양자역학/교재
1. 설명
오늘날의 양자역학 교재는 세월이 흐름에 따라 변화하는 양자역학에 대한 여러 물리학자들의 아이디어와 강의록을 집대성하고 지속적으로 개정한 결과이다. 그러므로 비교적 새로운 학문이라고 할 수 있는 양자역학에 관해서도 꽤 많은 국문 교재와 참고서적이 존재한다.
2. 국내 서적
2.1. 강주상
''양자물리학'', 홍릉과학출판사
고려대학교 물리학 교수인 강주상 교수의 서적이다. 저자인 강주상 교수는 2017년에 별세하였다.
2.2. 고재걸
''양자역학'', 청문각
2.3. 송희성
''양자역학'', 교학연구사
한국인이 저자인 양자역학 교과서 중에서 가장 훌륭하다고 손꼽히는 책이다. 학부~대학원 정도의 난이도로 심화된 내용이 많아 학부생들이 처음 보거나 주교재로 삼기에는 다소 난이도가 있는 책이지만 수식 전개를 매우 자세히 기술해 놓았으며 순수 우리말이라는 점 때문에 참고서로 많이 추천되는 책이다. 가격도 정가 25,000원으로 여타 외국 서적에 비해 저렴하기도 하다. 참고로 저자인 송희성 교수님은 2016년에 별세 하셨다[1].
2.4. 최준곤
''양자역학'', 고려대학교출판부/범한서적주식회사
고려대학교 최준곤 교수 저. 대학원 수준 서적.
2.5. 이준규(Choonkyu Lee)
''Essential Quantum Physics'', Chungbum Publishing co.
서울대 물리학과에서 난도 높은 강의로 악명 높던 이준규 교수의 저서이다. 본문의 난도 역시 어려운 편이다. 저자도 한국인이고, 출판사 또한 국내 출판사인 청범출판사인 데다가 국내에서 판매되는 책인데도 왜인지는 모르겠지만 전부 영어로 쓰여져있다(...)[2]
2.6. 박환배
''양자역학, Guardian for Quantum Mechanics'', 북스힐
경북대학교 박환배 교수 저.
고등학교 참고서같은 식으로 서술되어있다. 쉬운 단계에서 시작하여 심화시키는 형식의 교재이며, 설명이 무척이나 친절하다. 고등학교의 완자같은 느낌의 책이다. 내용도 풍부한 편이라 한글 교재중에서 매우 좋은 편에 속한다.
같은 한글 교재인 송희성 양자역학과 비교했을때, 고급 및 중급자 이상을 대상 한 송희성 양자역학과 달리, 이 책은 초심자 또는 중급자에게 아주 적합한 학부 수준 교재다. 내용이 기초적인 부분을 다잡아주고, 친절하게 상세한 식도 유도해주고 설명도 자세하기 떄문에, 한권 사 두고 개념서처럼 찾아보기에도 적합한 책이다.
그리피스 양자역학보다 쉬운 편임에도 내용이 풍부한 편이라서 완성도가 무척 높아, 그리피스 대신 채택해도 무리는 없다.
(책의 수식전개는 뛰어나나 중간중간 중요한 설명없이 스킵된 부분이 있음)
3. 해외 서적
3.1. Robert M. Eisberg, Robert Resnick
''Quantum Physics of Atoms, Molecules, Solids, Nuclei, and Particles'', John Wiley&Sons inc.
밑에 나열된 양자역학 교재보다는 다소 이해하기 쉬운 편으로 현대물리와 양자역학 사이에 걸쳐 있는 느낌이다. 뒷부분은 주로 화학과 관련된 내용을 다룬다고 한다.
3.2. David J. Griffiths
''Introduction to Quantum Mechanics'', Pearson
번역본: 청범출판사 (2006), 453쪽
그만의 독특한 필력과 적당한 분량 등으로 대학생들 사이에서 가장 선호하는 책 중의 하나로 자리 잡았으며 개정판 (2006)이 출간된 지 오래되었지만 대부분의 국내외 물리학과에서 학부교재로 사용 중이다. 다만 양자역학의 역사를 가르치지 않고 첫 장부터 바로 슈뢰딩거 방정식을 도입해서 하나의 공리처럼 생각한다거나, 중요한 개념(Stark effect라던지)들을 너무 연습 문제로만 남겨둔다거나 하기에 호불호가 갈리기도 한다. 사실 전자는 이미 현대물리에서 흑체복사나 물질파와 같은 개념들을 배우고 왔기에 커리큘럼 측면에서는 별 문제가 되지 않는다는 의견도 있다. [3] 하지만 내용적인 측면에서는, 후반부에는 변분 원리, 섭동 이론, WKB 근사법 등등 각종 근사 테크닉까지 소개할 정도로 양자역학 입문 과정에서 배울 만한 내용은 다 있는 느낌.
