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짤은 제5회 Solvay conference 기념사진. 윗줄부터
피카르, 앙리오트, 에렌페스트, 헤르젠, 드 동데르, 슈뢰딩거, 버샤펠트, 파울리, 하이젠베르크, 파울러, 브릴루앵
디바이, 크누센, 브래그, 크라머르스, 디랙, 콤프턴, 드 브로이, 보른, 보어
아인슈타인은 보어에게 “ 아따 신은 주사위놀이(확률)를 하지 않는 당께 폭도 쉐리들아~ " 라고했다
그런데 아직 까지 물리학계 뉴비였던 러더퍼드 따까리 출신 보어는
최고존엄 아인슈타인에게 “아따 성님 신이 주사위놀이를 하든 말든 니가 상관할 바 아니당께롱? ” 라고 반박했다.
보어는 오히려 “성님 노땅은 이제 집에가서 발닦고, 신이 왜 주사위놀이를 하지 않는지 생각해보드라고 ”고 아인슈타인에게 일침을 가했다
보어 하극상 ㅍㅌㅊ? 러더퍼드 따까리에서 출세 했노 이기야!
그래서 빡치신 아인슈타인 최고존엄은 보어의 이론에 대해 문제점을 제기하지만, 그 족족 보어가 반박하게되고
아인슈타인은 ㅁㅈㅎ 폭격을 처맞게 된다. 시발... 아인슈타인을 살
그런데, 이 말이 왜 나왔냐, 이것이 오늘의 주제인데 그전에
2. 하이젠베르크
- 그 유명한 불확정성의원리 (위치와 운동량을 동시에 측정하는 것은 불가능하다)를 확립하였다.
3.드 브로이
- 드브로이의 물질파 파장을 제시, 입자도 파동이라는 발상의 전환으로 센세이션을 일으킴
4.보어
- 양자가설로 원자모형을 확립
5.플랑크
- 고전 양자론의 아버지
오늘 설명할 주제는 '양자론' 이다. 일게이들이 그나마 이해할 수 있도록 수식은 다뺐다.
먼저,양자론 이 무엇이냐? 뉴튼의 고전역학이 거시세계(즉, 눈에보이는 큰 물체)들에 대해서는 들어맞지만,
미시세계로 들어가게되면 들어맞지 않는다 이기야! 즉, 니들이 중고딩때 배운 물리는 다 구라다
그래서 '상대성이론'과 '양자역학'이 등장하게 되었는데
양자역학은 쉽게말하면 물질을 '확률적(주사위놀이)'로 설명한다.
예를들면, 수소원자에서 전자의 위치를 정확하게 표현하는게 아니라 '확률'로써 제시한다
다시 말해, 어떤 반지름에서 전자를 발견할 확률이 0.3이라면 그 곳에서 전자를 찾을 확률이 30%임을 의미한다.
즉 원자에 있는 전자가 어느 순간에 어디에서 발견될 것인지를 알려주는 것이 아니라 그곳에서 전자가 발견될 가능성을 알려준다.
이 양자역학이 어떻게 탄생하였는지 알아보자
먼저, 플랑크의 흑체복사 실험으로 양자론이 태동하게 된다.
플랑크가 '흑체복사' 실험을 하였는데 이 실험이 무엇이냐
'흑체(black body)'에 열에너지를 가하면 빛에너지로 방출되게 되는데, 이 방출되는 에너지를 측정하였더니
호옹이? 이 빛의 에너지들이 불연속적인 값으로만 측정되노 ?
그러니까 예를들면, 에너지들이 1~10까지 쭈욱 연결되어서 나타나는게 아니라, 1, 3 , 5 ,7 이런식으로 계단 처럼 분포하고 있었다는 것이다.
그래서 플랑크는 이것을 양자화 되어있다고 말한다. 이렇게 양자역학이 태동하게된다.
그 후에, 러더퍼드 따까리로서
'아 씨발 이 ㅈ같은 실험 존나 하기 싫네 러더퍼드 개객기'
하면서 알파입자산란실험만 주구장창하던 보어가,
'어? 잠깐만 이 손상님새끼 이론 틀린 것 같은데?' 라며 스승 통수를 치고
보어의 원자모형을 제시한다.
그전의 러더퍼드의 원자모형은, 원자핵을 중심으로 전자가 공전을 하고 있는 것이었다.
