학부 표준 전자기학 교재David

Introduction to Electrodynamics (Hardcover, 3rd)
Griffiths, David J. / Benjamin-Cummings Pub Co / 1998년 12월

 

D.J. Griffiths가 쓴 이  학부용 전자기학 교재는 미국이나 우리나라 대학의 물리학과에서 가장 많이 쓰고 있는 교과서일 것이다. Griffiths는 최근에 돌아가신 하바드 대학교의 Sidney Coleman 교수 밑에서 박사를 한 입자물리학자이지만, 물리교육 쪽에서 더 이름이 알려져 있는 물리학자이다. American Journal of Physics의 Consulting Editor로 있다는 점만 봐도 저자가 물리교육에 지대한 관심이 있다는 걸 알 수 있다. 현재는 Reed 대학교 물리학과 명예교수로 있다 (옆에 사진은 Griffiths가 muon decay의 transition amplitude를 설명하고 있는 것으로 보인다). 

http://academic.reed.edu/physics/faculty/griffiths.html 

그리피스는 이 전자기학 교재로 잘 알려져 있지만 이 책 말고도 양자역학과 입자물리개론 교과서로도 잘 알려져 있다. 저자는 American Journal of Physics에 전자기 관련 교육 논문을 많이 출판하고 있다. 실제로 이 교과서의 연습 문제 중에서 제법 많은 문제들이 이 American Journal of Physics에 실린 논문을 바탕으로 만들어졌다. 따라서 학부 교재임에도 불구하고 다른 교과서에서는 보기 힘들게 아주 좋은 연습문제를 포함하고 있는 교과서다.   이 책은 학부교과서 답게 예제가 아주 많다. 따라서 전자기학을 독학하는 학생들도 별 어려움 없이 공부할 수 있는 책이다.

모든 교과서가 그렇듯이 이 책도 약점이 있는데, 이 책 중간에 Intermission에서도 잠깐 언급하고는 있지만 이 책은 직류회로나 교류회로를 다루고 있지 않다. 따라서 강의의 촛점이 어디에 맞춰져 있느냐에 따라 Reitz & Milford와 같은 다른 책을 부교재로 쓰는 게 좋을 것이다. 그리고 뒤에서 다루는 전자기파와 전자기파 방사 부분은 좀 더 보완할 필요가 있다. 2학기 교재로 쓰인다는 점에서 전자기학의 모든 걸 포함시킬 수 없고, 몇몇 교과서를 제외하면 학부 교과서에서 전자기파 방사 부분은 깊이 다루지 않는다는 점에서 큰 결점은 아닐 수 있지만 말이다. 반면에 retarded potential 부분은 설명을 didactive하게 잘했다.  

따라서 결점이 있긴 하지만 별 다섯 개로 강추!

그런데, 알라딘에 나와있는 책값, 왜 이리 비싸다냐......

두께는 얇지만 훌륭한 전자기학 교과서.

Electrodynamics (Paperback, 2)
Fulvio Melia / Univ of Chicago Pr / 2001년 9월

시카고대학교 출판부에서 나온 Fulvio Melia의 Electrodynamics는 대학원 교재치고는 그 두께가 아주 얇다(Jackson이 쓴 교과서 비교하면 느낌이 확 올 거다).  하지만 전자기학 이론의 핵심은 모두 담고 있는 아주 훌륭한 교과서이다.   

그 교과서를 이해하려면 먼저 그 교과서를 쓴 사람이 무얼 하는 사람인지 아는 게 필요하다. Melia Fulvio는 현재 University of Arizona의 물리학과 교수로 있다. 저자의 전공은 고에너지 천체물리이다. 지금까지 160여편의 논문을 썼고 Astrophysical Journal의 편집위원으로 활동하고 있다. 저자의 전공이 그렇기 때문에 이 교재의 뒷 부분에서도 고에너지 천체물리에서 전자기학이 어떻게 쓰이는지 여러 가지 예를 들고 있다. 저자에 대해 자세히 알고 싶으면 아래 홈페이지를 방문하면 된다.

