전자를 설명하는 학문이 양자역학이라는데 무슨 말인가요?

Question

전자공학이라는 학문이 양자역학이 없으면 존재할 수 없는 학문이라고 하는데요.

무엇때문에 이런 말이 있는건지 쉽게 설명 부탁드립니다.

Answer 1

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.

양자역학은 분자, 원자, 전자, 소립자 등 미시적인 계의 현상을 다루는 학문이기 때문입니다.

즉, 양자역학은 크기를 갖는 계의 현상을 연구하는 물리학의 분야로, 아원자 입자 및 입자 집단을 다루는 현대 물리학의 기초 이론이죠.

전자의 위치와 운동량을 동시에 정확하게 측정하는 것은 불가능하며 확률적으로 존재한다 하는데, 이러한 양자역학의 원리는 우리 주변 모든 전자제품은 이런 양자역학의 원리로 만들어졌기 때문에 말씀하신대로 전자공학이라는 학문이 양자역학이 없으면 존재할 수 없는 학문이라고까지 하는 것입니다.

Answer 2

안녕하세요. 박정철 과학전문가입니다.

양자역학은 물질과 에너지의 가장 기본적인 성질을 연구하는 물리학의 한 분야이며, 원자와 전자와 같은 아주 작은 입자들이 따르는 법칙들을 설명합니다. 그리고, 양자역학은 과학과 기술에 굉장한 영향을 미쳤습니다:

원소 주기율표 및 화합물 구조 예측 등 많은 현대화학 및 물리사건 등에 설명이 가능하게 되었고, 초고속 컴퓨터, 양자 암호화 및 양자 컴퓨팅 등의 가능성 탐구 등을 하게 되었습니다.

Answer 3

안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.

양자역학(量子力學, 영어: quantum mechanics, quantum physics, quantum theory)은 분자, 원자, 전자, 소립자 등 미시적인 계의 현상을 다루는 즉, 작은 크기를 갖는 계의 현상을 연구하는 물리학의 분야이다. 또는 아원자 입자 및 입자 집단을 다루는 현대 물리학의 기초 이론이다. '아무리 기이하고 터무니없는 사건이라 해도, 발생 확률이 0이 아닌 이상 반드시 일어난다'는 물리학적 아이디어에 기초한다.

양자역학의 양자는 물리량에 기본 단위가 있으며, 그 기본 단위에 정수배만 존재한다는 뜻을 담고 있다. 현대 물리학의 기초인 양자역학은 컴퓨터의 주요 부품인 반도체의 원리를 설명해 주고, "물질의 운동이 본질적으로 비결정론적인가?" 라는 의문을 제기하며 과학기술, 철학, 문학, 예술 등 다방면에 중요한 영향을 미쳐 20세기 과학사에서 빼놓을 수 없는 중요한 이론으로 평가된다.

Answer 4

안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.

일상 생활에서 표면장력은 다양한 현상을 관찰할 수 있습니다. 예를 들어, 물방울이 둥글게 모이는 것이나 벌레가 물 위에서 걸을 수 있는 것은 표면장력이 작용하기 때문입니다. 또한, 비눗물이 물방울처럼 형태를 유지하거나, 물이 얇은 유리판 위에서 퍼지지 않고 구체 모양을 유지하는 것도 표면장력과 관련이 있습니다.

양자역학은 나노기술과 소자 제작에도 중요한 역할을 합니다. 나노 스케일에서 작동하는 소자들은 양자역학의 법칙을 따르며, 전자의 행동이 고려되어야 합니다. 양자역학에 기반한 이론과 모델을 사용하여 나노소자의 동작을 설명하고 예측할 수 있습니다.

퀀텀 컴퓨팅: 양자역학은 퀀텀 컴퓨팅의 이론과 구현에도 중요합니다. 양자역학의 원리를 이용하여 정보를 처리하는 퀀텀 컴퓨터는 전자공학과의 깊은 연관성을 가지고 있습니다. 양자역학의 이론과 알고리즘을 활용하여 효율적인 계산, 암호 해독 등을 수행할 수 있습니다.