2018년(번역본은 2019년)에 3판이 발매되었다! Symmetry에 대한 단원이 하나 추가되었다.
3.3. Richard L. Liboff
''Introductory Quantum Mechanics'', Addison-Wisley
학부 교재들 중에서 가장 내용이 풍부 한 교재이다. 앞 단원에서는 체계적으로 양자역학의 토대를 다루고 있으며 중간 중간에 많은 양의 고체물리학에서의 응용 부분이 들어가 있고 학부 수준 교재에서는 찾아보기 힘든 토픽인 상대론적 양자역학, 심지어 양자 컴퓨팅까지 들어있어서 상당히 많은 범위를 커버하고 있다. 내용적으로 괜찮은 교재이나 거의 900페이지에 육박하는 그 무식한 두께 때문인지(...) Griffiths에게 학부교재 자리를 내주는 추세이다.
3.4. Stephen Gasiorowicz
''Quantum Physics'', Wiley
일명 [4]'''가시오가피'''라는 멸칭(?)으로 불린다. 학생들 사이에서는 '''최악의 교재'''로 일컬어진다. 타 양자역학 교재와 비교했을 때 있을 만한 토픽은 다 있으면서도 두께(페이지)가 절반밖에 되지 않는다. 이 말인 즉슨, 중간 중간에 수식 유도를 미친듯이 생략하고, 과정을 제대로 이해하기 힘들게 써 놨다는 소리다. 양자역학의 내용을 이미 알고 있는 교수들이나 양자역학을 한 번 배운 사람에게는 군더더기 없이 담백하기 때문에 선호할 수 있으나, 처음 배우는 입장(특히 독학하는 입장)[5]에서는 지옥을 맛볼 수 있다.[6] 더더군다나 뭔가 더 보충해야 될 만한 내용이 있으면 주저하지 않고 www.wiley.com/college/gasiorowicz로 빼돌리기 해버리니 혈압이 솟구친다. 이러한 점 때문에 역시 Griffiths로 갈아타는 경향이 늘었다. 그럼에도 불구하고 이 교재는 전세계적으로 학부 양자역학 교재로 가장 널리 쓰이는 책 중 하나로 손꼽힌다. 그 이유는 다수의 교수들 사이에서 학부 양자역학 강의용으로 가장 적절한 교재라고 평가받기 때문이다. 다시 말해 '''이 책은 교수를 위한 학부 양자역학 강의노트'''에 가깝다. 여담으로 번역판의 용어 선택이 심히 오글거린다. '''떨개''', '''건드림 이론''', '''찬 내쏘기'''(...) 등.[7] 그래도 이 용어들은 대부분 한국물리학회에서 권장하는 순 한국어 번역명이고, 서강대학교 물리학과 교수진이 번역한 거라서 원서에 있던 수식 오류들을 전부 수정하는 등, 대충한 번역은 아니다.
3.5. R. Shankar
''Principles of Quantum Mechanics'', Springer, 2판 (1994), 696쪽
양자역학을 비교적 낮은 난도로 정확하게 이해하고 싶다면 추천하는 교재. 다루는 내용은 학부와 대학원 과정 중간 단계에 위치해 있다.[8] 행렬역학을 이용해 서술하지만 양자역학 전반을 관통하는 중요한 원리에 대해 알 수 있다. 이걸 보고 다른 교재들을 보면 중간중간 이해되지 않았던 부분이 이해가 될 것이다.
