▲ Electrodynamics Tutorials with Python Simulations. (고태준, 고민준 지음 | 출판사 CRC Press | 2024년 4월 출판)

자연의 현상을 살펴보는 데 있어 수학은 추상적인 물리 개념들을 구체적으로 이해하기에 필요한 중요한 다리 역할을 한다. 고전역학부터 양자역학에 이르는 다양한 물리 영역 내에서 변수들 사이의 기본적인 관계는 수학이라는 틀 안에서 간결하고 일반적으로 표현될 수 있으며 그래프를 통해 수식 뒤편에 숨어 있는 물리적 변화를 이해할 수 있다. 이러한 탐구 과정 중 우리는 종종 컴퓨터를 이용한 전산 기법을 통해 시간에 따른 입자의 위치 곡선 등 함수를 그리거나 복잡한 수학식이나 물리 거동으로부터 얻어진 관찰 데이터들로부터 평균, 표준 편차 등 의미 있는 수치값들을 계산하기도 한다. 이러한 활동들은 전산 기법의 현명하고 합리적인 사용 방법이나 최근 컴퓨터를 이용한 전산 기법의 발전은 흥미롭게도 전통적인 수학적 접근방식을 보완할 수 있는 기회 역시 제공해 줄 수 있다.

CRC Press에서 발간하고 있는 Computational Physics 시리즈의 하나로 2023년 출간된 Thermal Physics Tutorials with Python Simulations에 이어 출간된 본 교재는 최근 인공지능, 머신러닝, 데이터사이언스 등 여러 과학 기술 분야에서 수치 계산을 포함한 과학적 모델링 및 시뮬레이션 구현을 위해 널리 활용되어 오고 있는 파이썬 프로그래밍 언어를 이용하여 전자기학의 기초적인 개념 및 이론을 소개하고 있다. 본 교재에서는 전자기학을 처음 접하는 학생들을 위해 벡터장의 설명과 함께 2차원에서의 쿨롱 법칙을 시작으로 가우스 및 암페어의 법칙 등 전기장과 자기장이 따르는 기본 법칙들을 설명하며 맥스웰의 공식과 상대성이론 등을 바탕으로 전자기 유도, 전자기파 등 전자기학의 다양한 측면을 다루고 있다. 교재 안에 소개된 각각의 내용들은 상세한 설명이 함께 포함된 파이썬 프로그래밍을 이용하여 만들어지는 관련 그래프 및 시뮬레이션 예시를 통해 보다 다채로운 시각화 방식으로 이해할 수 있도록 제시됨과 동시에 파이썬 예시들을 통하여 컴퓨터 프로그래밍에 익숙하지 않은 초보자들도 쉽게 파이썬 프로그래밍을 배워나갈 수 있는 내용으로 구성하였다.

[고태준(국민대학교 나노전자물리학과 교수), 고민준(전 미국 드류대학교 물리학과 교수)]