http://www.physics.arizona.edu/~melia/ 

볼프강 파울리가 언젠가 얘기했던 것처럼, 전자기학을 가르치는 방법은 크게 나눠 두 가지가 있다. 한 가지는 Sommerfeld나 Landau & Lifschitz 교과서처럼 전자기학이라는 학문의 체계에 더 중점을 두고 가르치는 것이고 또 다른 방법은 Jackson이나 Panofsky & Phillps의 교과서처럼 대체로 이론이 세워진 역사적인 순서대로 가르치는 방법이다. 첫 번째의 연역적인 방법이나 두 번째의 귀납적인 방법이나 모두 일장일단이 있다. 이 Fulvio Melia가 쓴 교과서는 첫 번째 방법을 따라 쓴 전자기학 교재다.  이 점에서 이 책은 학부 교과서가 아니라 대학원 교재다. 이미 학부 때 전자기학을 잘 배운 학생들에게는 이 책이 간략하면서도 전자기학의 전체 내용을 다루고 있고, 논리정연하게 잘 써진 책이라는 것을 이 책 내용을 몇 페이지만 살펴봐도 쉽게 알 수 있을 것이다.   참고로 이 책의 목차를 보자.  

Preface
1. Introduction
1.1. The Physical Basis of Maxwell's Equations
1.2. Maxwell's Equations in Matter
1.3. The Mathematical Structure of Electrodynamics
1.3.1. Electrostatic Phenomena
1.3.2. Magnetostatic Phenomena
1.3.3. Wave Phenomena
1.3.4. The General Case
1.3.5. The Mathematical Apparatus
2. Time-Independent Fields
2.1. Electrostatics
2.1.1. Method 1: Guesses and Symmetries
2.1.2. Method 2: The Green Function
2.1.3. Expansions with Orthonormal Functions
2.2. Magnetostatics
2.2.1. Method 1: The Magnetic Scalar Potential
2.2.2. Method 2: The Magnetic Vector Potential
2.2.3. Method 3: Hard Ferromagnets
3. General Properties of Maxwell's Equations
3.1. Time-Varying Fields
3.2. The Time-Dependent Green Function
3.3. Conservation Laws
3.3.1. Field Energy Density and Poynting's Theorem
3.3.2. Conservation of Linear Momentum
3.3.3. The Maxwell Stress Tensor
3.3.4. Conservation of Angular Momentum
4. Electromagnetic Waves and Radiation
4.1. Electromagnetic Waves
4.2. Polarization and Stokes Parameters
4.3. Reflection and Refraction
4.4. Time Harmonic Fields in Matter
4.5. Wave Guides
4.6. Radiation
4.6.1. Point Currents and Liénard-Wiechert Potentials
4.6.2. The Radiation Fields
4.6.3. Simple Radiating Systems
5. The Need for the Special Theory of Relativity
5.1. Basic Principles and Transformations
5.2. Mathematical Structure of Four-Dimensional Spacetime
5.3. Lorentz Transformation Properties of Physical Quantities
5.4. Lorentz Transformation of Macroscopic Electrodynamics
5.5. Stress-Energy Momentum Tensor and Conservation Laws
6. The Lagrangian Formulation of Electrodynamics
6.1. Action Principles in Classical Field Theories
6.2. Relativistic Lagrangians of Point-Charge Motions
6.3. The Field Lagrangian
6.4. Invariances and Conservation Laws (Noether's Theorem)
7. Relativistic Treatment of Radiation
7.1. The Green Function in Four-Dimensional Spacetime
7.2. Liénard-Wiechert Potentials and Fields for a Point Charge
7.3. Angular Distribution of the Emitted Radiation
7.4. Bremsstrahlung Radiation
7.5. Radiative Motions of a Point Charge
7.6. Radiation Damping and the Relativistic Lorentz-Dirac Equation
8. Special Topics
8.1. Time-Independent Multipole Fields
8.2. Multiple Expansion of Time-Dependent Fields
8.3. Collisions between Charged Particles
8.4. Magnetohydrodynamics
8.5. Alfvén Waves and Particle Acceleration
8.6. Synchrotron Emission
8.7. Echoes of the Big Bang
8.8. Cosmic Superluminal Sources
8.9. Polarized Radiation from the Black Hole at the Galactic Center
References
Index

책 두께에 비해 이 책의 내용은 Jackson의 표준 전자기학 교재와 비교해서 손색이 없다.  

