양자역학을 정말 쉽게 설명해주실 수 있나요??
양자역학이 어렵고 이해하기 힘들다라는건 알고있는데요.
양자역학 설명을 아무리 들어도 이해가 안돼서요ㅠ
이론만이라도 이해할 수 있게, 비유적으로 설명해주실 수 있나요??
5개의 답변이 있어요!안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
물리학에서 양자역학은 원자, 분자, 기타 물질의 작동 원리를 설명하는 이론입니다. 양자역학의 가장 중요한 개념 중 하나는 에너지와 운동량이 이산적인(discrete) 값으로 존재한다는 것입니다. 즉, 양자역학에서는 에너지와 운동량이 불연속적인 양자(quanta)의 형태로 존재한다는 것입니다.
양자역학은 대부분의 우리가 경험하는 현실에서 볼 수 없는 작은 스케일에서 작동합니다. 이론적으로는 우리 주변의 모든 물질과 에너지는 이산적인 양자 형태로 존재합니다. 이것은 전통적인 물리학의 규칙이나 법칙을 따르지 않는 새로운 현상을 설명할 수 있게 해줍니다.
예를 들어, 양자역학은 양자 터널링 현상을 설명합니다. 이것은 분자가 더 높은 장벽을 넘을 때, 분자가 일종의 양자 형태로 터널을 통해 그 장벽을 넘을 수 있다는 것을 의미합니다. 이런 현상은 전통적인 물리학의 법칙으로 설명하기 어려웠지만, 양자역학에서는 이런 현상을 정확하게 설명할 수 있습니다.
양자역학은 물리학의 매우 복잡한 이론 중 하나이기 때문에 정확하고 완전한 설명은 어렵습니다. 그러나 위에서 설명한 기본 개념을 이해하면 양자역학의 일부분에 대한 이해도를 높일 수 있습니다.
안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다. 양자역학은 매우 추상적이고 수학적인 이론이기 때문에, 쉽게 설명하기는 어렵습니다. 하지만 간단한 비유를 들어보자면, 양자역학은 마치 인터넷 검색 엔진처럼 작동한다고 생각할 수 있습니다.
인터넷 검색 엔진은 수많은 웹사이트에서 수많은 정보를 수집하고, 이를 검색어와 연관시켜 사용자에게 결과를 제공합니다. 마찬가지로, 양자역학도 매우 많은 입자들과 에너지들이 서로 상호작용하면서, 이들 간의 상호작용과 움직임을 예측하고 설명하는 이론입니다.
그러나 양자역학에서는 전통적인 물리학에서 사용하는 물리량이나 개념이 그대로 적용되지 않습니다. 예를 들어, 양자역학에서는 입자의 위치나 운동량 대신, 입자의 상태를 나타내는 파동함수와 같은 개념을 사용합니다.
또한, 양자역학에서는 확률적인 개념이 매우 중요합니다. 즉, 입자의 위치나 상태를 정확하게 예측하는 것이 불가능하고, 대신 입자가 특정한 상태에 있을 확률을 계산할 수 있습니다.
마지막으로, 양자역학에서는 놀라운 현상들이 일어납니다. 예를 들어, 양자역학에서는 입자가 동시에 두 곳에 있을 수 있거나, 입자의 상태를 변경하는 것이 그 입자가 있는 곳에 영향을 미칠 수 있다는 것을 발견했습니다. 이러한 현상들은 일상적인 경험과는 매우 다르기 때문에, 우리의 직관과는 조금 다른 것으로 보일 수 있습니다.
안녕하세요. 김경욱 과학전문가입니다.
양자역학은 물리학의 한 분야로서, 아주 작은 입자인 원자, 분자, 입자 등을 다루는 이론입니다. 이론적으로, 양자역학은 모든 입자가 파동과 입자 두 가지 성질을 가지고 있다고 가정합니다. 이러한 입자는 물리학에서 '양자'로 불리며, 양자 역학은 이러한 양자들의 동작을 예측하고 설명하는 이론입니다.
양자역학의 가장 중요한 원리 중 하나는 '파동-입자 이득(duality)'입니다. 이 이론에 따르면, 모든 입자는 파동과 입자 두 가지 성질을 모두 가집니다. 이는 양자들이 시간, 위치 등의 변수에 따라 동시에 파동 또는 입자로 나타날 수 있다는 것을 의미합니다.
