물리의 정석-특수 상대성 이론과 고전 장론 편-

레너드 서스킨드의 2000만 뷰

유튜브 명강을 책으로 엮은

「물리의 정석」 시리즈 3편!

저자 서스킨드는 최고급 일류 요리사이고,

번역자는 완벽한 테이블 세팅을 마쳤다.

당신은 즐기기만 하면 된다. 행운을 빈다.

-김상욱(경희대 교수)

참된 물리학 지식을 추구하는 이라면

반드시 읽어야 하는 책

공간, 시간, 질량 및 에너지의 기본 개념에 대한 이해에 혁명을 일으켜 인류 최고의 천재라 불리는 알베르트 아인슈타인. 1년 동안 4편의 논문을 연달아 내놓아 물리학사에 ‘기적의 해’로 남은 1905년에 그는 자신의 최대 역작으로 평가받는 논문을 완성한다. 바로 「움직이는 물체의 전기 동역학에 관하여(Zur Elektrodynamik bewegter K?rper)」이다. 아인슈타인은 움직이는 물체의 물리학에서 무엇을 읽어내고 이런 이름을 붙인 것일까? 그리고 왜 이 논문은 특수 상대성 이론의 탄생을 알리는 신호로 평가받았을까?

인류가 시간과 공간을 통합적으로 이해할 수 있게 만들어 주었다고 하는, 그 이름은 누구나 알지만 정확하게 이해하는 이는 드물었던 특수 상대성 이론. 2022년 3월 ㈜사이언스북스 신간으로 출간된 『물리의 정석: 특수 상대성 이론과 고전 역학 편(Special Relativity and Classical Field Theory: The Theoretical Minimum)』은 특수 상대성 이론에 대해 이처럼 오랜 목마름을 품고 있던 독자를 위해, 레너드 서스킨드(Leonard Susskind)의 인기 유튜브 강의 「최소한의 이론(Theoretical Minimum)」 중 특수 상대성 이론과 고전 장론 관련 강의 10개를 모은 책이다.

레너드 서스킨드는 1973년부터 지금까지 스탠퍼드 대학교 교수로 재직하며 양자 광학, 기본 입자 물리학, 응집 물질 물리학, 중력 이론 등 다양한 분야에 공헌한 현대 물리학의 대가다. 1940년 출생으로 여든이 넘은 나이에도 불구하고 여전히 첨단 연구와 대중 교육을 주도하고 있는 그는 2018년에는 스웨덴 스톡홀름 대학교에서 리사 랜들, 킵 손, 샐던 글래쇼 등 유수의 과학자들이 물리학자 오스카르 클라인을 기리는 의미에서 매년 주최해 온 강좌를 진행하고 기념 메달을 받았으며, 대한민국 고등과학원(KIAS)에서 석좌 교수로도 재직하고 있다.

「최소한의 이론」은 그가 2007년부터 스탠퍼드 대학교에서 진행한 최고의 인기 강의로 리처드 파인만, 스티븐 호킹과 어깨를 나란히 하는 대가의 관점에서 물리학의 전 분야를 통합하고 관통하며 그 정수를 소개한다. 물리학과 학부생이나 대학원생이 아니라 일반인을 위해 개설되어 스탠퍼드 대학교에서 별도 페이지(https://theoreticalminimum.com)가 생성되어 있는 이 강연은 6개의 핵심 과정(고전 역학, 양자 역학, 특수 상대성 이론과 고전 역학, 일반 상대성 이론, 우주론, 통계 역학)에 9개의 추가 과정을 더해 도합 138개의 동영상으로 이루어져 있고, 2022년 3월 기준 누적 조회 수 2000만을 돌파했다.

