제는 판이 올라가면서 터무니 없이 너무 두꺼워지고 어려워진 감이 있다는 것이다. 세상에 850페이지가 넘다니! 이걸 어떻게 1년에 다 끝낸담. 학부 교과서면 학부 교과서로 만족해야 하는데 책을 쓸 때도 역시 욕심은 금물이다.
3. Choonkyu Lee Essential Quantum Physics (2006) Chungbum Publishing Co.
   수준: 학부
   서울대 이준규 선생님께서 학부 강의록을 기초로 쓰신 책. 나는 이 분의 강의를 통하여 양자역학을 배웠다는 사실 한 가지만 기록해 두자. 더 이상의 평을 하는 것은 누가 될 뿐.
4. R. Shankar Principles of Quantum Mechanics 2nd ed. (1994) Plenum
   수준: 학부 - 대학원
   양자역학 책 가운데 가장 잘 쓴 책 중의 하나. 개인적으로 학생 시절에 Shankar의 책에서 많은 것을 얻었다. 교과서로도 이상적이고 혼자 공부하기에도 좋다. 다만, 학부 교과서로 쓰기에는 조금 어렵고 대학원 교과서로 쓰기에는 약간 쉽다는 느낌이 있다. 달리 표현하면 내용을 적절히 첨삭하여 어느쪽 강의에도 좋은 교과서로 쓸 수 있다는 뜻. 다른 양자역학 책을 읽고 잘 이해가 되지 않는 사람은 포기하기 전에 반드시 Shankar를 정성스럽게 공부할 것. 노력이 보상을 받을 것이다. Shankar가 쓴 수리물리 책도 아주 훌륭하다. Shankar가 연구 시간을 조금 줄이더라도 다른 분야의 교과서도 많이 써서 수많은 물리학도에게 광명을...
5. J. J. Sakurai Modern Quantum Mechanics 2nd ed. (1994) Addison-Wesley
   수준: 대학원
   표준적인 대학원 교과서. 나도 이 책으로 배웠다. 일본계 미국인 물리학자 Sakurai가 집필을 끝마치지 못하고 도중에 사망하여 그의 친구가 완성했다. 학부 수준의 양자역학을 아는 사람을 대상으로 쓴 책. 전체적으로 명쾌한 설명이 돋보이는데 특히 Sakurai가 직접 쓴 전반부는 아주 좋다. 각 장 끝에 매우 많은 문제가 있는데 어려운 문제도 꽤 많이 있다. 이런 문제를 하나씩 스스로 풀어보면서 내공이 쌓이는 것. Sakurai도 Shankar처럼 교과서를 쓰는데 소질이 많은 듯. 입자물리에 대한 그의 다른 책도 아주 좋다. 젊은 나이에 너무 일찍 죽은 것이 아쉽다.
6. 송희성 양자역학 (1984) 교학연구사
   수준: 학부 - 대학원
   외국 교과서에 전혀 뒤지지 않는 훌륭한 책. 우리나라의 척박한 물리 서적 출판 현황에 보배같은 존재. 번역판에서는 결코 느낄 수 없는 진정한 우리말로 쓴 교과서. 그래서 실제로는 보통의 학부 교과서보다 어려운 내용이 꽤 있음에도 불구하고 우리나라 학부생들의 필수 서적이 되었다. 그동안 이 책으로 수많은 몽매한 물리학도가 구제를 받았으리라. 혹은, 이 책이 있음으로 해서 게으른 물리학도들이 자신이 양자역학을 잘 못하는 것이 영어때문이라는 핑계(!)를 더이상 댈 수 없게 되어버렸다. 우리나라 물리학이 더욱 발전하려면 다른 분야에도 이런 우리말 교과서가 많이 나와야 한다.
7. P.A.M. Dirac Principles of Quantum Mechanics 4th ed. (1982) Clarendon
   수준: 학부 - 대학원
   고전 중의 고전. 양자역학 창시자의 한 명인 Dirac이 쓴 책. 초판은 1930년에 나왔지만 역사적으로나 물리적으로나 지금도 읽을 가치가 충분한 책. 읽으면서 감동이 오는 몇 안되는 물리 책 중의 하나. 천재 물리학자 Dirac의 풍모를 느낄 수 있다. 자신이 물리학도라고 생각한다면 언젠가 한 번은 반드시 읽어보기를 권한다. 양자역학을 깊이 이해하기 위해서. 그리고 Dirac을 비롯한 양자역학 창시자들에게 경의를 표하기 위해서.
