1. QUANTUM PHYSICS 1 - Keywords
from Quantum mechanics to String Theory 양자론에 서 끈이 론까지
aRchiePEDIA @ Salon de FACTORY, Hongdae
2011.10.16 Sunday 9:00 p.m.
2. contents : 1. keywords 2. functions & equations 3. application
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What is QUANTUM?
Latin ‘Quantus’ = “how much” used for quanta of electricity" (or electron)” 1902
극소의 양자세계 1/1,000,000,000 meter 보다 작은 세계
물질 세계 관
양자적 세계 관
뉴턴 의 고전 역 학
1900년 대 양자론 / 막스플랑크, 슈뢰 딩 거
1905년 상대 성이 론 / 아인 슈타인
실재론 - 결 정 론
물질 이 단독으로 존재하는 것이 가능
실증론 - 비 결 정 론
물질 의 존재방식 은 관측에 의 존
아인 슈타인 , 플랑크, 슈뢰 딩 거
하이 젠베 르크, 보어 , 보른
최 종적 계 산과 측정 값이 일 치 한다 면 충분. 실제와의 대 응관계 는 상관없다 . 최 종적 계 산과 측정 값이 일 치 한다면 충분. 실제와의 대 응관계 는 상관없다.
질량
위치
관측자 혹은 관측장치 의 상태 에 따라 물질 의 에 너 지 회 전상태 수
치 가 달라진 다 = 물질 은 관계 를 통해 서 만 존재가능하다.
운동에 너 지 혹은 포텐 셜에 너 지
물리 상태 가 물질 단독으로 실재하는 것이 아니 라, 관측장치 와 맺
과거 -현 재-미 래 의 물질 운동을 완벽 히 계 산/예 측가능
는 상호관계 에 따라 실증된 다 . = 확률적 예 측
플랑크의 양자가설 제안은 물리 학이 너 무 완벽 하게 완성되 어 더 이 상 할 일 이 없을 것 같은 상태 에 서 나 타났다. 플랑크가 뮌 헨 대 학시 절, 더 이 상 새롭게 할 일 이 없는 것 같은 답답한 상황이 바로 혁 명 이
시 작되 는 시 점 이 던 것. & 플랑크는 혁 명 적 이 론을 제안한 다 른 많은 과학자들과는 달리 그리 천재적 인 인 물은 아니 었다는 것도 흥미 롭다. 20세기 초 물리 학내 의 혁 명 은 보이 지 않는 곳에 서 성실하게 일
했던 대 기 만성형 의 평 범 한 과학자에 의 해 서 시 작되 었던 것이 다 .
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이 모든게 너 ! 빛 , 때 문이 다
입 자이 기 도 파동이 기 도 한 실체라는 건 지 ...
입 자로도 해 석 되 고 파동으로도 해 석 되 는 무엇 인 가 인 지 ...
아니 면 ...?
1801년 영 은 이 중틈새 간섭 이 일 어 나 는 것을 보고 빛 을 파동이 라 했는데 ....
아인 슈타인 은 광전효과 설명 을 하며 포톤, 즉 입 자라 했다 .
좋다, 입 자든 파동이 든
그게 성질 이 든 실존이 든..
문제는 동시 에 관찰되 지 않는다 는거 다 .
아니 정 확히 말하자면 , 관찰자의 의 식 이 작동하여 야
입 자혹은 파동으로 나 타난다 .
아마도 인 간의 식 역 시 미 세한 에 너 지 (=정 보?)
그럼 이 게 과학인 가?
객 관적 이 란 대 체 무엇 인 가...
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실존의 문제인 가? 해 석 의 문제인 가
1925년 슈뢰 딩 거 가 드 브로이 의 물질 파 개 념 을 수학적 으로 정 리 , 파동역 학방정 식 을 발표함.
많은 실험 에 서 그 증명 이 된 이 방정 식 , 문제는 이 방정 식 이 무엇 을 의 미 하는가에 대 한 논란이 있어 왔다는 것.
보른은, 파동은 운동현 상이 므로 입 자처 럼 실재하는 것이 아니 다 . 따라서 파동함수의 제곱이 특정 위 치 에 서 특정 입 자를 발견 할
확률이 다 라고 했다 .
좋다 그렇 다 치 고,
그럼 확률적 으로 존재한다 는게 무엇 인 고? 이 것이 문제다 !
보어 는, 상보성(complementarity: 어 떤 때 는 입 자 어 떤 때 는 파동이 라는거 지 ) 개 념 을 제시 함.
수많은 확률적 존재중에 서 측정 하는 순간 하나 의 가능성만이 물현 되 며 나머 지 는 붕괴 된 다고 했음.
즉, 관찰되 기 전에 는 존재하지 않는다는 것. 이 걸 일 명 , 코펜하겐 해 석 이 라 함.
코펜하겐 동조파 : 디 랙 , 파울리 , 요르단, 보른, 하이 젠베 르그
코펜하겐 반대 파 : 아인 슈파인 , 플랑크, 슈뢰 딩 거 , 드 브로이 , 봄!!!
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Who is Schrödinger?
Schrödinger's cat is a thought experiment, usually described as a paradox, devised by Austrian physicist Erwin Schrödinger in 1935.