하지만, 이 책은 얇기 때문에 표준 교과서와 비교해서 몇 가지 결점이 있다. 이런 결점 때문에 이 책에 별을 다섯 개 주지 못하고 네 개만 줬다. 이 책의 가장 큰 결점은 연습문제가 따로 없다는 점이다. 학부나 대학원에서 배우는 이론물리학 과정에서 가장 중요한 것은 잘 만들어진 문제를 많이 풀어보는 것이다. 그런 점에서 이 책은 학교 교과서로는 쓰일 수 있어도 학생 스스로 공부하는 데는 아쉬운 점이 많은 책이다. 두 번째 결점은 예제가 그리 많지 않다는 점인데, 이 부분은 간략하게 쓰여진 전자기학이라는 교재라는 점을 감안하면 첫 번째 결점에 비해 그리 큰 결점을 아닐 듯 싶다. 이 책에서 보여주는 몇 가지 예제에 대한 설명은 다른 교과서에 비해 물리적으로 명쾌하다는 점 - 정전기장의 경계치문제에서 일정한 전기장 아래 놓여있는 도체공 문제를 여러 다른 관점에서 설명하고 있는 부분은 정말 탁월하다 - 에서 두 번째 결점은 그냥 넘어가도 될 것 같다.  

마지막으로 한 마디 덧붙이자면, 요즘 대학원 과정이 교육보다는 연구에 더 치중되어 있기 때문에 예전과 달리 고전역학이나 전자기학, 양자역학에 대한 교육이 좀 소홀하게 다뤄지고 있다. 란다우가 이론물리학 교육은 지나치게 최첨단 연구에 맞춰지면 안 된다고 했는데, 그 이유는 학생들이 기본적인 소양과 바탕 없이 바로 연구에 들어가면, 독창적이고 깊이 있는 연구를 하지 못하고 유행만 따라가게 되는, 파울리의 비판처럼, 설익은 연구만 하게 되는 위험 때문일 것이다.  하지만 요즘 연구가 치열한 경쟁을 요구한다는 점에서 이 둘 사이의 적절한 균형이 필요하다. 이런 점에서 Fulvio Melia가 쓴 교과서는 강의를 하는 사람들이 적절하게만 사용하면, 아주 좋은 교과서로 활용될 수 있을 것이다.