또 다른 중요한 원리는 '불확정성 원리(uncertainty principle)'입니다. 이 원리는 양자의 위치와 운동량을 정확하게 동시에 측정할 수 없다는 것을 나타냅니다. 따라서 양자 역학에서는 이 불확정성을 고려하여 입자의 위치와 운동량을 함께 설명합니다.
이외에도 양자역학에서는 '중첩 원리(superposition principle)', '얽힘(entanglement)' 등의 이론을 다룹니다. 이러한 이론들은 양자 세계에서의 이상한 현상들을 설명하고, 양자 컴퓨터, 양자 통신 등의 분야에서 중요한 역할을 합니다.
안녕하세요. 과학전문가입니다.
양자역학에 따르면, 물리학적인 시스템은 특정한 상태를 가지며, 이러한 상태는 그 시스템의 파동함수로서 기술됩니다. 이 파동함수는 이론적으로 무한대의 상태를 포함하며, 이를 통해 에너지, 스핀, 운동량 등의 물리량을 예측할 수 있습니다.
또한, 양자역학에 따르면, 미시적인 입자들은 위치와 운동량을 동시에 정확하게 측정할 수 없으며, 이를 측정할 때마다 입자의 상태가 변화하게 됩니다. 이러한 현상은 유명한 유언비어인 '고양이가 상황을 결정한다'라는 것과도 관련이 있습니다.
안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.
양자역학은 양자(세상을 이루는 가장 작은 기본 최소
단위)를 연구하는 학문입니다. 양자역학에서는
양자얽힘이라는 것이 존재하는데 쉽게 말하면 양자와
양자 간의 상호작용이라고 생각하십시오. a공과
b공이 1개씩 들어있는 주머니가 100개 있고 서로
반드시 같은 공을 고르게 되어있다면 한 사람이
꺼냈을때 a공이라면 다른 사람도 b공이겠죠. 하지만
양자역학의 양자 얽힘에선 정의되지 못합니다.
a공을 뽑은 상태에서 다른 사람의 공은 정해지지
않았습니다. 중첩되어 있는겁니다. 양자역학에선
이것을 양자중첩이라고 설명합니다. 이를 부정했던
19세기 유명한 과학자 중 하나인 알버트 아인슈타인
(1879~1955)은 이렇게 비판합니다. "내가 달을
보지 않는 상태에서는 달이 존재하지 않는건가?"
이와 비슷한 생각을 하던 에르빈 슈뢰딩거(1887
~1961)는 실험을 하나 준비합니다. 어떤 한
상자에 1시간 안에 분해할 가능성이 50%인
우라늄 물질과 계수기(방사선을 감지하는 기계)를
넣어 놉니다. 만약 방사성 물질이 분해한다면
계수기가 작동해 계수기에 연결된 망치가 움직여
청산가리 병을 깨뜨립니다. 만약 분해하지 않았다면
그럴 일은 없겠죠. 이 상자 안에 고양이를 넣고
1시간 뒤에 상자를 열어보는 겁니다. 이게 그
유명한 슈뢰딩거의 고양이 실험입니다. 여기서
슈뢰딩거는 고양이가 죽거나 사는 1가지 상태만
존재한다고 설명하며 양자 중첩을 받아드리지
않았습니다. 하지만 슈뢰딩거 고양이는 오히려
당시 양자역학을 연구하는 사람들에게 도움을
주어 양자역학이 더 발전하게 됩니다. 그 사람들은
이렇게 실험을 설명합니다. 상자를 열기 전까지는
고양이의 삶과 죽음이 동시에 중첩되어 있으며
상자를 열었을때 비로소 알 수 있다는 것이죠.
이로서 양자역학은 미친듯이 발전해 지금까지
전해져 내려옵니다. 한 가지 양자역학의 재밌는
얘기를 해보자면 양자역학에서 양자의 위치는
알 수 없습니다. 그래서 양자의 위치는 오직
수학적 확률에 의지할 수 밖에 없었습니다. 양자
역학 속 양자의 위치는 수학적 확률에 의해서
존재한다고 볼 수 있죠. 이걸 반대한 사람이
아까 에르빈 슈뢰딩거입니다. 이런 양자역학의
중첩상태, 확률 등에 부정했던 사람은 수도 없이
많았으며 그 중 아인슈타인은 죽을 때까지
양자역학을 부정한 물리학자로 유명합니다.
이로서 19세기 상대성이론 이외에 가장
거대했던 발견이자 20세기 현재 가장 정확에
가까운 이론이라고 불리는 양자역학은 계속
발전해 지금까지 오게 되었습니다.