물리학의 내용은 광범위하여 세부 주제를 나누는 방식도 갖가지인데, 대학 1,2학년생에게 초급 물 리학을 가르칠 때는 크게 고전 물리학과

현대 물리학으로 나눌 수 있다. 

물리학에서 고전과 현대를 가르는 기준은 대체로 막스 플랑크가 양자 가설을 제시한 1900년이다. 고전물리학은 (고전) 역학, 열통계역학, 

전자기학, (고전) 광학을 다루고 현대 물리학은 상대론, 양자역학, 원자-핵-입자물리학 및 우주론을 다룬다.

1900년은, 2025년 현재로 보면 1세기가 넘는 과거이므로 “현대 물리학”이라는 말이 형용모순처럼 어색하기도 하다. 

아인슈타인이 특수상대론과 일반상대론을 발표한 해가 각각 1905년과 1915년, 보어가 원자 모형을 발표한 해가 1913년, 드 브로이가 물질파

가설을 발표한 해가 1924년, 슈뢰딩거가 파동 방정식을 발표한 해가 1926년 인 것을 따져도 그렇다. 그렇지만, 굳이 “고전”과 “현대”의 

수식어를 그대로 쓰는 것은 관습을 존중하는 뜻도 있고, 그만큼 두 주제의 성격이 다르기 때문이기도 하며, 상대론과 양자론 이후로 그와 

비길만한 물리학 이론의 변혁이 일어나지 않았기 때문일 것이다. 

그동안 물리학의 여러 분야가 아주 많이 발전했고, 연구 결과도 많이 쌓였다. 따라서 현대 물리학 교재에는 1900년대 전반기에 혁명적으로 

변화된 내용과 함께 그 뒤로 1세기가 넘게 쌓인 연구 결과를 적절한 수준으로 담아 소개하는 것이 바람직하다. 최근 과학기술 수준이 

높아지면서 상대론과 양자론은 물리학 전공자만 배우는 주제가 아니라 공학(재료공학, 전자공학, 컴퓨터 공학 등) 및 화학, 생물학 등에서도

어느 정도 알아야 할 상황이되었고, 우주의 기원과 진화를 포함한 시공간 전체에 대한 거대한 물음에 대한 설명을 추구하는 우주론은 막연한

가설이 아닌 실험 물리학의 영역으로 들어와 있어 지적 호기심이 큰 사람은 다들 궁금해 할 주제이다. 따라서 현대 물리학 교재에는 이러한 

내용을 모두 담을 필요성이 생겼다. 이미 나와 있는 현대물리학 한글 교재에 굳이 하나를 더하는 이유는 세 가지다.

첫째로 이 교재에는 최근까지의 물리학 연구 결과 중에서 대학 1, 2학년에게 전반적으로 소개할 필요성이 인정되는 내용이 알차게 들어있고, 

상당히 깊은 수준으로설명한 점이다. 

둘째는 교육/학습의 방법론이다. 배울 내용을 적절한 물음으로 제시하여 먼저 학생 스스로 생각해 보게 한 다음 설명을 하여 학습 효과를

높이고자 하는 “능동 학습”을 적용한 것이다. 모든 것을 다 아는(?) 교수가 계시하는 대로 읽고, 듣는 것 보다는 주제에 관해 적절한 수준의

물음을 던져 학생 스스로 생각하게 이끌면 학습 효과가 좋다는 것은 물리교육 연구를 통해 이미 인정되었다. 하지만, 그것을 적극적으로

반영한 고급 과정의 교재는 드문데, 이 책이 그러한 시도를 많이 한 것이 매우 참신하다. 

셋째는 교재를 읽어내는 속력이다. 좋은 외국어 교재라고 해도 읽는 것이 더디면, 학습 효율은 그만큼 낮아진다.