야훼의 밤: 한 비극적인 젊음

야훼의 밤 제1부 - 갈대바다 저편 (하)
조성기 지음 / 홍성사 / 2002년 1월

야훼의 밤은 소설가이자 목사인 조성기씨가 쓴 4부작 소설이다. 1권은 <갈대바다 저편>이라는 부제로 되어 있다. 70년대를 살면서 고뇌와 번민에 찬 삶을 보냈던 한 젊은이의 이야기. 내 생각에는 조성기씨 자신의 이야기다. 자서전적 소설. 한 대학교 선교회(정확히는 UBF다)의 분열 과정을 지켜보며 방황하고 시대적 모순에 힘들어 하던 한 젊은이의 삶을 통해 작가가 하고 싶은 말은 "정의의 이름으로 자행되는 불의"이다. 80년대를 보낸 386들이 신물 나게 들었던 단어, 정의 사회 구현. 이 땅에서 정의의 이름으로 자행된 수많은 불의들. 2권에서는 세상을 바꾸는 건 공동체가 아니라 "의식있는 개인들의 투쟁"이라는 말이 아마 작가가 전하고자 하는 메시지인 듯 하다. 이 두 가지 메시지를 엮어보면 이 땅에 존재해 왔던 문제가 무엇이며 그 문제에 대한 해결책이 무엇인지 작가 나름대로 결론을 내린다.
이 소설에서의 주인공은 유난히 눈물이 많다. 그만큼 감수성이 예민했던 한 젊은이가 넘기엔 70년대라는 고개가 그만큼 가파르기만 했던 것이다. 20대에 순수한 사랑을 하고 그 사랑이 깨어지고 순수한 기독교의 모습에 반하고 또한 그 모순된 모습에 좌절하고....... 그걸 반복하지만 결국 주인공은 신학교까지 가게 된다.
야훼의 밤 1권의 부제인 <갈대바다 저편>이라는 단어가 의미하는 바 또한 의미심장하다. 모세가 유대 민족을 이끌고 건넜다는 그 홍해의 원 의미가 갈대바다였다고 한다. 물론 홍해라는 단어가 가지고 있는 여러 의미에 대한 신학적 설명 중 한 갈래일 것이다. 결국 해석의 문제일지 모르지만 그 단어가 지니고 있는 신학적 논의는 논외로 하는 게 이 책을 이해하는 데 도움이 될 것이다. 홍해가 갈대바다였다고 해도 유대인에게 내려진 야훼 하나님의 은혜가 감소하는 건 아니니까 말이다. 저자는 소설을 통해 그 신학적 논쟁을 하고 싶어하는 게 아니다. 부산에서 명문 중학교를 나오고 다시 경기고등학교에 입학한 후 서울대 법대를 나왔다는 사실은 이 땅에서 최고의 엘리트 코스를 밟아 왔다고 해도 과언이 아닐 것이다. 그랬던 저자가 왜 종교적인 고민에 휘말려 부모의 뜻에 철저히 반하는 삶을 살았을까. 그에겐 그게 건너야 했던 갈대바다였는지도 모른다. 그러나 원래 이 책의 제목이 <자유의 종>이었다지? 1권에서는 자기가 몸 닮고 있던 선교회의 좋은 점을 부각시키고 싶었다고 한다. 자신의 삶 중에서도 아름다왔던 모습을 많이 담았다. 물론 저자 자신은 대학교 1학년 때 신춘문예에 당선될 정도로 문학에 대한 관심이 깊었지만 정작 1권에서는 그 내용이 나오지 않는다. 이 책에서 가장 마음 아픈 장면은 친했던 친구 영철이가 미쳐서 웨딩드레스를 입고 광화문 앞에서 분신 자살 하는 장면일 거다. 저자가 묘사하는 이 친구의 모습은 신비롭기까지 하다. 웨딩드레스의 메타포는 순수다. 순수하면 이 땅에서 살 수 없다. 광화문 앞에서 분신 자살을 하여야 하는 것이다. 정의라는 이름 아래 저질러진 수 많은 위선과 불의 앞에서 순수가 설 자리는 없는 것이다.
21세기의 이 땅이 정치적으로는 그 때보다 많이 나아졌다고는 하지만 그 모순이 사라진 건 아니다. 위선이라는 건 아마 이 땅에서 아니 이 인간 세계에서 여전히 그 맹위를 떨칠 것이다. 그래서 순수한 사람은 이 땅을 정상적으로 살 수 없는 것이다. 웨딩 드레스를 입고 광화문 앞에서 분신자살을 해야만 했던 그 친구의 모습은 순수함이 지니고 있는 비극의 원형이다. 그 죽음을 지켜 봐야만 했던 주인공 또한 그 순수함 때문에 부모의 뜻을 거스려 법학을 포기해야만 했다. 세상은 손가락질 했을 것이다, 미친 놈이라고. 변호사가 되든 판사나 검사가 되든 하면 되지 웬 미친 짓이냐고 말이다. 그 손가락질, 지탄을 받아야 하는 게 순수의 운명인 것이다.
순수함. 비극이지, 뭐, 슬프게도.

