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노벨상을 만든 0.83의 차이, 벨 부등식이 밝혀낸 양자 얽힘 [와이언스] / YTN 사이언스

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YTN 사이언스

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Comments · 17

@김용기-g1k9b · 10 days ago
지독하고 끈질긴 과학자들. 그 덕에 사는건가
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@길가의민들레 · 9 days ago
양자역학에 대한 두괄식 설명(증보판). 성립기(1900~1920년대말)의 양자역학을 한문장으로 말하면 '원자내 전자의 운동(상태)을 설명하는 역학'입니다. 그리고 성립기 양자역학을 대표하는 방정식(역학)은 두개가 있는데 하나는 슈뢰딩거의 파동방정식(파동역학)이고,다른 하나는 하이젠베르그의 행렬방정식(행렬역학)입니다. 왜 같은 전자의 운동을 설명하는 역학인데 방정식은 두개인가 하면 보어의 원자모형이 나온 이후 보인 한계에 대한 돌파구가 두개였기 때문입니다. 그 돌파구중 하나는 보어와는 다르게 관측할 수 없는 물리량(원자내전자의 궤도나 속도등)은 모두 무시하고,원자의 스펙트럼의 진동수나 세기등 오직 관측할 수 있는 물리량에만 근거해 이론을 다시 세운 하이젠베르그의 행렬방정식(행렬역학)이고, 또다른 하나는 보어와는 다르게(보어는 원자내 전자를 입자로 보았음) 드브로이에 영감을 받아 전자를 파동으로 보고 이론을 다시 세운 슈뢰딩거의 파동방정식(파동역학)입니다. 이걸 다른 측면에서 설명하면 슈뢰딩거의 파동방정식(파동역학)은 '원자내 전자를 위치를 보는 안경으로 보고 설명하는 것'이고 하이젠베르그의 행렬방정식(행렬역학)은 '원자내 전자를 에너지를 보는 안경으로 보고 설명하는 것입니다. 이들 둘의 입장차이는 불연속적인 양자도약에 대한 입장차이이기도 합니다. 하이젠베르그와는 다르게 슈뢰딩거는 세계는 연속성을 갖는다고 믿었으며 불연속적인 양자도약을 죽을때까지 받아들이지 않았습니다. 하이젠베르그는 1925년에 행렬방정식을 발표하였고, 슈뢰딩거는 1926년에 파동방정식을 발표합니다. 둘은 편지와 논문속에서 서로의 역학에 대해 "소름이 끼친다"느니 "쓰레기"라면서 싸웠습니다. 위대한 물리학자들도 관점의 차이를 대하는 인간의 통상적인 한계를 넘어서기 힘들었던듯 싶습니다. 그런데 1926년 슈뢰딩거와 디랙은 각각 이들의 방정식이 기본법칙을 두가지 다른 방식으로 표현한 것임을 증명합니다. 1928년 디랙은 더 나아가서 특수상대론과 양자역학을 통합합니다. 위 두역학과 디랙방정식을 풀어서 나온 답이 원자내 전자의 분포확률을 나타내는 확률밀도함수인 오비탈입니다. (파동함수를 절대값제곱을 한 것이 원자내 전자의  확률밀도함수이고, 이걸 시각화한 것이 오비탈그림입니다). 오비탈(형식과 내용)은 위 두방정식과 디랙방정식을 풀면 나오는 4개의 양자수(주양자수, 부양자수, 자기양자수는 슈뢰딩거 파동역학과 하이젠베르그의 행렬역학을 풀면 나오고, 스핀양자수는 디랙방정식을 풀면 나옴)에 의해 결정됩니다. 주양자수는 오비탈의 크기를 결정합니다. 부양자수는 오비탈의 모양을 결정합니다. 자기양자수는 오비탈이 위치하는 방향을 결정합니다. 스핀양자수는 오비탈내 전자의 스핀을 결정합니다. 성립기 이후 양자역학은 쿼크등 소립자의 거동,분자간 화학결합,에너지띠이론등 고체물리,양자컴퓨터등으로 설명하는 영역이 확대됩니다. 기타 *운동을 설명하는 걸 역학이라고 합니다 그런데 왜 운동을 설명하는데 역학이라고 하나? 그건 운동의 원인이 힘이라고 보기 때문입니다. 그런데 *양자가 무슨 뜻이지? 두가지 의미로 사용됩니다. 