8. L. I. Schiff Quantum Mechanics 3rd ed. (1968) McGraw Hill
   수준: 대학원
   지난 세기 단 한 권의 양자역학 교과서를 꼽으라면 대부분이 주저하지 않고 Schiff를 꼽았으리라. 수십년 동안 수많은 물리학자가 바로 이 책을 통하여 양자역학을 배웠다. 양자 역학 교과서의 권위있는 표준. 아직도 세월의 흐름과 무관하게 교과서로나 참고서로나 우뚝 서 있다. 다른 책을 교과서로 배우더라도 이 책을 수시로 참고하며 손때를 묻혀야 한다.
9. C. Cohen-Tannoudji, B. Diu, F. Laloe, B. Dui Quantum Mechanics 2 vols. (1977) John Wiley & Sons
   수준: 학부 - 대학원
   일단 두께에 놀라는 책. 1500페이지가 넘는다. 쉬운 내용과 어려운 내용을 구분하여 학부와 대학원 모두에서 사용할 수 있다. 책이 두껍고 양쪽을 모두 고려하다 보니 개인적으로는 약간 산만한 느낌도 있다. 하지만 책 자체는 잘 썼고 문제도 충실하다. 대표 저자인 Cohen-Tannuoji는 얼마 전에 노벨상을 받은 바 있다. 굳이 읽지는 않더라도 책꽂이에 꽂아놓으면 그럴듯하게 보이는 책이기도 하다.
10. R. P. Feynman Feynman Lectures on Physics vol 3 (1970) Addison-Wesley
    수준: 학부
    저자는 그 유명한 Feynman. 설명이 불필요한 물리학자이다. 그리고 이 책도 설명이 불필요한 유명한 책. 물리의 ㅁ자도 모르는 일반 사람들도 한두 번은 들어봤을 정도이다. 학부 2학년을 대상으로 쓴 책이므로 수식도 매우 적고 쉬워 보이지만 완전히 소화하기는 결코 쉽지 않다. 나중에는 자신의 영어 해석 능력을 의심하는 지경에 이를 수도 있다. 책을 공부하는 것 자체는 재미가 있는데 그런 재미와 이해도가 꼭 비례하는 것은 아니라는 것을 보여주는 책이기도 하다. 그래도 이런 책을 보고 있으면 이런 것이 바로 물리구나 하는 생각이 종종 들기도 한다. 방학 때 여유를 가지고 뜻이 맞는 사람 몇 명과 같이 이 책을 공부해보는 것은 어떨까. 그 모임이 조만간 친목 도모의 모임으로 바뀔 가능성이 높다고 해도... 언제 어디서 누가 갑자기 Feynman lecture 봤냐고 물어봤을 때 할 말은 있어야 물리학도로서 부끄러움을 면할 수 있으니까.
11. E. H. Wichmann Quantum Physics Berkeley Physics Course vol 4, (1971) McGraw Hill
    수준: 학부
    Berkely Physics Course는 모두 5권으로 이루어져 있는데 2년 동안 배우는 일반물리 코스이다. 제 4권이 양자 역학을 다루는데 아주 얇고 쉽게 썼다. 어렵지 않게 양자 역학의 기초를 이해하고 싶을 때 이 책을 보면 좋다. 학부 양자 역학 강의를 듣기 전에 방학 때 이 책으로 공부하면 이상적일 듯. 양자역학을 만든 사람들의 사진도 매우 많이 나온다.
12. L. D. Landau and E. M. Lifshitz Quantum Mechanics: Nonrelativistic theory Course in Theoretical Physics vol 3, 3rd ed. (1981) Butterworth-Heinemann
    수준: 대학원