이중 첫 두 핵심 과정의 내용을 서적화한 책이 바로 2017년과 2018년에 국내에 번역 출간되어 물리학 마니아들의 입소문 속에 누적 판매 2만 부를 돌파한 『물리의 정석: 고전 역학 편』과 『물리의 정석: 양자 역학 편』이다. 이를 잇는 후속작 『물리의 정석: 특수 상대성 이론과 고전 장론 편』은 현대 물리학의 절대적 중심인 두 학문의 정수를 레너드 서스킨드가 직접 엮은 것으로, 여기에 미국 IT 기업 휼렛패커드(HP)에서 15년간 재직한 소프트웨어 공학자이자 실제 레너드 서스킨드의 스탠퍼드 대학교 평생 교육 프로그램 수강생인 아트 프리드먼(Art Friedman)이 공저자로 참여해 일반인 입장에서 독자들이 길을 잃을 수 있는 부분들을 세심하게 다듬었다. 《월 스트리트 저널》 ‘최고의 책’으로 선정되기도 한 전작의 방식과 논리를 그대로 유지하면서 고전 물리학의 가장 위대한 업적인 특수 상대성 이론과 뉴턴, 맥스웰 이론의 기초인 고전 장론을 연결하는 『물리의 정석: 특수 상대성 이론과 고전 장론 편』은 현장 연구자들이 필수적으로 사용하는 최소한의 개념과 원리를 정확하게 짚어 소개하는 ‘물리학의 정석(定石)’으로 참된 물리학 지식을 추구하는 이라면 반드시 읽어야 하는 책이다.

지은이 : 레너드 서스킨드

뉴욕 시티 칼리지(CCNY) 공학부를 졸업하고 코넬 대학교에서 물리학 박사 학위를 받았다. 1973년부터 스탠퍼드 대학교 이론 물리학 교수로 재직하고 있다.

양자 광학, 기본 입자 물리학, 우주론 등 이론 물리학의 모든 분야에 공헌했다. 스티븐 호킹에 대항해 블랙홀에 빨려 들어간 정보는 사라지지 않는다고 주장했다. 쿼크 속박 이론, 중입자 생성, 블랙홀 상보성 원리, 홀로그래피 원리 등 현대 물리학계를 뒤흔든 여러 개념들을 발견해 내기도 냈다.

미국 국립 과학원(NAS)과 미국 학술원(AAAS) 회원이며, 세계 최고의 이론 물리학 연구 기관 중 하나인 캐나다 페리미터 이론 물리학 연구소의 객원 교수이다. 우리나라 고등과학원(KIAS)의 석좌 교수로 강연하기도 했다. 저서로는 『우주의 풍경』, 『블랙홀 전쟁』, 『물리의 정석: 고전 역학 편』, 『물리의 정석: 양자 역학 편』 등이 있다.

지은이 : 아트 프리드먼

스탠퍼드 대학교에서 컴퓨터 과학으로 석사 학위를 받았다. 미국 IT 기업 휼렛패커드(HP)에서 15년간 소프트웨어 공학자로 재직했다. 레너드 서스킨드의 스탠퍼드 대학교 평생 교육 프로그램 수강생이다.

옮긴이 : 이종필

서울 대학교 물리학과를 졸업하고 같은 대학교 대학원에서 입자 물리학으로 석사, 박사 학위를 받았다. 한국과학기술원(KAIST) 부설 고등과학원(KIAS), 연세 대학교, 서울과학기술대학교에서 연구원으로, 고려 대학교에서 연구교수로 재직했다. 현재 건국 대학교 상허 교양 대학 교수로 재직 중이다. 저서로는 『물리학 클래식』, 『대통령을 위한 과학 에세이』, 『신의 입자를 찾아서』, 『빛의 전쟁』, 『우리의 태도가 과학적일 때』 등이 있고, 번역서로 『물리의 정석: 고전 역학 편』, 『물리의 정석: 양자 역학 편』, 『최종 이론의 꿈』, 『블랙홀 전쟁』 등이 있다. 

서문 7

「특수 상대성 이론과 고전 장론 편」을 시작하며 13

1강 로런츠 변환 23

2강 속도와 4-벡터 103

3강 상대론적 운동 법칙 123

4강 고전 장론 169

5강 입자와 장 221

막간 이상한 단위 273

6강 로런츠 힘의 법칙 289

7강 근본 원리와 게이지 불변 355

8강 맥스웰 방정식 375

9강 맥스웰 방정식의 물리적 결과 421

10강 라그랑주로부터 온 맥스웰 451

11강 장과 고전 역학 489

부록 A 자기 홀극: 레니가 아트를 속이다 545

부록 B 3벡터 연산자 복습 565

옮긴이의 글 ‘모든 것의 이론’을 향한 대가의 포석 573

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