양자역학에 대해 알기쉽게 알려주마 > 읽을거리/과학

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양자역학이란 무엇인가

 

 

바로 우리 눈에 보이지 않는 미시세계를 탐구하는 학문으로

 

세상의 모든 것들을 구성하는 가장 작은 단위인 원자의 움직임을 연구하는 학문임....

 

 

 

 

 

세상을 구성하는 가장 최소입자인 원자를 연구하므로 양자역학이 완성되면

 

이 세상 모든것들의 움직임을 이해할수 있게 됨....

 

 

 

근데 이 원자는 거시세계의 물건들의 움직임 즉 고전역학하고는 전혀 다른 이해할수 없는 움직임을 보임...

 

 

 

 

 

 

 

원자는 가운데 양성자와 중성자 그리고 그 주변을 도는 전자로 이루어지는데

 

 

 

 

이 전자를 가지고 이중슬릿 실험을 했음

 

 

 

 

 

 

 

전자총에서 전자를 쏘고 앞에 두개의 틈이 있는 판때기를 둠...

 

 

전자가 입자면 판때기에는 막히고 틈만 전자가 지날수 있기에 맞은편 벽에 딱 두줄이 생겨야 함...

 

 

 

 

 

 

 

 

근데 오른쪽처럼 저렇게 벽에 여러줄이 생기는것임... 

 

 

예를 들어 한줄 틈이 있는 벽에 물을 뿌리면 그 반대쪽에 한줄 선이 생겨야 하잖아

 

 

근데 여러줄의 선이 생긴다고...

 

 

 

 

그래서 사람들은 전자가 입자가 아니라 파동인가? 라고 생각했지

 

 

입자가 아니라 파동형태로 통과해서 여러줄이 생긴게 아닌가 라고 했는데

 

 

 

근데 이 실험에서 신기한것은

 

 

 

 

 

실험자가 저 과정을 지켜보고 있으면 저렇게 두줄이 생김

 

 

 

 

하지만

 

 

 

 

 

 

 

 

실험자가 저렇게 두고 관측하지 않고 내버려뒀다가 후에 관측하면 저렇게 여러줄이 생김

 

 

 

 

 

이게 상식적으로 이해가 안가는거지

 

 

 

 

 

 

여기서 양자역학의 가장 주된 이론인 불확정성의 원리가 나온다...

 

 

 

즉 우리의 관측에 의해 결과가 바뀔수 있는거고 전자의 위치와 움직임은 우리가 확률로서 말할수 있지 정확히 관측할수 없다라는거...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

이게 왜 그렇게 되냐면

 

 

우리가 관측한다는 의미를 다시 한번 생각해보자

 

 

우리가 물건을 관측한다는 의미는 물건에 빛을 쏘고 그 빛이 다시 반사되어 나오는걸 본다는 의미임....

 

 

 

빛도 하나의 물질이고

 

 

큰 물건 같은 경우는 그 빛이 반사된다 한들 위치나 운동량에 큰 영향을 미치지 않음

 

 

 

 

 

하지만 전자 와 같은 너무나도 작은 물질의 경우는 빛이 닿아 반사하는것만으로도 엄청난 영향을 미치게 된다는것....

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

여기서 나오는게 바로 그 유명한 슈뢰딩거의 고양이다

 

 

 

미시세계에서는 상자속에 고양이가 있으면 그 상자를 열어보기전까지 고양이가 살아있는지 죽어있는지 확정할수 없고

 

 

중첩된 상태로 계속 있다는것....

 

 

그러다 우리가 상자를 열어 관측할때야 살아있는지 죽어있는지 확정할수 있는거지 상자를 열기전까지는 그냥 살았다 또는 죽었다 라고 말할수가 없다는거다.

 

 

 

 

 

이게 거시세계에서는 상자를 열지않아도 고양이는 확실히 죽거나 또는 확실히 살아있거나 라고 말할수 있지.... 

 

 

하지만 미시세계에서는 살아있기도 하고 죽어있기도 하고 중첩되어 있는 상황이고 관측해야만 딱 확실하게 결정된다는 말이다.

 

 

 

 

 

 

 

솔직히 이게 무슨 말인가? 싶지? 이해가 안되지??

 

 

 

 

 

 

 

 

 

그래서 양자역학의 대표격인 닐스보어는 다음과 같은 말을 했다.

 

 

"양자역학을 연구하면서 머리가 어지럽지 않은 사람은 그걸 제대로 이해하지 못한 겁니다."

 

 

 

 

 

 

리차드 파인만 역시 다음과 같은 말을 했다.

 

"그 어느 누구도 양자역학을 이해하지 못한다고 말해도 무방합니다. 나도 이해하지 못했습니다"

 

 

 

 

 

 

당연히 이해가 안되지  우리가 사는 세상에 눈에 보이는 물체들의 움직임하고는 전혀 다른 상황이

 

 

미시세계에 펼쳐지고 있으니까....

 

 

이해는 안돼.. 하지만 실험하면 미시세계는 그런 성질이 밝혀지고 있어... 그래서 이해가 안된다 라는 말을 하는거다.

 

 

 

 

 

 

참고로 이런 양자역학을 아인슈타인은 정말로 싫어했다. 아인슈타인은 관측장비가 아직 제대로 개발되어 있지 않아서 원자를 제대로 관측하지 못한것

 

 

뿐인거지 원자도 우리가 아는 고전역학대로 움직인다고 믿고 있었다.

 

 

그래서 아인슈타인은 

 

 

 

 

 

 

신은 (우주를 가지고) 주사위 놀이를 하지 않아(God does not play dice).

 

 

 

 

라고 말했다.

 

 

 

 

이에 닐스보어는

 

 

 

아인슈타인 선생님, 신에게 이래라 저래라 하지 마십시오(Einstein, stop telling God what to do).

 

 

 

 

라고 맞받아쳤다.

 

 

 

 

 

 

미시세계에서는 원자가 그렇게 움직이고 있으니 그에 대해 인간이 이해가 안된다고 이래라 저래라 할 수는 없다는거지

 

 

 

 

 

 

 

 

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