1장 상대성 I: 시간, 공간 및 운동 

1.1 갈릴레이 상대성 

1.2 아인슈타인 가설과 시간 팽창 

1.3 길이 수축과 동시성 

1.4 로런츠 변환 

1.5 속도 변환과 도플러 효과 

2장 상대성 II: 역학 

2.1 시공간 도표 

2.2 운동량과 에너지 

2.3 질량과 에너지 (그리고 광속의 제곱) 

2.4 4차원 벡터 

2.5 마이컬슨-몰리 실험 추가 분석 

3장 양자 혁명 I: 광파에서 광자로 

3.1 수학 간주곡: 간섭 

3.2 영의 겹-실틈 실험 

3.3 광자 하나씩 121

3.4 흑체 복사와 자외선 파탄 

3.5 광전 효과 

3.6 또 다른 광자 현상 

4 양자 혁명 II: 물질과 파동함수 

4.1 원자 분광선과 보어 모형 

4.2 물질파 

4.3 파동함수와 위치 확률 

4.4 하이젠베르크 불확정성 원리 

5 슈뢰딩거 방정식 

5.1 힘과 위치 에너지 

5.2 에너지 고유상태와 시간-불변 슈뢰딩거 방정식 

5.3 무한 사각 우물 

5.4 다른 속박 상태 

5.5 수학 간주곡: 복소수 

5.6 파동함수의 시간 진화 

6 비속박 상태 

6.1 수학 간주곡: 정상파, 진행파, 편도함수

6.2 자유 입자와 푸리에 변환 

6.3 운동량 고유상태 

6.4 위상속도와 군속도 

6.5 산란 및 터널링 

6.6 시간-변화 슈뢰딩거 방정식 

7 수소 원자 

7.1 수소 원자의 양자수 

7.2 삼차원 슈뢰딩거 방정식 

7.3 수학 간주곡: 구 좌표 

7.4 슈뢰딩거 방정식과 수소 원자 

7.5 스핀 

7.6 스핀과 측정 문제 

7.7 분광선 갈라짐 

8 원자 

8.1 파울리 배타원리 

8.2 에너지 준위와 원자 상태 

8.3 주기율표 

8.4 엑스선 분광법과 모즐리 법칙 

9 분자 

9.1 이온 결합 및 공유 결합 

9.2 결합 및 반결합 상태 

9.3 진동, 회전, 그리고 분자 분광선 

10 통계 역학 

10.1 미시 상태와 거시 상태 

10.2 엔트로피와 열역학 제2법칙 

10.3 온도 

10.4 볼츠만 분포 

10.5 볼츠만 분포의 응용 

10.6 양자 통계 

10.7 흑체 복사 

10.8 보스-아인슈타인 응축 

11 고체 

11.1 결정 

11.2 띠 구조와 전도 

11.3 반도체와 다이오드 

11.4 트랜지스터 

11.5 결정에 띠 구조가 왜 생기는가? 

11.6 자성 물질 

11.7 열용량 

12 원자핵 

12.1 핵 속에는 무엇이 있는가? 

12.2 핵의 속성에 관한 실험적 증거 

12.3 핵 모형 

12.4 세 가지 핵 붕괴 

12.5 핵분열과 핵융합 

13 입자 물리학 

13.1 힘과 입자 

13.2 표준 모형 

13.3 입자 검출 

13.4 대칭성과 보존 법칙 

13.5 양자장 이론 

14 우주론 

14.1 우주의 역사 

14.2 그것을 어떻게 아는가? 

14.3 무한 우주, 유한 우주, 관측가능 우주 

14.4 프리드만 방정식 

14.5 암흑 물질과 암흑 에너지 

14.6 대폭발 모형의 문제 

14.7 급팽창과 아주 초기 우주 

부록

부록 A 현대물리학 연대기 

부록 B 특수 상대론의 수식 

부록 C 양자역학 수식 

부록 D 전자기파 스펙트럼 

부록 E 간섭 및 회절 

부록 F 파동의 속성 

부록 G 수소의 에너지 고유상태

부록 H 주기율표 

부록 I 통계 역학 방정식 

부록 J 입자 물리학의 표준 모형 703