    미국에 Feynman이 있다면 러시아에는 Landau가 있다. Landau and Lifshitz 시리즈는 아마도 가장 유명한 이론물리 교과서 시리즈일 것이다. 내용이야 어떻든 이 시리즈라는 이유 하나만으로도 충분히 소장 가치가 있는 책. 물론 이 책 자체도 매우 잘 썼다. 하지만 이 시리즈의 다른 책과 마찬가지로 매우 내용이 많고 어려운 부분도 많다. 보통의 대학원 교과서에 없는 내용도 많이 나온다. 다른 책을 보다가 혹시나 하는 생각이 들 때 찾아보면 결코 실망시키지 않는 책. 러시아에 왜 훌륭한 물리학자가 그리도 많은지 이 시리즈를 보면 이해할 수 있다.
13. S. Gasiorowicz Quantum Physics 3nd ed. (2003) John Wiley & Sons
    수준: 학부
    전통적으로 학부 교과서의 표준으로 생각되던 책. 하지만 개인적으로는 불만스러운 점도 좀 있다. 평범한 학생이 별 생각없이 공부하기에는 설명이 약간 부족하다는 느낌. 다른 책보다 상대적으로 얇은데 내용은 없는 것이 없을 정도로 많으니 그럴 수밖에 없다. 장점이 많은 책이긴 하지만 더 친절한 책도 많다. 이제는 참고서로 더 좋지 않을까? 추가: 3rd edition이 나오면서 어려운 내용은 모두 빼고 internet으로만 찾아볼 수 있게 했다는 얘기를 어디선가 들었음.
14. G. Baym Lectures on Quantum Mechanics (1973) Benjamin
    수준: 대학원
    나온지 상당히 지났지만 여전히 매우 좋은 책이다. 다른 곳에서 발견하기 힘든 관점의 설명도 많고 내용도 풍부하다. Sakurai처럼 학부 수준의 양자역학은 안다고 가정하고 쓴 책이라서 교과서로 사용한다면 학생들은 초반에 약간의 정신 무장을 해야 할 듯. 교과서로 쓰지 않는다 해도 참고서로는 꼭 옆에 두고 보는 것이 좋다.
15. K. Gottfried and Tung-Mow Yan Quantum Mechanics: Fundamentals (2004) Springer
    수준: 대학원
    (이 책은 1966년에 1판이 나왔는데 그때는 volume 1. Fundamentals라는 부제가 붙어 있었다. 그러다가 vol 1이라는 것은 뺀 채 거의 40년만에 저자가 한 명 추가되어 2판이 나왔다. volume 2는 이제 영영 쓰지 않기로 한 걸까?) 좋은 대학원 교과서 (좋은 책이 참 많기도 하다). 설명이 명쾌하다. 특히 measurement theory에 대한 설명이 자세히 나와 있다. Sakurai의 마지막 장에 있는 Coulomb scattering 부분은 이 책의 내용을 줄인 것이다.
16. E. Merzbacher Quantum Mechanics 3rd ed. (1997) Wiley
    수준: 대학원
    Schiff와 함께 오랫동안 표준적인 대학원 교과서로 사용되던 책. 양자역학 기초부터 나와 있으므로 (바람직하진 않지만) 이 책으로 양자역학을 처음 공부할 수도 있다. 몇몇 부분은 다른 책에 없는 내용도 있어서 참고서로도 유용하다.
17. A. Messiah Quantum Mechanics (2000) Dover
    수준: 대학원
    본래는 1950년대에 두 권으로 나온 책으로 1200페이지에 달한다. 그 이후 오랜동안 대학원 수준의 양자역학에 대한 거의 모든 내용을 담은 책으로 많이 사용되어 왔다. 이 책도 이제는 고전의 반열에 올랐는지 오래된 좋은 책을 다시 펴내는 Dover 출판사에서 새로 찍어냈다. 다른 책에서 찾지 못하는 것이 있으면 이 책을 보라. 아직도 매우 유용한 책이다.
18. 그밖에도 훌륭한 책들이 많이 있다. 모두 제각기 존재 가치가 있고 뚜렷한 장점이 있는 책들이다. 시시때때로 참고를 하면서 어려운 양자 역학을 공부해야 한다. 또 언급하지 않은 책중에도 아주 좋은 책들이 많다. 양자 역학 책은 정말 너무 많아서 도저히 다 언급할 수가 없는데 대개 다 좋은 책들이다.
19. --- To be Continued ---