학부생이 보기에는 다소 어려움에도 불구하고 양자역학 교재 중 가장 잘 쓰여진 책 중 하나로 평가된다. 저자가 책의 내용을 self-contained 하려고 노력한 모습이 보인다. 그 예시가 바로 1단원. 이 책에서 나오는 수학들을 다 담고 있으므로, 수학이 안 된다면 반드시 1단원을 철저히 하고 넘어가자. 경로적분을 비롯한 여러 주제들에 대해 심도 있으면서도 깔끔한 설명이 돋보여서 독학하기 수월하다는 의견도 있다.
어떻게 보면 단점일 수도 있고 장점일 수도 있겠지만 매 챕터를 끝날 때마다 좀 더 심화된 내용이 있으면 좋겠다라는 생각이 들 수 있다. 단점이란 뜻은 말 그대로이고 장점은 그만큼 책의 흡인력이 벌써 한 챕터가 끝났네 하는 인상을 주는 것이다. 가격이 무려 '''75000원'''이나 한다.[9]
3.6. J. J. Sakurai
''Modern Quantum Mechanics'', Pearson Education Limited
대학원 대부분의 교재이다. 수리물리의 '''아프켄'''[10], 전자기학의 '''잭슨''', 고전역학의 '''골드스타인'''이 있다면 양자역학에는 '''사쿠라이'''가 있다. 저자명이 J.J. Sakurai여서 가끔 쌍제이라고 부르기도 한다. 상당한 난도를 자랑하는 책이지만 개념 설명이 뛰어나고, 많은 내용을 커버하고 있어서 사랑 받는 책이다. 가끔 빡세게 굴리는 교수들은 이 책을 학부 과정에서도 쓰는 모양 . '''저자는 이 책의 전반부를 집필하다 도중에 타계하여 그의 동료가 후반부를 마저 집필하였는데, 호평일색인 전반부에 비하여 후반으로 갈수록 그렇게 만족스럽지 못한 느낌을 준다.''' 학부 수준의 양자역학을 알고 있어야 읽을 수 있다. 여담으로 2판을 만들 때 Pearson에서 정말 무슨 약을 빨았는지 모르겠지만 이전의 빨간 하드 커버[11]를 버리고 쓸 데 없이 넓고 너덜너덜한 종이 커버로 출판했다. 이런 퀄리티 대폭 하락에 더해, 내수용에만 있는 챕터 하나를 몽땅 빼 버리는 만행을 저질렀다(...)[12]
그러나 Cambridge에서 출판된 2판을 사면 해결 되는 문제이다.
2020년에 3판이 출간되었다. 개정 3판 출판사는 Cambridge.
3.7. Albert Messiah
''Quantum Mechanics: Volume I & II'', Dover Publications
매우 자세하고 난도도 상당한 양자역학 서적. 무려 1000페이지를 가볍게 넘는다(!) 덕분에 본교재로 사용하긴 부담스럽고 백과사전 형식으로 필요할 때 필요한 부분만 찾아보는 용도로는 훌륭한 책.
3.8. Claude Cohen-Tannoudji
''Quantum Mechanics: Volume one & two'', Wiley
이것 또한 Messiah의 서적처럼 1000페이지를 가뿐히 넘어간다. 역시 백과사전 스러운 책이다. 참고로 원서가 아니라 번역서다(원서는 불어다).
3.9. Steven Weinberg
''Lectures on Quantum Mechanics'', Cambridge University Press
3.10. Julian Schwinger
''Quantum Mechanics: Symbolism of Atomic Measurements'', Springer
양자 전기역학을 완성시킨 공로로 리처드 파인만, 도모나가 신이치로와 함께 노벨 물리학상을 수상한 바 있는 줄리언 슈윙거의 책이다. 다른 책에서는 보통 자세히 다루지 않는 토픽인 최소작용 원리나 양자 측정에 대하여 잘 쓰여져 있다고 평가 받는다.
4. 교양서
- Transnational College of Lex 양자역학의 모험 (수학으로 배우는 양자역학의 법칙): 수식이 좀 복잡하긴 하지만 학부생 수준의 지식으로도 무난하게 읽을 수 있다.
5. 과거 세대의 교재
- 임헌화, 양자역학, 청문각: 절판.
