[물리학입문] 양자역학에 대해

안녕하세요 리바이입니다. 물리학 입문이라고 해놓고
양자역학이라니..미친놈이라고 욕하시는거 다 들립니다 ㅎㅎㅎ
이건 제 개인적인 생각인데
제가 물리라는 학문이 재밌게 생각된건
상대성이론과 양자역학을 알고나서부터 였어요
요즘은 고등학교때도 어느정도 상대성이론에 대해서 배우는거 같지만
저때만해도 물리그러면..뭔가 답답한 그런 학문으로 생각했거든요

그래서 현대물리학의 끝이라고도 할 수 있는
상대성이론과 양자역학이 뭔지 수식없이
간단한 개념설명을 해볼려고 해요
어찌보면 우리가 살고 있는 이 우주를 설명할려고
만든 인류의 최고 자산이거든요

양자역학은 상대성이론을 만든 아인슈타인이
끝내 인정하지 않은 것이지만
현시대에서 모든 전자기기는 양자역학을 이용해서 만든거랍니다 ㅎㅎ

양자역학의 가장 중요한 명제는 딱 하나만 기억하시면 되요
전자의 위치가 어딘지 알 수 없다. 확률로만 알수있다

전자는 원자핵 부근을 도는 작은 입자에요
원자핵은 양성자와중성자로 이루어져 있는데요
보통 전자는 해당 원소 원자핵의 양성자 숫자와 일치하게 존재합니다

산소는 양성자 8개 중성자 8개 전자 8개로 구성되어 있어요
그래서 원자번호도 8이죠
원자 구조에 대해 우리가 일반적으로 배우는 그림은 이 그림입니다

전자의 숫자가 변하면, 해당 원소는 이온이 되어버립니다
양이온 음이온 이런거죠 그만큼 원자 자체에서 원자핵에 비해 아주 작은 전자는
해당 원소가 무엇인지 특정할 수 있는 중요한 정보입니다

그런 전자가 어디있는 지 알수 없다 라는 거죠
(하이젠베르크의 불확정성 원리라는 게 있는데
전자의 위치와 운동량을 동시에 알 수 없다 라는 원리에요)

전자의 위치를 특정할 수 없다라..
산소는 전자8개를 가지고 있는데, 위치와 운동량은 동시에 알수가 없고
확률적으로만 위치를 특정할 수 있다 ...
전자는 도대체 어디에 있는거죠?ㅎㅎㅎㅎㅎ
그러니까 전자 위치를 모른다는거에요..

전자의 위치를 모른다니..
전자가 이동함으로 인해 전류 및 전기가 발생하고
전기와 자기가 만나 빛이 발생합니다
빛도 파동도 될수 있고 입자가 될 수 있습니다
뭔 물리가 이래? 그쵸 저도 그렇게 생각합니다..

우리의 몸을 이루는 원소도 모두 전자가 존재하고
세상 모든 물질에 전자가 들어있는데
그 전자의 위치를 특정할 수 없다니..

아인슈타인은 이런 양자역학의 명제를 알고나선
"내가 달을 보지 않는다고 달이 존재하지 않는것인가?"
라는 드립을 쳤습니다..

슈뢰딩거의 고양이 아시나요?
일본인들이 겁나 좋아하는 슈뢰딩거

상자에 있는 고양이가 죽었는지 살았는지 열기전까지는
확률로만 알수있다는 건데..
이거 양자역학 깔려고 말한거에요..
(고양이 울음소리 들으면 살아있는지 죽었는지 열기전에 알수있지 않나?ㅎㅎ)

하지만 양자역학은 실재합니다. 여러분이 지금
쓰시는 컴퓨터 휴대폰 모두 양자역학이 존재하지 않으면
있을 수 없는 거에요 현대문명의 모든 전자기기는
양자역학의 이론을 인정하고 있습니다

미립자의 세계 그러니까 전자차원에서는 터널효과라는게
존재합니다

전자가 장벽을 뛰어넘을 수 없어야 되는데 뛰어넘어서 만들수있는게
저희가 늘 이용하는 반도체입니다 ㅎㅎ
전자가 저 장벽을 뛰어넘을 수 없으면..전자기기란건 존재할 수 없거든요
근데 장벽넘어 전자가 존재하는겁니다..
분명 저 장벽은 전자가 가지고 있는 에너지로는 못뛰어넘는 건데...

상대성이론과 양자역학을 결합할 수만 있다면..
그래서 새로운 이론이 나온다면
혁명적 사건이겠지만...
아직은 멀어보입니다...

양자역학에 대한 해석은 엄청 많습니다
제가 소개해드린 건 일반적으로 인정받는 코펜하겐 해석쪽입니다 ㅎㅎ