양자론이 모든 것에 적 용되 는 이 론이 라면 ... 양자로부터 시 작되 어 현 실에 까지 적 용되 어 야 한다.
고양이 가 살아있을 확률과 죽었을 확률이 같은 경 우가 가능한가?
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EPR (Einstein–Podolsky–Rosen) Paradox
1935년 양자역 학이 완전한 물리 이 론이 아님 을 보이 기 위 해 이 역 설을 발표
Schrödinger's cat is a thought experiment, usually described as a paradox, devised by Austrian physicist Erwin Schrödinger in 1935.
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Bell’s Theorem & 봄의 비 국소성 / 양자포텐 셜
p[a+b-] + p[b+c-] ≥ p[a+c-]
1964년 존 벨 은 실재론적 해 석 을 기 반으로 하나의 부등식 을 발표한다. 그 부등식 이 성립 하면 실재론적 인 해 석 이 가능하다.
양자역 학을 부정 하는 EPR의 주장과 양자역 학을 주장하는 보어 의 주장중 누가 옳은지 를 판가름할 수 있다.
서 로 떨 어 져 있는 두 입 자를 동시 에 측정 할 때 얻 어 지 는 결 과 사이 의 상관관계 를 조사함으로써 입 자의 국소적 실재(local
reality)를 주장하는 아인 슈타인 의 주장과 비 국소성(non-locality)를 주장하는 보어 중 누구의 주장을 충족시 키 는가?
1982년 아스퍼 와 동료들이 2개 의 광자의 편 광각을 동시 에 측정 하는 실험 에
성공한다. 즉, 쌍둥이 광자를 만든후에 이 둘을 떼 어 놓고서 한쪽의 스핀 을 바꾸
니 다 른 한쪽 광자의 스핀 도 동시 에 바뀌 는 것을 관찰한 것. 1997년 쥐 신에 의
해 재차 확인 되 었다 . what this means, 광자적 존재들이 겉 으로 보기 에 는 공
간적 으로 분리 되 어 있는 것 같아도 실상은 서 로 연 결 되 어 있는 비 국소적 존재라
는 것. 이 결 과를 빛 보다 빠른 속도로 정 보가 전달되 었기 때 문이 라 해 석 할 수도
있으나... 광자들이 본디 하나 로 연 결 되 어 있다 는 해 석 이 우위 .
Alain Aspect(1927~ )’s Experiment on Quantum Entanglement
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Bohm’s 양자포텐 셜
1964년 존 벨 은 실재론적 해 석 을 기 반으로 하나의 부등식 을 발표한다. 그 부등식 이 성립 하면 실재론적 인 해 석 이 가능하다.
양자역 학을 부정 하는 EPR의 주장과 양자역 학을 주장하는 보어 의 주장중 누가 옳은지 를 판가름할 수 있다.
서 로 떨 어 져 있는 두 입 자를 동시 에 측정 할 때 얻 어 지 는 결 과 사이 의 상관관계 를 조사함으로써 입 자의 국소적 실재(local
reality)를 주장하는 아인 슈타인 의 주장과 비 국소성(non-locality)를 주장하는 보어 중 누구의 주장을 충족시 키 는가?
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Universe as a Hologram
더 확장하면 ,
그렇 다 면 우주 전체가 파동에 의 하여 하나 로 연 결 되 어 있음을
의 미 하는 걸 까?
온 우주는 파동의 장(what if 정 보 네 트워 크)으로 하나 로 연 결
되 어 있으므로 입 자들이 에 너 지 나 정 보를 주고받는 것이 아니
라 즉각적 으로 서 로를 알게 되 는 상태 ? cf.홀로그램 우주
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양자중력 이 론 Quantum Gravity
파인 만의 재규격 화 이 론으로 해 결 못하는 문제. 양자중력 .
중력 의 상호작용을 양자화 시 키 려 하였다.
재규격 화를 통해 모든 힘 의 문제를 통일 적 으로 해 결 하려 했으나 ....
양자중력 이 론에 서 는 재규격 화를 사용할 수 없다는 것이 판명 되 었다 . 충격 !!!
거 리 가 0이 되 게 하지 않는 방법 이 뭘 까? 머 리 를 굴려 라!!
그래 서 나온것이 ,
초끈이 론
what if 입 자가 점 이 아니 라면 ?
길 이 를 가진 끈으로 설정 하면 ....? 길 이 를 가지 고 있어 서 크기 가 완전히 0이 되 지 않는다.
이 런 방법 으로 무한대 해 의 문제를 회 피 ..
but not the only one --- 루프양자중력 이 론도 있더 라...
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Feynman’s Re-normalization
양자역 학(현 대 물리 학) 최 대 의 난제중하나는 계 산결 과가 무한대 가 된 다는 것.
3~4명 의 물리 학자(도모나 가 신이 치 로, 프리 먼 다이 슨, 리 처 드 파인 만, 쥴리 언 슈윙 거 )가 거 의 동시 에 재규격 화 방법 을 발견
쉽 게 말해 , “ 무한대 를 유한한 양으로 재규격 화 한다.” - 섭 동 perturbation? 근사식 ?
쿨롱의 법 칙
만유인 력 의 법 칙