그런데 여기서의 한계점은, 고전 물리학에서 가속된 전자는 전자기 복사선(그니까 에너지 븅신들아)을 방출하며 돌게되고,
결국에는 에너지를 다 잃고 나선형의 궤적을 그리며 원자 중심의 '핵슨상'을 향하여 돌진하게 된다고 예상한다.
그렇다면, 에너지가 지속적으로 방출되므로 연속적으로 관찰되야 하는데, 계단식으로 나온다 이기야!
그래서 보어가 '아하! 씨발 이 전자새끼는 양자화 되어있구나! 러더퍼드 븅신새끼'하며 새로운 원자모형을 제시한다.
그리고 시간이 흘러, 그러면 그 전자를 한번 봐보자! 라면서 움직이는 전자를 관찰하기 위해 전자기파를 이용하게 된다.
이 전자기파를 이용하여 물체를 관찰하기 위해서는 관찰하는 물체보다, 사용하는 전자기파의 파장이 짧아야 한다.
즉, 김치녀 질입구(전자) 보다 큰 흑좆(파장)으로는 김치녀 질입구를 관찰 할 수 없다 이기야!
그래서, 전자 보다 작은 파장의 전자기파를 이용해야하는데, 여기서 문제가 발생하게 된다.
전자기파는 파장이 짧아 질 수록 에너지가 증가하게 되는데, 전자보다 짧은 파장의 전자기파는 에너지가 노무노무 세서
전자의 움직임에 영향을 줘버리게된다. 니가 그 전자기파를 통해 전자를 보는 순간에 이미 전자는 전자기파 쳐맞고
노짱 따라갔다 이기야. 그러니까 너는 전자의 정확한 위치와 운동상태를 관찰 할 수 없게 된다 이것이 '하이젠베르크의 불확정성의 원리' 이다
그리고, 드 브로이에 의해서 모든 물체는 파동의성질을 가지고 있음이 밝혀졌다. 따라서 전자의 움직임도 파동함수로 나타 낼수 있다는 거지
이때 슈뢰딩거가 등장하는데, 슈뢰딩거는 슈뢰딩거 방정식을 확립하여 물질의 파동함수를 구할 수 있게 해주었다.
자, 그러면 앞에서 불확정성의 원리에 의해 전자의 정확한 위치를 찾아낼수 없다고 하였지?
그러면 정확한 위치말고 '확률' 로서 전자의 위치를 찾아보자!
1. 전자의 움직임은 파동함수(ψ)로 나타낼수 있다 (by 드브로이)
2. 그러면 그 파동함수를 슈뢰딩거 방정식을 이용하여 구할 수 있다.
3. 그 파동함수를 제곱하게되면 확률밀도함수(│Ψ│2 ) 가 나오게 되는데,
4. 이 확률밀도함수 = 주어진 시간에 단위 부피에서 파동함수가 나타날 수 있는 확률을 알려준다
(즉, 그냥 전자새끼가 간철수마냥 간보다가 언제 나타나는지 확률로 알 수있다는 말이다) = 간철수가 강남역에 30%의 확률로 출현합니다.
5. 그러면 이 확률대로 전자새끼가 나타날만한 곳에 점을 찍어보자
6. 호옹이? 구형의 모양이나오네? 이것을 원자모형으로 하자
7. 그리고 그 확률의 공간을 '오비탈' 이라고 하자!
이렇게 원자모형 확립이 진행 된 것이다.
물론 이렇게 이론이 확립 되어 오는 과정에, 광전효과라던지 여러 이론들 또한 필요하지만, 쉽게 설명하기위해 생략하였다.
즉, 이렇게 아인슈타인은 보어 + 보(어)빨남들 에의해 ㅁㅈㅎ를 허벌나게 쳐맞게 된다.
하지만, 정작 자신은 양자역학을 부정하였지만 자신의 이론들이 양자역학 확립에 도움을줌. 츤데레 ㅍㅌㅊ?
이로써, 양자역학의 겉껍질만 한번 핥아보았다. 일게이들의 상식이 넓어졌으면 좋겠다
생물학도로써, 얕게 배운 물리/화학지식으로 일게이들에게 도움이라도 줘보자 글써보았다
논리적 비약이나, 오류가 존재해서 물리학게이들이 피꺼솟 할 수 도 있겠지만, 내 전공이 아니라 그렇다 시발
수식을 사용하지 않고, 최대한 이해하기 쉽게 설명하려고 노력했다. 정보게이를 살
3줄요약
1. 음 그러니까 양자역학은
2. 뉴튼을 민주화시킨
3. 폭동이야!