1.사전적으로는 양자는 덩어리라는 뜻입니다. 흑체복사곡선을 설명할때 막스 플랑크나 광양자설을 설명할때 아인슈타인, 보어의 원자모형을 설명할때 보어는 에너지나 각운동량이 최소단위로 덩어리져 있다는 의미로 양자라는 단어를 사용합니다. 2.양자역학의 대상입자나 대상시스템를 지칭합니다 양자중첩이나 양자얽힘을 설명할때의 슈뢰딩거는 양자를 광자나 전자 중성자 양성자등 양자역학의 대상입자나 대상시스템이라는 의미로 사용했습니다. *거시세계와 미시세계를 구분하는 기준이 뭐지? 대체적으로 그 세계를 구성하는 주된 힘의 종류에 의해 구분됩니다. 거시세계=중력을 주된 힘으로 하여 구성되는 세계입니다. 우주, 은하계, 태양계, 지구와 달,지구와 지표면 물체 등등 미시세계=핵력과 전자기력을 주된 힘으로 하여 구성되는 세계입니다. 쿼크로 구성되는 양성자와 중성자, 양성자와 중성자로 구성되는 핵, 핵과 전자로 구성되는 원자, 원자간 결합으로 구성되는 분자등. (엄밀한 정의는 물체 자신의 크기가 자신의 물질파(드브로이파장=h/mv)보다 같거나 작으면 미시세계라고 할수 있음) *양자역학은 원자에 대한 탐구과정의 결과입니다. 원자의 구조는 원자내 전자의 상태가 결정합니다. 그래서 전자의 상태(전자의 운동)을 알아내는게 초미의 관심사였습니다. 원자내 전자의 상태를 알려주는 단초(힌트)가 스펙트럼 선입니다. 수소원자 스펙트럼을 설명한 발머공식과 뤼드베리의 공식이 제시됩니다. 그리고 그 공식이 왜 성립하는지를 설명하기 위해 제시된 것이 보어의 원자모형입니다. 그런데 보어의 원자모형은 설명되지 않는 3가지 전제가 있습니다. 그걸 설명하는 것이 하이젠베르그와 슈뢰딩거의 양자역학입니다. 그래서 통상 양자역학에 대한 설명을 원자로부터 시작하지 않나 싶습니다. *그런데 전자역학이 아니고 양자역학이지? 전자의 분포는 에너지가 레고블록처럼 최소단위가 있다는 플랑크의 발상과 떨어져서 설명할 수 없기 때문입니다.(양자화된 에너지준위,양자화된 각운동량,양자도약등) 플랑크는 흑체복사곡선(흑체가 내뿜는 파장별 에너지분포곡선)문제를 풀다가 에너지의 최소단위를 전제하지 않으면 문제가 풀리지 않음을 발견합니다. 그 에너지의 최소단위가 플랑크상수×주파수입니다. 이 말은 주파수가 1인 빛(전자기파)이 있다면 그빛의 에너지의 크기=1×플랑크상수(줄•초)라는 뜻입니다. 그리고 에너지는 플랑크상수×주파수의 정수배로만 존재할수 있다는 뜻입니다. *보어의 원자모형은 정상상태나 양자화된 각운동량, 양자도약 같은 설명되지 않는 현상을 전제합니다. 이 지점이 플랑크의 에너지 양자론과 만나는(영감을 받은)지점입니다. *보어의 원자모형이 부닥친 한계상황은 무엇이지? -수소외 전자가 2개 이상인 원자는 설명하지 못함 -자기장, 전기장 속에서 스펙트럼 선이 나눠지는 현상을 설명 못함. -빛의 진동수만 알 수 있을 뿐, 스펙트럼 선의 밝기(전이 확률)는 계산하지 못함. -"평소엔 고전역학을 따르다 점프할 때만 양자 규칙을 따른다"는 모순. -징검다리 역할을 한, 그러나 아직은 불완전한 보어의 원자모형의 한계를 돌파하기위해 등장하는 것이 슈뢰딩거의 파동역학과 하이젠베르그의 행렬역학입니다. *하이젠베르그와 보어가 다른 점은 무엇이지? 하이젠베르그는 보어가 전제했던 전자의 위치, 궤도, 주기 같은 관측할 수 없는 물리량이 아니라 스펙트럼의 파장,세기와 같은 관측할 수 있는 물리량에 기초해 이론을 세웠다는 점입니다. *물리학자 데이비드 머민은 왜 닥치고 계산하라고 했나? 양자역학이 다루는 세계는 수학적으로는 계산할수 있으나 우리의 직관으로는 이해하거나 해석하기 어렵기 때문입니다. *코펜하겐 해석은 뭐지? 코펜하겐해석은 어느 한사람의 한견해가 아니라 여러 견해들의 집합입니다. 슈뢰딩거는 향후 오비탈로 시각화되는 파동함수(슈뢰딩거방정식을 풀어서 나온 답)를 전자의 실재모습이라고 보았습니다. 