- P. A. M. Dirac, The Principles of Quantum Mechanics, Oxford Science Publications: 많은 사람들이 잘 아는 바로 그 디랙이다. 바로 위에 소개된 동명의 책과는 다른 책이나, 두 책 모두 잘 쓰여진 책이라는 사실은 변함 없다. 양자역학에 대한 그의 아이디어를 고찰한 책으로, 여기서 그가 스스로 고안한 브라-켓 표기법(혹은 디랙 표기법)에 대한 설명이 드러난다. 교과서라기보다는 양자역학의 변천기에서 디랙이 어떻게 그것을 다듬었는지를 깨닫게 해주는 책이다. 엄밀히 말하면 본격적인 물리학 전공 서적이라기보다 물리학 전공자들을 대상으로 쓴 교양 서적이라는 느낌이 강한 책.
- Richard P. Feynman, Lectures on Physics, Vol III, Basic Books: 노벨 물리학상 수상자. 자세한 내용은 파인만의 물리학 강의 문서 참조.
- Landau & Lifshitz, Quantum mechanics, Butterworth-Heinemann: 란다우의 이론 물리학 총서 시리즈의 3권이다.
- L. I. Schiff, Quantum Mechanics, Mcgraw-Hill College: 과거 교재로 꽤 많이 사용되었다고 하나 이미 마지막 판이 나온 지 반세기 가까이 지났고, 위에 언급한 교재들로 대체된 상태라 현재 구하기 힘들다. 다만 대학교 도서관에는 웬만하면 구비되어 있다.
6. 기타, 도움이 될 만한 링크
이화여대 물리학과 김찬주 교수님의 양자역학 참고 서적 소개
[1] 같은 해 JD Jackson과 Gasiorowicz 도 영면에 들었다. [2] 대학원을 목표로 하는 사람이라면 영어책을 보는게 오히려 더 좋을지도 모른다. 빛 가르개, 홑어울림떨개, 빛알, 소리알, 검정체 내비침등을 이해할 수 있다면 모르겠지만 아직 순우리말로 만든 물리용어들은 번역 및 한글화 자체에 문제가 많다. 또한 해외 독자들에게도 읽히고 싶은 마음에서 영어로 교재를 쓰는 국내 학자들도 있다.[3] 고려대학교 물리학과는 현대물리학 과목을 배우지 않고 '''바로 양자역학을 배운다'''. 사실 현대물리가 있긴 한데, 실험 과목이랑 합쳐져서 3학년 때 양자역학과 동시에 수강하게 된다(...).[4] 보통의 물리학 교재들이 '''크고 아름다움'''을 자랑한다면, 이 책은 유난히 얇다.[5] 만약 이 책을 가지고 혼자 공부하고 싶다면 유튜브에 "최준곤 양자역학"을 검색해서 강의를 함께 듣는 것을 추천한다.[6] 심지어 어떤 수식에서 다음 수식으로 넘어갈 때 생략된 부분에 대한 강의만 30분 이상 해야하는 경우도 있다.[7] 순서대로 Oscillator, Perturbation Theory, Cold emission이다.[8] 따라서 학부생이나 대학원생 모두에게 양자역학 부교재로 사랑받을 수 있는 책이다.[9] 하지만 구글링하면 pdf 버전이 잘 나온다.[10] 학부에서도 쓰지만 학부과정에서는 보아스(Boas)의 수리물리학도 자주 쓴다.[11] 진짜 컴팩트한 사이즈에 빨간 하드커버 디자인은 물리학 교재들중 압도적인 간지를 뿜어낸다.[12] 이는 Pearson 社에서 나오는 모든 new international edition의 문제점으로, 쓸 데 없이 넓고 얇은 종이에다가 인쇄면적은 매우 좁아서 페이지의 반절이 비는 매우 안 좋은 퀄리티를 가지고 있다. 한 술 더 떠서 챕터 넘버나 공식 넘버링, 저자의 preface라든지, 아니면 '''아예 챕터 하나를 통째로 빼버리는''' 어딘가 나사 빠지게 책을 만들어 내서 문제이다. 항간에 들리는 소식에 따르면, 북미 학생들은 내수용 책을 사용해야 하는데, 책 가격이 터무니없이 비싸다보니(100달러는 가볍게 넘고 300달러를 호가하는 것들도 즐비하다) 국제판을 역수입하는 사람들이 많다보니 이걸 방지하기 위한 것이라는데, 외국 학생들 입장에서는 욕 나오는 정책이다.