Iljinsa blue books 15

초전도로의 길
극저온의 세계

긴 세월의 꿈이었던 ‘마지막 영구기체’ 헬륨의 액화는 20세기 초두에 마침내 성공했다.

이후 개막된 극저온 세계의 드라마는 초전도 등 물질 성질의 불가사의한 현상을 차례차례로 밝혀나갔다.

이 책은 온도라는 것이 무엇인가를 설명하는 것을 시작으로 온도는 물질에 있어 무엇을 의미하는가를 서술

하고, 후반에서는 극저온에서 볼 수 있는 특이한 현상에 초점을 맞춤과 동시에 자연 짜임새의 여러 가지 면

에서의 공통된 기본 구조를 묘사했다. 고교생도 알 수 있게 기술된 이 책은 독자를 극저온의 세계로 이끌 것이다.

서장거시(macro)에서 미시(micro)로 · 11

1  온도란 무엇인가

2  엔트로피-질서와 무질서

3  양자론-미시적인 세계의 법칙

4  보스입자와 페르미입자

5  액체 헬륨4의 초유동

6  금속의 전도전자

7  금속의 초전도

8  헬륨3의 액체와 고체

종장초저온에서 고에너지로 · 277

찾아보기 · 288

이 책은 크게 두 부분으로 나뉘어 있다.

전반 1장에서 4장까지는 온도란 무엇인가, 저온으로 하는 것은 물질에 있어 무엇을 의미하는가를 기술하였다.

그리고 후반 5장에서 8장까지는 극저온에서 볼 수 있는 특이한 현상에 초점을 맞춰, 그것이 이론적인 입장에서

어떻게 이해되는가를 명확하게 밝혔다. 수학은 물리학 언어라고 한다. 분명히 수학 언어를 구사하지 않고 물리

학을 정확하게 표현하기는 매우 어렵다. 그러나 물리학을 통해 밝혀진 자연 구조를 이해하는 것은 세세한 수학을

이해하는 것과는 별개의 문제이다. 물론 이 책은 전문서가 아니므로 수학적인 정확함으로 서술하지는 않았다.

그러나 페이지를 넘기다 보면 알 수 있듯이 수식을 전적으로 피하지는 않았다. 오히려 필요에 따라 수식을 활용함

으로써 독자들에게 결론을 강요하는 것을 가급적 피하고, 그 결론이 이론적으로 유도되는 과정을 명확히 하려고

노력했다. 그러므로 독자들에게는 고등학교에서 배운 정도의 물리와 수학 지식을 기대하는 바이다.

여기서 내가 의도한 바를 서술하기 위해 이 책을 쓰게 된 경위를 밝히고자 한다. 2년 전, 내가 소속되어 있던 교토

대학 기초물리학연구소는 창립 25주년을 맞이했다. 그 기념행사의 하나로 공개 강연회가 열렸고, 여러 기초물리학

분야의 연구 현상이 소개되었다. 그 강연회에서 나는 ‘초저온의 세계’라는 제목으로 강연을 했다.

그리고 강연 기록이 잡지 ‘과학’에 게재된 것이 계기가 되어, 그 내용을 덧붙여 책으로 내자는 편집부의 권유를 받아

이 책을 내게 되었다. 이 책은 말하자면 기초물리학연구소 창립 25주년에서 태어난 것이 된다.

기초물리학연구소는 유카와 히데키(湯川秀樹) 박사의 노벨상 수상을 계기로 1953년에 창설되었다.

이 연구소는 전국의 기초물리학 연구자들이 모여 공동 연구를 하는 것을 목적으로 한 새로운 형태의 연구소였다.

유카와 박사는 초대 소장으로 취임하여 정년으로 퇴관할 때까지의 17년 동안 소장으로서 연구와 연구소 운영에

임했다. 이처럼 기초물리학연구소는 ‘유카와 중간자론’을 핵심으로 하여 탄생하고 성장한 연구소이다. 그러나 그것은

그 명칭이 나타내듯 결코 소립자론 연구만을 목적으로 하는 것이 아니라, 오히려 여러 물리학 분야의 연구가 한 장소

에서 추진되는 것을 목표로 한다.