"밥 먹으면서 봤다가 양자역학 통달해 버렸다" 다정한 물리학자 김상욱 교수님이 풀어주는 양자역학의 모든 것 #과학 #EBS지식

Comments · 128

• 길가

  @길가의민들레 · 4 months ago

  양자역학에 대한 두괄식 설명(증보판).<br><br>성립기(1900~1920년대말)의 양자역학을 한문장으로 말하면 &apos;원자내 전자의 운동(상태)을 설명하는 역학&apos;입니다.<br>그리고<br>양자역학을 대표하는 방정식(역학)은 두개가 있는데 하나는 슈뢰딩거의 파동방정식(파동역학)이고,다른 하나는 하이젠베르그의 행렬방정식(행렬역학)입니다.<br><br>왜 같은 전자의 운동을 설명하는 역학인데 방정식은 두개인가 하면 전자가 파동이기도 하고 입자이기도 하기 때문입니다..<br>즉 전자를 파동으로 보고 설명하는 것이 슈뢰딩거의 파동방정식(파동역학)이고, 전자를 입자로 보고 설명하는 것이 하이젠베르그의 행렬방정식(행렬역학)입니다.<br><br>하이젠베르그는 1925년에 행렬방정식을 발표하였고, 슈뢰딩거는 1926년에 파동방정식을 발표합니다.<br><br>그런데<br>1927년 폴 디락은 이들의 방정식이 기본법칙을 두가지 다른 방식으로 표현한 것임을 증명합니다.<br>전자는 파동이기도 하고 입자이기도 하니까 어찌보면 당연한 결론입니다.<br>디랙은<br>더 나아가서 특수상대론과 양자역학을 통합합니다.<br><br>위의 두 방정식과 디랙방정식을 풀어서 나온 답이 원자내 전자의 분포확률을 나타내는 확률밀도함수인 오비탈입니다.<br>오비탈은 <br>이들 방정식을 풀면 나오는 4개의 양자수(주양자수 ,부양자수,자기양자수,스핀양자수)에 의해 결정됩니다.<br>주양자수는 오비탈의 크기를 결정합니다.<br>부양자수는 오비탈의 모양을 결정합니다.<br>자기양자수는 오비탈이 위치하는 방향을 결정합니다.<br>스핀양자수는 오비탈내 전자의 스핀을 결정합니다..<br><br>성립기 이후 <br>양자역학은 쿼크등 소립자의 거동,분자간 화학결합,에너지띠이론등 고체물리,양자컴퓨터등 설명하는 영역이 확대됩니다.<br><br>기타<br>*운동을 설명하는 걸 역학이라고 합니다 그런데 왜 운동을 설명하는데 역학이라고 하나? 그건<br>운동의 원인이 힘이라고 보기 때문입니다.<br>**거시세계와 미시세계를 구분하는 기준이 뭐지?<br>그 세계를 구성하는 힘의 종류에 의해 구분됩니다.<br>거시세계=중력으로 구성되는 세계입니다.<br>우주, 은하계, 태양계, 지구와 달,지구와 지표면 물체 등등<br>미시세계=핵력과 전자기력으로 구성되는 세계입니다.<br>쿼크로 구성되는 양성자 중성자.양성자 중성자로 구성되는 핵,핵과 전자로 구성되는 원자,원자간 결합으로 구성되는 분자등.<br><br>*양자역학은 원자에 대한 탐구과정의 결과입니다.<br>원자의 구조는 원자내 전자의 상태가 결정합니다.<br>그래서 전자의 상태(전자의 운동)을 알아내는게 초미의 관심사였습니다.<br>원자내 전자의 상태를 알려주는 단초(힌트)가 스팩트럼 선입니다.<br>수소원자 스팩트럼을 설명한 발머공식과 뤼드베리의 공식이 제시됩니다.<br>그리고 그 공식이 왜 성립하는지를 설명하기 위해 제시된 것이 보어의 원자모형입니다.<br>그런데 <br>보어의 원자모형은 설명되지 않는 3가지 전제가 있습니다.그걸 설명하는 것이 하이젠베르그와 슈뢰딩거의 양자역학입니다.<br>그래서 통상 양자역학에 대한 설명을 원자로부터 시작하지 않나 싶습니다.<br><br>*그런데 전자역학이 아니고 양자역학이지?<br>전자의 분포는 에너지가 레고블럭처럼 최소단위가 있다는 플랑크의 발상과 떨어져서 설명할 수 없기 때문입니다.(양자화된 에너지준위,양자화된 각운동량,양자도약등)<br><br>플랑크는<br>흑체복사곡선(흑체가 내뿜는 파장별 에너지분포곡선)문제를 풀다가 에너지의 최소단위를 전제하지 않으면 문제가 풀리지 않음을 발견합니다.그 에너지의 최소단위가 플랑크상수입니다.<br><br>이 말은 주파수가 1인 빛(전자기파)이 있다면 그빛의 에너지의 크기=플랑크상수라는 뜻입니다.<br>그리고<br>에너지는 플랑크상수의 정수배로만 존재할수 있다는 뜻입니다.<br><br>*보어의 원자모형은 정상상태나 양자도약 같은 설명되지 않는 현상을 전제합니다.<br>이 지점이 플랑크의 에너지 양자론과 만나는(영감을 받은)지점입니다.<br>*징검다리 역할을 한,그러나 아직은 불완전한 보어의 원자모형을 일반화해서 설명하는 것이 슈뢰딩거의 파동역학과 하이젠베르그의 행열역학입니다.<br><br>*하이젠베르그와 보어가 다른 점은 무엇이지?<br>하이젠베르그는 보어가 전제했던 전자의 위치, 궤도, 주기 같은 확인할 수 없는 물리량이 아니라<br>스팩트럼의 파장,세기와 같은 확인할 수 있는 물리량에 기초해 이론을 세웠다는 점입니다.<br>*디랙은 왜 닥치고 계산하라고 했나?<br>양자역학이 다루는 세계는 수학적으로는 계산할수 있으나 &nbsp;우리의 직관으로는 이해하거나 해석하기 어렵기 때문입니다.<br><br>*코펜하겐 해석은 뭐지?<br>코패하겐해석은 어느 한사람의 한견해가 아니라 여러 견해들의 집합입니다.<br>슈뢰딩거는 파동함수(슈뢰딩거방정식을 풀어서 나온 답)를 시각화 한 오비탈을 전자의 실재모습이라고 보았습니다.<br>그런데 보른은 <br>그 오비탈이 전자의 실재모습이 아니라 확률밀도라고 해석했습니다. <br>그리고<br>관측하면 확률이 붕괴해서 전자가 한점으로 보인다고 해석했습니다.<br>여기에 보어의 상보성원리,하이젠베르그의 불확정성의 원리등을 합쳐 코펜하겐 해석이라고 합니다.<br>코펜하겐 해석입니다.<br><br>* 입자 파동 이중성<br>빛은 파동인줄 알았는데 광전효과, 컴프턴산란등을 통해서 입자이기도 하다는 것이 입증됩니다.<br>그후 드브로이는 전자가 입자인줄 알았는데 파동임을 주장합니다.<br>빛과 전자는 파동이자 입자이기도 하다는 것입니다.<br>*이후 빛과 전자 뿐아니라 양성자 중성자 원자 더 나아가 탄소원자 60개가 결합된 분자수준의 플러랜도 이중성을 보인다는 것이 이중슬릿실험으로 증명됩니다.<br><br>*양자중첩, 양자얽힘,또는 불확정성 원리등은 입자파동 이중성으로부터 파생되는 현상입니다.<br>그런데 우리가 이 개념들을 상식적, 직관적으로 &nbsp;이해하기 어려운 것은 <br>거시세계에서는 파동이면 파동 입자이면 입자이지 &apos;파동이기도 하고 입자이기도한&apos; 상태라는건 있을 수 없기 때문입니다.<br>우리는 그러한 상태가 있다고 하는 이야기에 익숙해질 수 있을 뿐입니다.ㅎㅎ<br><br>여러분의 새로운 세계로의 여행을 응원합니다^^*..