마지막 고친 날: 2007.4.6

1. 고체물리학(solid state physics)

물성물리학의 한 분야로 고체의 물리적인 여러 성질을 그 원자적 구조와 관련시켜서 연구하는 학문이다. 주로 금속 ·비금속의 홑원소물질 또는 화합물의 결정을 다루지만, 유리 등 비결정성 고체의 연구도 포함된다. 고체를 이루고 있는 원자의 배열인 결정구조를 알기 위해서는 주로 X선회절법이 사용되고, 원자의 세계를 기술할 수 있는 양자이론, 양자통계학 등이 그 기초가 된다. 고체물리학은 1930년 후반부터 싹트기 시작한 분야로, 학문적인 역사는 짧지만 매우 빠르게 발전하고 있다. 고체 중에서 결정체는 취급하기 쉽기 때문에 연구가 많이 이루어졌고, 점차 비결정질(非結晶質) 물질까지 그 연구 범위가 넓어지고 있다. 연구대상 물질로는 금속 ·이온결정 ·반도체 ·유전체 ·자성체 등이 포함된다.

연구대상이 되고 있는 중요한 과제는 페르미면의 모양과 같은 고체 속에서의 전자상태에 대한 문제, 상전이에 대한 문제, 어긋나기[轉位]에 의한 결정변형의 작용원리나 구조의 해명, 반도체 또는 이온결정에서의 불순물 준위, 레이저광에 의해서 일어나는 비선형현상, 극저온에서의 각종 이상현상, 초고압하에서의 특성변화, 초전도현상의 본질 파악 등 다채로운 분야가 있다. 연구의 수준도 매우 높아서, 미시적 입장에서 고체의 특성을 이해할 수 있는 범위가 넓어지고 있다. 따라서 필요에 따라 원하는 특성을 가지는 결정의 성분과 구조를 추적할 수도 있게 되어, 물질의 원자적 설계가 어느 정도 가능하게 되었다.
물질 종류의 입장으로 보면 금속물리 ·이온결정의 물리 등이 있고, 주목하는 물성의 입장으로 보면 유전성 ·반도체 ·자성 ·강자성 ·가소성 ·초전도성 등이 있다. 연구방법은 X선결정학 ·전자살회절 ·중성자살회절 ·고체광학 등이 있으며, 이론적인 연구대상으로는 결정격자의 역학 ·고체전자론 ·고체의 통계론 등이 있다.

고체물리학이 이룩한 가장 큰 성과의 하나는 트랜지스터의 발명 이후 눈부시게 발전해온 각종 고체소자에 대한 연구인데, 이로써 현대과학은 일대 혁신을 맞이하게 되었다. 그 외에도 각종 합금 ·자성체 ·유전체 ·형광체 ·특수유리 ·고분자재료 등 유용한 재료가 고체물리학의 연구성과로 만들어졌다.

http://100.naver.com/100.nhn?docid=14722

2. 결정구조 [結晶構造, crystal structure]

대부분의 단위체를 비롯하여 간단한 무기화합물·유기화합물 그리고 복잡한 조성을 가진 광물이나 유기천연물 또는 고분자물질에 이르기까지 결정구조가 밝혀진 것은 매우 많다. 각 물질의 결정구조는 대응하는 공간군(空間群)과 원자좌표값에 의하여 결정되는데, 원자의 상대적인 위치로부터 분자의 형성, 원자단의 존재 등이 밝혀지게 되어 원자간거리·분자간거리·배위수 등을 알 수 있게 되었다. 대표적인 결정구조형으로는 암염형(岩鹽形) 결정, 다이아몬드형 결정 등이 있다. 주로 X선해석으로 결정하며, 다른 입자선을 보조적으로 사용한다. 결정구조는 결정화학의 기초지식으로, 결정구조를 구하여 광물의 조성을 밝혀내는 X선광물학을 비롯하여, 많은 분야에서 널리 이용하고 있다.
http://100.naver.com/100.nhn?docid=9541



NaCl : fcc구조
CsCl 구조 : sc구조(단위입방체내에 한 개의 CsCl 존재)
Mg, Be, Cd, Zn(hexgonal closed packed)
Si, Ge, C 결정구조 (다이아몬드 구조)


3. 염화나트륨형 구조 [鹽化─型構造]

암염형(岩鹽型) 구조라고도 하며 또는 식염형 구조라고도 하는데, 할로겐화 세슘을 제외한 할로겐화 알칼리금속, 할로겐화 암모늄, 또는 알칼리토금속의 산화물과 황화물에서 흔히 볼 수 있는 결정 모양으로 양이온과 음이온이 교대로 배열된 구조를 이루고 있다.

양이온과 음이온이 모두 배위수(配位數)가 6인 팔면체 자리를 차지하는 두 개의 면심입방(面心立方)격자가 서로 침투되어 있는 구조이다. 양이온과 음이온의 반지름비가 0.414~0.732의 값을 가질 때 안정한 구조로 결정의 안정화 정도를 나타내는 마델룽(Madelung constant) 상수의 값은 1.7476이다. 양이온이 너무 크면 염화세슘(CsCl) 구조가 되고, 양이온이 너무 작으면 섬아연석(ZnS) 구조가 된다.

http://100.naver.com/100.nhn?docid=217132

4. 염화세슘형구조 (鹽化－型構造 cesium chloride structure)

