구본민님의 전체 분야 답변 목록 - 10 페이지 ㅣ 궁금할 땐, 아하!

일반 상대성 이론과 양자역학이 서로 충돌하고 통합되기 어려운 이유는 무엇이며, 그 경계는 어느 지점인가요??

안녕하세요. 구본민 박사입니다.일반 상재성 이론과 양자역학이 충돌하는 이유를 간략하게 설명 드릴게요두 이론의 적용 범위가 달라요 (일반상대성 이론은 거시 세계, 양자역학은 미시세계를 다룹니다. )일반상대성이론(아인슈타인, 1915년) : 중력을 설명하는 이론으로 매우 큰 것들(행성, 별, 블랙홀)의 움직임을 예측하는데 강합니다.양자역학(1920년대 초) : 아주 작은 입자들(전자, 쿼크, 광자등)의 행동을 설명해요. 확률 기반이고, 불확실성이 중요한 특징입니다. 근본 철학이 달라요일반 상대성 이론은 매끄러운 시공간 연속체를 가정합니다. 시간과 공간이 부드럽게 휘어지며 중력이 생기는 구조에요.반면, 양자역학은 불연속적인 세계, 즉 입자가 튐, 확률, 관측에 의한 변화 같은 개념이 중심입니다. 충돌지점 : 극단적인 상황에서, 대부분의 경우 두 이론은 각자 영역에서 잘 작동해요. 하지만 특정상황에서는 둘 다 적용되어야 하는데 그때 서로 충돌하게 됩니다. 블랙홀의 중심(특이점 ) 일반 상대성 이론에 따르면, 중심에는 무한히 작은 점에 모든 질량이 모이는 특이점이 생겨요.하지만 양자역학은 무한한 밀도를 허용하지 않아요. 입자는 일정한 최소 단위로 존재해야 하거든요.그래서 블랙홀 중심을 설명하려고 하면 두 이론이 모순에 빠져 버립니다. 빅뱅 순간우주의 시작, 0초의 찰나에는 시공간이 매우 작고 에너지가 극도로 높아요.양자역학적 효과와 중력이 동시에 중요해지지만, 두 이론을 함께 적용할 수가 없어요.왜 통합이 어려울까?수학적으로 두 이론이 맞지 않아요, 예를 들어 양자역학은 "양자장론"으로 확장되어 잘 맞춰졌는데, 중력을 양자화하면 수학적으로 무한대가 발생하고 계산이 수렴하지 않아요중력을 입자로 설명하려고 하면 " 중력자"라는 가상의 입자가 필요해요. 하지만 아직 실험적으로 관측된 적이 없어요양자 중력을 증명하려면 블랙홀 보다 작은 구조를 실험해야 하는데, 현재 기술로는 불가능해요.아직 실험적으로 검증된 이론은 없지만, 이 방향으로 많은 연구가 진행 중이에요. 언젠가는 하나로 통합된이론이 나올 수도 있겠죠.

학문 / 전기·전자

25.03.22

답변 내역