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• 종이

  @종이-y2 · 3 months ago

  리처드 파인만의 양자역학을 이해한 사람은없다<br>가 너무 좋은 말이네

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• PA

  @paradox-q4e · 2 months ago

  좀 똑똑해지고 싶어 들어왔는데 당체 무슨말인지 알아 들을수가 없네요 아 나도 똑똑해 지고싶다!!!

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• SU

  @suwolwha · 4 months ago

  교수님 설명이 대박이네... 굿 ~

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• 꼬강

  @꼬강www · 2 months ago

  물리학 교양 시험 한시간 전에 보고 답 잘 쓰고 나왔습니다 ㅋㅋㅋ 감사합니당^^

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• 송지

  @송지우-p8b · 10 days ago (edited)

  지금까지의 방식은 잘 들었어요. 그런데 이 방식이 agi 현실에서도 통할까요? 그 이후의 방향에 대해 설명해주시면 좋을 것 같습니다.

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• TA

  @Taisun0901 · 4 months ago (edited)

  불확실성 = 엔트로피 = 미래를알수 없다 맞나요?

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• SO

  @songsdots · 3 months ago

  양자역학에 대해 배우면서 인생을 철학적으로 생각해보게 되는 감동적인 시간이었습니다. 불확정성 이론은 단순히 양자역학의 관점에서 바라 볼게 아니었네요.

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• 김주

  @김주리-y9r · 3 months ago

  너무재밌고 &nbsp;최고애요

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• SE

  @setanwon · 4 months ago

  이해 못했을 까 다시 올렸구나 ㅋㅋ 고마워요.

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• KI

  @Kin7456 · 4 months ago

  양자역학을 이해했다고 말하면 그건 이해하지 못한 것이다

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• 꽃구

  @꽃구름-c9z · 4 months ago

  하이젠베르그까지 설명듣고 조금이나마 이해하는데 도움이 되었습니다.

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