그런데 보른은 그 파동함수의 '절대값 제곱한 것'이 전자의 실재모습이 아니라 확률밀도라고 해석했습니다. 그리고 관측하면 확률이 붕괴해서 전자가 한점으로 보인다고 해석했습니다. 여기에 보어의 상보성원리,하이젠베르그의 불확정성의 원리등을 합쳐 코펜하겐 해석이라고 합니다. *입자 파동 이중성 빛은 파동인줄 알았는데 광전효과, 컴프턴산란등을 통해서 입자이기도 하다는 것이 입증됩니다. 그후 드브로이는 전자가 입자인줄 알았는데 파동임을 주장합니다. 빛과 전자는 파동이자 입자이기도 하다는 것입니다. *이후 빛과 전자 뿐아니라 양성자, 중성자, 원자, 더 나아가 탄소원자 60개가 결합된 분자수준의 풀러렌도 이중성을 보인다는 것이 이중슬릿실험으로 증명됩니다. *양자중첩, 양자얽힘, 또는 불확정성 원리등은 입자의 파동성으로부터 기인하는 현상입니다. 즉 입자를 파동으로 생각하면 비교적 쉽게 설명되는 현상입니다. 그런데 우리가 이 개념들을 상식적, 직관적으로 이해하기 어려운 것은 거시세계에서는 파동이면 파동, 입자이면 입자이지 '파동이기도 하고 입자이기도한' 상태라는건 있을 수 없기 때문입니다. 우리는 그러한 상태가 있다고 하는 이야기에 익숙해질 수 있을 뿐입니다.ㅎㅎ 여러분의 새로운 세계로의 여행을 응원합니다^^*..
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@3773God · 2 days ago
답은 간단하다 빛의속도보다 더빠른 무언가가 있는것이다. 속도무한에 가까운.
@둥굴-u4y · 9 days ago
얽혀있다 는 거리 개념이 없는 공간이 있다는 뜻이다
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@파키-l2x · 9 days ago
어렵네요
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@다람쥐-m8c · 6 days ago
전자 구름으로 설명하는 것은 현재의 사고나 기술로 설명되나 나머지는 마법의 세계를 설명해야 하는거 불가능하지
@codebank · 10 days ago
지금보니 아인슈타인 혓바닥에도 노인성 검버섯이 피었네요.
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@Harvey-s9e4m · 4 days ago
20분 봤는데 모르겠어요
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@다람쥐-m8c · 6 days ago
양자역학은 양자얼힘이나 중복은 그들이 더이상 그것을 설명하지 못하기 때문에 얼힘이나 중복으로 설명하는거 아니야  설명 현재의 기술과 사고로는 설명 불가하기 때문.
@gone2island819 · 7 days ago
전 양자역학을 믿습니다. 미국 아마존에서 주문했는데 받아 보니 다른 책이 들어 있는 경우가 있어여. 즉 확인 전까지 우린 알 수 없어요. ㅎㅎ
@Mushiro60 · 10 days ago
얽힘이 신기한게, 사울 -뉴욕 뿐만 아니라, 몇백광년 떨어져 있어도 동기화 된다고 합니다. ?? 빛의 속도로 측정할라고 해도 몇백년이 걸려야 하는데, 빛보단 빠른 건 없다는데, 얽히면, 같다고 함.  그냥 양자 수준의 정확도로 동기화된 시계 두개를 멀리 떨어뜨려놔도 똑같다~~~ 뭐 그런? 근데 시계를 빛에 속도로 옮기면 그 시계만 느려짐.
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@무므뭇 · 7 days ago
2와 2.83... 도대체 뭘 말하는 거야? 벨 부등식의 결과? 0.83 차이라는 타이틀을 달았으면, 적어도 벨부등식에 대한 설명과 2 와 2.83의 의미를 알려줘야지. 2이상은 안나온다만 말하면 뭘 말하는지 알 수 있냐고?  제목으로 쓰질 말던가!!!!