외국어 배우기

일본어 문법책 - 한국인의 강점을 최대로 이용한 일본어 요점공식, New Edition
김사경 지음 / 시사일본어사 / 2007년 10월

영어나 일어를 잘하는 사람이 다른 언어를 배우기는 그 언어를 처음 시작하는 사람보다 쉽다.  이것은 마치 컴퓨터 프로그래밍 언어 중 하나를 잘하는 사람이 다른 언어를 쉽게 익힐 수 있는 이유와 비슷하다. 대부분의 사람들에게 모국어는 아마 가장 쉬운 언어로 느껴질 것이다. 매일 불편함 없이 모국어를 쓰니까 말이다. 하지만 모국어를 잘하는 것은 외국어를 잘하는 것만큼 쉽지 않다. 그러나 영어나 일어를 잘하는 것만큼 중요한 것이 모국어이다. 왜냐하면 결국 한 사람이 외국어를 배우는 데 필요한 머릿속 buffer는 모국어가 제공해주기 때문이다.  

특히 일어는 우리말과 비슷한 점이 상대적으로 많기 때문에 우리말의 구조나 문법을 잘 알면 일어를 익히는 데 많은 도움이 되는 것이 사실이다. 요즘은 우리문법에 관한 연구도 옛날보다는 훨씬 발전하였기 때문에 우리문법이 예전보다 오히려 더 쉬워진 점이 있다.   

김사경씨가 쓴 일본어문법책은 한국어문법과 비교하면서 일본어문법을 설명하고 있는데 그 시도는 훌륭하지만 유감스럽게도 저자의 우리말 실력이 한국어문법과 일본어문법을 설명하기엔 부족하다는 것이 책을 공부하다 보면 여러 곳에서 드러난다.  그 대표적인 것 중 하나가 주격조사에 대한 설명이다. 아마 70년대 중고등학교를 다닌 사람들은 대개 우리말의 조사 '이'와 '은'을 주격조사로 배웠을 것이다. 나도 이 두 조사, '이'와 '은'의 문법적 의미가 거의 동일하다고 배웠던 기억이 나기 때문이다. 하지만 '이' 또는 '가'는 주격조사이지만 '은' 또는 '는'은 문장 속에서 주제어를 명시하는 기능이 있는 조사이다. 그리고 그 명칭 또한 그냥 조사가 아니고 <보조사>이다. 이 두 조사의 차이점에 대해서는 남영신 선생이 쓴 <나의 한국어 바로 쓰기 노트>를 읽으면 잘 이해할 수 있는데, 이 책의 26쪽부터 54쪽까지 공부해보면 그 쓰임새와 주격조사 '이'와의 차이점에 대해서 분명하게 익힐 수 있을 것이다.  

이 김사경의 일본어문법책은 일어문법을 간결하게 잘 설명해주고 있지만, 우리말문법과 비교하며 일어문법을 설명하는 것은 그야말로 어설픈 시도였다.

움베르토 에코 - 철학의 위안

철학의 위안 - 에코의 즐거운 상상 2
움베르코에코 지음, 조형준 옮김 / 새물결 / 2005년 9월

독후감 쓰는 것도 부지런해야 할 듯 싶다.  움베르토 에코는 이탈리아의 유명한 철학자이자 기호학자이다.  이 이탈리아 교수는 <장미의 이름으로>와 <푸코의 진자>라는 소설로 더 널리 알려져 있다.  이 철학의 위안이라는 책은 에코가 쓴 에세이 모음집이라 할 수 있다.  이 책의 제목 또한 이 에세이 중 한 편의 제목과 같다.  이 <철학의 위안>이라는 에세이는 철학사를 공부한다는 게 얼마나 흥미진진한 일인가를 헤라클레이토스와 파르메니데스의 철학 내용과 그들의 삶의 모순된 점을 통해 보여준다.  특히, 파르메니데스의 제자, 제논은 반동적인 철학을 주장하였지만 그 삶은 누구보다도 급진적이었다는 사실이다.

한 인간을 특정한 이데올로기나 사상으로 범주를 짓는 게 편하기는 하지만 인간이라는 존재는 그렇게 범주 안에 넣기엔 좀 복잡하다.  이 에코의 책은 여러 면에서 권할만한 책이다.