홈앤서비스 SK BROADBAND

고대 연금술부터 20세기 보어의 원자모형까지
이론과 실험을 일체시키기 위한 노벨상 수상 과학자들의 열정을 논문으로 알아본다!
눈으로 볼 수 없는 물질을 모형으로 만들어 원자 성질과 내부 구조를 설명하다

모형은 눈으로 보기 어렵거나 내부 구조 등을 설명하기 위해 만든다. 이처럼 원자모형은 원자가 관계하는 여러 가지 현상을 설명하고 그 구조를 직관적으로 이해하기 쉽도록 모형적으로 생각한 원자구조 형태다. 원자모형은 최근 개발된 최첨단 현미경을 이용하면 물질 내에서 원자가 어떻게 배열되었는지 관찰할 수 있지만 양성자와 전자로 구성되어 있는 원자 내부를 들여다볼 수 없다. 따라서 원자의 내부 구조를 연구하기 위해서는 모형으로 여러 가지 원자모형을 제시하고 이 연구를 바탕으로 원자의 성질을 예측하기도 한다. 최초의 원자모형은 돌턴이 제시한 원자모형이다. 돌턴은 원자는 더 이상 쪼개지지 않는 가장 작은 알갱이라고 주장했다.

[노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학 시리즈] 중의 4권인 『세상에서 가장 쉬운 과학 수업 원자모형』은 고전 물리학으로 설명할 수 없는 현상이 존재할 수 있다는 사실을 보여준 중요한 사건을 다룬다. 따라서 보어의 원자모형은 양자물리학으로 한 발짝 더 다가가는 중요한 나침반이 되었다. 이 책에서는 고대 원소론부터 양자역학으로 발전하기까지 역사적인 흐름으로 흥미진진하게 풀었다. 더불어 톰슨, 러더퍼드, 보어의 오리지널 영어 논문을 통해 그 시대 속 물리학자들의 고심과 연구 결과를 생생하게 느낄 수 있다. 이 책에는 위대한 발견을 한 과학자들의 에피소드와 함께 수식이 등장한다. 어렵다고 느낄 필요 없이 고등학교 수준의 수학 내용만 알면 이해할 수 있도록 친절하게 설명하고 있다. 정교수와 물리군의 일대일 대화를 따라가다 보면 수학이나 과학에 두려움이 있는 독자들도 쉽게 이해할 수 있게 될 것이다. 이 책은 시리즈(전 20권)로 기획되었으며 역대 노벨 물리학상 수상자들이 모두 등장한다.

추천사
천재 과학자들의 오리지널 논문을 이해하게 되길 바라며 … 013
세상을 놀라게 한 원자모형 이론의 탄생_ 오거 보어 박사 깜짝 인터뷰 … 015

첫 번째 만남｜돌턴의 원자설이 나오기까지
탈레스의 기본원소_ 탐구심으로 전쟁을 멈추다 … 022
4원소설_ 물질을 이루는 물, 불, 공기, 흙 … 029
고대의 원자론_ 더 이상 쪼갤 수 없는 작은 입자 … 036
마법과 과학 사이의 연금술_ 돌맹이도 금이 되나요? … 039
근대화학의 아버지 돌턴_ 원소의 원자는 둥글다 … 049

두 번째 만남｜뉴턴의 원운동
벡터 알아보기_ 크기와 방향으로 정의하다 … 058
삼각함수의 역사_ 코사인 법칙 … 071
뉴턴의 구심력_ 왜 달은 땅으로 떨어지지 않을까? … 084
원운동을 위한 구심력의 크기_ 반지름이 작을수록 큰 운동이 필요하다 … 092
각속도와 각운동량_ 여러 자연현상을 나타낼 때에도 사용한다 … 099

세 번째 만남｜톰슨의 원자모형
원자모형의 역사_ 토성 모형과 자두 푸딩 모형 … 110
전기장의 세기 구하기_ 가우스 법칙 … 113
톰슨의 논문 속으로_ 원자 속에 골고루 섞여 있는 전자 … 117

네 번째 만남｜러더퍼드의 원자모형
러더퍼드의 원자핵_ 최초로 원자핵의 존재를 밝혀낸 모형 … 134
러더퍼드의 원자모형_ 끈기와 노력으로 결실을 맺다 … 139

다섯 번째 만남｜보어의 원자모형
발머의 공식_ 수소원자의 방출 스펙트럼 … 156
보어의 발견_ 러더퍼드 원자모형을 뒤엎다 … 161
보어의 논문 속으로_ 불연속적인 에너지 … 167
에너지의 양자화_ 원자모형으로 알아본 각운동량 양자화 … 179

만남에 덧붙여
The London, Edinburgh and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science_ 톰슨 논문 영문본 … 184
The Scattering of a and b particles by Matter and the Structure of the Atom_ 러더퍼드 논문 영문본 … 213
On the Constitution of Atoms and Molecules_ 보어 논문 영문본 … 230
위대한 논문과의 만남을 마무리하며 … 254
이 책을 위해 참고한 논문들 … 256
수식에 사용하는 그리스 문자 … 257
노벨 물리학상 수상자들을 소개합니다 … 258