일반식 AX(A는 양성원소, X는 음성원소)로 나타내는 화합물에서 발견되는 결정구조의 한 형식. 염화나트륨형구조와 함께 이온결정의 대표적인 구조이다. 염화세슘 CsCl은 알칼리금속할로겐화물인데, 세슘의 이온반지름이 크기 때문에 염화나트륨 등과는 다른 결정구조를 가진다. 염화이온이 정육면체의 각(角)에 있고 정육면체의 중심에 세슘이온이 들어간다. 등축(입방)정계, 공간군 3 가 0.4123㎚인 단위격자는 세슘이온·염화이온 1개씩을 포함한다. 브롬화세슘 CsBr와 요오드화세슘 CsI 등의 염 이외에 CuZn과 AgCd와 같은 금속간화합물도 이런 구조를 가진다. 염화이온·세슘이온이 각각 단순입방격자를 만들고 있으나 체심입방격자는 아니다. 할로겐화염기의 결정구조는 반지름비로 모두 설명될 수 있는 것은 아니며 온도와 압력에 의해 염화나트륨형과 염화세슘형 사이에서 전이(轉移)하는 것도 많다.

http://kr.dic.yahoo.com/search/enc/result.html?pk=16267100&p=염화세슘형구조&subtype=all&type=enc&field=id

5. Hexagonal close-packed structure

육방 밀집 구조의 원점은 대칭중심이 있는 팔면체 자리로 한다. 단원소 구조로 육방 밀집을 이루는  물질은 Be, Cd,Ce, Cr, Dt, Er, Gd, He, Hf, La, Li, Mg, Na, Ni, Sc, Ti, Zn 등이 있고, 이온 결정의 구조에서 음이온이 육방 밀집을 이루고(구의 자리) 양이온이 사면체 자리의 반을 채우면 Wurtzite 구조가 되고, 양이온이 팔면체 자리를 전부 채우면 NiAs 구조가 된다.
http://samicks.cafe24.com/Stru.htm

Mg, Be, Cd, Zn(hexgonal closed packed)

이 원자배열을 구성하기 위해서는 한 평면에 먼저 원자를 육방최밀배열로 충진한다. 이 위에 유사하게 배열된 원자의 다른 층을 놓으면, 이들은 첫번째 층의 원자들 사이의 계곡에 놓이게 된다. 이 위에 세번째 층을 놓으면, 이는 첫번째와 같은 선상에 있게 된다. 이 육방배열내에 단위정이 위치한다.

6. Diamond structure
탄소 원자가 입방 밀집을 이루고 사면체 자리의 반을 다시 탄소가 채운 구조로, sp3 혼성 공유 결합에 의한 방향성을 갖는 결합이다. 탄소의 입방 밀집 격자 둘이 이탈 벡터 (1/4,1/4,1/4)을 가지고 서로 겹쳐있는 구조로 볼 수도 있다. Si, Ge, a-Sn이 이 구조를 갖는다.
http://samicks.cafe24.com/Stru.htm

샤프 공학용 계산기 EL-9650 사용하다가 복소수 연산(3x3 이상)이 되지 않아서
가능한 기종인 EL-9900으로 기변하고 프로그래밍한 내용입니다.
카시오는 복소수 연산은 가능하지만 페이저 변환이 어렵다는 단점이 있다네요.
맘 편히 Ti-89 사는 것도 좋을 듯.

L(RX-SW)=>A
-M(QX-SV)=>B
N(QW-RV)=>C
O(RX-SW)=>D
-M(TX-SY)=>E
N(TW-RY)=>F
L(TX-SY)=>G
-O(QX-SV)=>H
N(QY-TV)=>I
L(RY-TW)=>J
-M(QY-TV)=>K
O(QW-RV)=>Z
Print "X1:"
Print (D+E+F)÷(A+B+C)
Print "X2:"
Print (G+H+I)÷(A+B+C)
Print "X3:"
Print (J+K+Z)÷(A+B+C)

공기의 저항이 있을 때 자유 낙하 운동을 하면 표면적에 관계가 있다고
알고있는데 그럼 표면적이 동일한 두 물체를 동시에 떨어 뜨리면
무거운게 빨리 떨어지나요 아니면 동시에 떨어지나요?(공기저항 고려!!!)

A,B 두 물체는 표면적은 같으나 물체A의 질량이 더 크다면...

more..

예전에 죽도록 공부하기라는 다큐멘터리가 생각난다.
하버드대 학생들의 생활을 보여주는데 솔직히 충격받았었다.
나랑 같은 대학생이다. 물론 그 중 천재도 있겠지만 오히려 천재보다 수재가 많은 듯 했다.
그렇다. 천재는 될 수 없어도 수재는 될 수 있다.
지금까지 나에게 시간이 없었던게 아니라 열정과 목표가 없었던 건 아닐까?

머리가 뛰어난 사람도 노력하는 사람에게는 이길 수 없다고 하지 않던가...
자, 이제 죽도록 공부해보자. 미치도록 공부해보자.
공부, 이 얼마나 정직한 노력의 결과인가...