파동과 입자는 왜 구분되어서 개념이 정의된 것일까요?

Question

모든 물체는 입자를 가지고 있는데요.

파동의 움직임은 입자의 운동이라고 생각이 드는데.

물리에서 파동을 입자로부터 구분 지어서 정의를 한 이유는 무엇인가요?

다른 무언가에서 파동을 입자로부터 분리를 해야만 설명되는 것이 있기 때문인지 궁금해요.

Answer 1

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.물리학에서 입자(particle)는 질량, 부피 및 위치 등과 같은 특징을 갖는 물질의 단위로 정의됩니다. 이에 비해 파동(wave)은 질량이 없는 에너지 전달 방식으로서 입자와는 다른 성질을 가지고 있습니다.

파동과 입자는 물리학에서 서로 다른 개념으로 구분됩니다. 파동은 연속적인 진동으로 전파되며 파장(wavelength)과 주기(period)와 같은 파동의 특성이 있습니다. 이와 달리 입자는 물질이 가진 물리적인 속성들을 묘사하고, 위치와 운동상태를 정확히 추적할 수 있습니다.

즉 서로 표현하는 개념이 다른 용어이므로 불리되어 있는 것입니다.

Answer 2

물리학에서 파동과 입자는 서로 다른 개념으로 간주됩니다. 입자는 위치, 운동량, 질량 등의 물리적 속성을 가지며, 일정한 위치에서 존재하며 일반적으로 시간이 지나면 위치가 변화하게 됩니다. 반면 파동은 우리가 흔히 알고 있는 것처럼 공간을 퍼져나가는 에너지 전달 현상으로, 파동은 질량이 없으며 위치도 정확히 정의되지 않습니다.

파동과 입자의 구분은, 물리적 현상을 보다 정확하게 설명하기 위한 것입니다. 예를 들어, 광전파는 전자기장의 파동으로서 입자가 없이도 존재할 수 있습니다. 반면에, 전자 빔은 입자로서 존재하며, 입자의 경로와 운동량 등을 고려해야 합니다.

또한, 양자역학에서는 입자와 파동이 동시에 존재할 수 있다는 이론적인 개념인 파동-입자 이중성(duality)이 제시됩니다. 이는 물리적 현상을 보다 정확히 설명하기 위한 개념으로, 일반 상황에서는 입자와 파동으로 나누어서 설명하지만 일부 특수한 상황에서는 둘 다 존재할 수 있다는 것을 의미합니다.

Answer 3

안녕하세요. 김민규 과학전문가입니다.

일반적으로 입자는 질량을 가지고 있는 물질이고, 파동은 단순히 에너지의 전달입니다.

그 에너지가 무엇이든 간에 말이죠. 진동하면서, 매질을 통해(전자기파 제외) 전달되는 것이라면 파동이라 할 수 있습니다.

보통 입자라고 할 때 그것의 부피는 없다는 가정을 하고 이야기를 합니다.