전체 글41 전자는 입자인가, 파동인가? - 양자역학의 가장 기묘한 비밀 주말에 과학관에서 이중슬릿 실험 영상을 봤습니다. 전자를 하나씩 쏘는데 간섭무늬가 생기더군요. "전자가 어떻게 파동처럼 행동하지?" 옆에 있던 아이가 물었고, 저도 답을 못했습니다. 집에 와서 찾아보니, 이것이야말로 양자역학에서 가장 신비롭고 근본적인 질문이었습니다.1.입자와 파동, 완전히 다른 것들고전 물리학에서 입자와 파동은 명확히 구분됩니다.입자는 특정한 위치에 존재합니다. 야구공을 던지면 매 순간 정확한 위치와 속도를 가지고 날아가죠. 뉴턴의 운동 법칙으로 완벽하게 예측할 수 있습니다.파동은 공간에 퍼져 있습니다. 호수에 돌을 던지면 물결이 퍼져나가죠. 파동은 간섭을 일으킵니다. 두 파동이 만나면 겹치는 부분은 더 세지고, 어긋나는 부분은 약해집니다.19세기까지 모든 것은 명확했습니다. 빛은 전자.. 2025. 11. 15. 원자가 빛을 내는 이유 - 원자 스펙트럼이 밝혀낸 양자세계의 비밀 안녕하세요. 오늘은 고등학교 화학 시간에 배웠던 원자 스펙트럼에 대해 좀 더 깊이 있게 알아보려고 합니다. 처음 원자 스펙트럼을 배울 때는 그냥 '원자마다 고유한 빛의 색깔이 있다' 정도로만 이해했었는데, 알고 보니 여기에는 양자역학이라는 현대 물리학의 핵심이 숨어있더라고요.네온사인의 붉은 빛, 나트륨 가로등의 주황색 빛, 불꽃놀이의 화려한 색깔들... 이 모든 것이 사실은 원자 스펙트럼 때문에 나타나는 현상입니다. 그런데 왜 원자마다 다른 색깔의 빛을 낼까요? 이 질문에 대한 답을 찾는 과정이 바로 20세기 물리학 혁명의 시작이었습니다. 1.무지개는 연속적이지만, 원자의 빛은 불연속적이다먼저 스펙트럼이 무엇인지부터 이야기해볼까요. 빛을 프리즘에 통과시키면 무지개처럼 여러 색깔로 분리됩니다. 이것을 스펙.. 2025. 11. 14. 빛이 전자를 튕겨낸다 - 광전효과가 밝힌 빛의 비밀 태양광 패널을 보면서 문득 궁금했습니다. 빛이 어떻게 전기로 바뀌는 걸까? 알고 보니 여기에는 100년 전 물리학을 뒤흔든 놀라운 발견이 숨어있더군요. 바로 '광전효과'입니다.1.고전물리학이 설명하지 못한 현상1887년, 독일 물리학자 하인리히 헤르츠는 실험 중 이상한 현상을 발견했습니다. 금속 표면에 빛을 비추면 전자가 튀어나온다는 거예요. 빛이 전자를 '때려서' 밖으로 밀어내는 것처럼 보였죠.처음에는 별거 아닌 것 같았습니다. 빛은 에너지를 가지고 있으니까, 그 에너지가 전자를 밀어낸다고 생각하면 되잖아요? 하지만 자세히 실험해보니 이상한 점들이 나타났습니다.첫 번째 이상함: 빛을 아무리 강하게 비춰도 전자가 안 나올 때가 있었습니다. 고전 파동이론에 따르면, 강한 빛(진폭이 큰 파동)을 오래 쬐면 .. 2025. 11. 14. 흑체복사로 시작된 양자역학 혁명 대학교 2학년 때 현대물리학 수업에서 교수님이 이런 말씀을 하셨습니다. "19세기 말, 물리학자들은 모든 것을 다 알았다고 생각했어요. 뉴턴역학과 맥스웰 전자기학으로 우주의 모든 현상을 설명할 수 있다고 믿었죠. 하지만 작은 균열 하나가 물리학 전체를 뒤흔들게 됩니다."그 균열이 바로 오늘 이야기할 흑체복사 문제였습니다.1.흑체란 무엇인가?먼저 흑체가 뭔지부터 정리하고 넘어가야 할 것 같습니다. 흑체는 말 그대로 검은 물체를 뜻하는데, 여기서 '검다'는 건 모든 빛을 다 흡수한다는 의미입니다. 실제로 완벽한 흑체는 자연에 존재하지 않지만, 작은 구멍이 뚫린 공동이나 숯덩어리 같은 것들이 흑체에 가깝게 행동합니다.재미있는 건 흑체가 빛을 흡수만 하는 게 아니라 다시 방출도 한다는 점입니다. 철을 가열하면 .. 2025. 11. 14. 고전역학에서 양자역학으로― 세계를 설명하는 방식은 왜 바뀌었을까 1. 우리는 왜 자연을 ‘예측’하고 싶어 했을까인류는 오랜 세월 자연 현상을 이해하려 노력해왔다.사과가 떨어지는 이유, 행성이 움직이는 궤도, 물체가 언제 멈추는지까지 설명할 수 있다면세계는 질서 있고 예측 가능한 체계처럼 보인다.이러한 기대에 가장 잘 부응한 이론이뉴턴이 정립한 **고전역학(Classical Mechanics)**이었다.고전역학은 힘과 운동을 수학적으로 연결하며,인간이 체감하는 일상 세계의 물체 운동을 놀라울 정도로 정확히 설명해왔다.이 차이를 이해하지 못하면,양자역학은 늘 ‘이상한 이론’으로만 남는다. 2. 고전역학이 만들어낸 결정론적 세계관고전역학의 핵심에는 결정론이 있다.어떤 물체의 현재 상태를 정확히 안다면,미래 상태 역시 계산할 수 있다는 생각이다.이 세계관은 뉴턴의 제2법칙으.. 2025. 11. 11. 이전 1 ··· 4 5 6 7 다음
