빛의 물리학 5부 - 빛과 양자 정보
빛의 물리학 5부 - 빛과 양자본문
빛의 물리학 5부 - 빛과 양자
https://www.youtube.com/watch?v=TrztiLD-sFc
5부 빛과 양자
벨기에 뷔리셀
제가 이 도시로 온 것은 현재가 아니라 1927년을 기억하기 위해서입니다.
그해에 제5차 솔베이 회의가 바로 이 건물에서 열렸습니다.
솔베이 회의는 물리학과 화학의 미해결 문제를 해결하기 위해
벨기에의 기업가인 어네스트 솔베이가 만들었습니다.
1927년 솔베이 회의의 주제는 전자와 광자였습니다.
이 회의의 스타는 단연 아인슈타인과 닐스 보어였죠.
1911년 가을 브뤼셀에서 열린 첫 번째 솔베이 회의.
첫 번째 주제는 "방사능과 양자(Radiation and the Quanta)"
아인슈타인과 보어가 토론하던 장소는
회의장이 아니라 식당이었다고 합니다.
지금 그 식당은 사라졌지만… < 고등학교 건물로…
우리는 어렵지 않게 두 사람의 모습을 상상해 볼 수 있습니다.
그때 아인슈타인이 마흔여덟 보어가 마흔둘.
두 사람은 전자와 광자에 대해 치열하게 토론을 나눴습니다.
5박 6일의 토론이 끝난 후 이들은 기념 촬영을 합니다.
이들 중 누군가를 찾습니다.
아직 젊고 자연을 사랑했던 한 천재 물리학자
베르너 하이젠베르크 (1901~1976)
그들의 전쟁터로 우리를 데려갈 사람입니다.
1924년 가을, 덴마크 코펜하겐
닐스 보어는 전 세계에서 젊은이들을 초청했고
하이젠베르크도 그중 하나였습니다.
인생에서 가장 충실한 시간을 하이젠베르크는 여기에서 보내게 됩니다.
코펜하겐 덴마크
'닐스보어연구소'는?
여전히 세계에서 가장 유명한 물리학 연구소 중 하나입니다.
예나 지금이나 젊은 물리학도들의 자유로움이 베어져 있습니다.
보어연구소의 전통입니다.
2~30년대에도 젊은 물리학도들은 더했습니다.
보어를 중심으로 한 청년 그룹의 이름은 코펜하겐학파
이제는 그들이 보어연구소의 자랑입니다.
하이젠베르크가 여기 온 것은 원자 모델 때문입니다.
보어를 유명하게 만든 그 원자 모델이 마음에 조금 걸렸습니다.
원자란 물질을 구성하는 가장 작은 존재.
간단해야 합니다.
그런데? 보어의 원자 모델은 복잡합니다.
축구장 한가운데.
저는 지금 보어의 원자 모델 안에 들어와 있습니다.
원자가 이 운동장만 하다면?
여기 한가운데 원자핵이 있습니다.
아주 작습니다.
그리고 저기 전자가 있습니다.
전자는 운동장을 돌고 있습니다.
보어의 원자 모델 안에서는 전자가 궤도를 따라 돕니다.
그렇다고 마음대로 도는 것은 아닙니다.
정해진 궤도를 따라 돌고 있죠.
에너지를 흡수하면? 위로 이동하고
방출하면? 아래로 이동하면서 빛을 냅니다.
양자도약입니다.
.........................
양자의 에너지가 불연속적으로 흡수 또는 방출되는 현상입니다.
전자가 원자 내부에서 불연속적으로 궤도를 '도약'하는 현상으로,
초기 양자역학의 주요한 문제였습니다.
양자역학 이전의 물리학은 에너지의 흐름이 연속적이라고 가정하였고,
고전역학에서는 이러한 가정이 문제가 되지 않았습니다.
하지만 실제 원자의 에너지는 연속적으로 거동하지 않았고
전자의 거동 역시 불연속적이었습니다.
이를 양자도약이라고 합니다.
미시적인 자연 세계에서는 에너지가 불연속적으로 분포하고
움직인다는 뜻입니다.
.........................
보어의 이 원자 모델에는 한계가 많았습니다.
도대체 왜 전자는 궤도를 따라 도는 걸까요?
그리고 왜 궤도를 따라 돌던 전자가 다른 궤도로 이동하는 걸까요?
모델을 만든 보어 자신도 그 이유를 설명할 수 없었습니다.
그런데, 하이젠베르크는?
누구도 생각하지 않았던 방법으로 이 문제에 접근합니다.
사실, 원자에서 궤도를 본 사람은 아무도 없습니다.
그는 보이지 않는 것을 표현하는 것에 대하여 아주 비관적이었습니다.
원자 모델에서 확실하게 알 수 있는 것은 전자의 진동수와 세기뿐입니다.
그렇다면? 원자도 이 두 가지로 설명해야 하지 않을까?
그는 과감한 선택을 합니다.
보어의 원자 모델에서 궤도를 버려 버립니다.
1925년 6월 초
하이젠베르크는 헬고란트로 휴양을 옵니다.
진전이 없던 원자 연구가 이때 큰 전환점을 맞습니다.
해변을 거닐고 바위를 오르고 생각에 잠기는 것이 다였죠.
때때로 대 자연이 연구소보다 나을 때가 있는데
하이젠베르크에게는 헬고란트의 밤이 그랬습니다.
괴팅겐대학교 - 독일
하이젠베르크는 다시 대학으로 돌아갔습니다.
헬고란트에서 깨달은 것은 전자의 진동수와 세기를 계산하려면?
완전히 새로운 수학을 사용해야 한다는 것이었습니다.
그는 지도교수 보론에게서 행렬 수학이라는 것을 듣게 됩니다.
행렬이란 행과 열로 이뤄진 수들의 배열입니다.
https://ko.wikipedia.org/wiki/행렬
결국, 여기에서 막히는군. ㅡㅡ
이해하고 난 후 다음 갈 생각이다.
그래야 다음을 이해할 수 있지 않을까?
일단, 나는 정지! (15:41)
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1. https://ko.wikipedia.org/wiki/솔베이_회의
2. https://ko.wikipedia.org/wiki/양자도약
3. https://ko.wikipedia.org/wiki/헬골란트_섬
4. https://ko.wikipedia.org/wiki/행렬
6. https://ko.wikipedia.org/wiki/행렬식
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선형대수란 무엇인가? (행렬, 벡터와의 관계)
http://blog.daum.net/_blog/BlogTypeView.do?blogid=0PkZ5&articleno=265
다른 관점에서 행렬의 곱셈 보기
행렬 연산
http://jenemia.tistory.com/300
행렬의 곱
내일 새벽에 다시. ㅡㅡ 04:23
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2017.03.15 09:19:30
Happy Birthday, Albert Einstein! March 14, 2017 10:00am ET
The famous German scientist Albert Einstein would have turned 138 years old today. Einstein, who passed away in 1955, is best known for his theory of general relativity and his mass-energy equivalence formula, E = mc^2.
Happy Birthday, Albert Einstein! Genius Scientist Turns 138 Years Old Today.
Albert Einstein quotes to celebrate his 138th birthday.
Remembering Einstein, 138 years after his birth.
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