광전효과4 인터넷 속을 달리는 빛 - 광통신이 작동하는 양자역학적 원리 오늘 아침에 스마트폰으로 유튜브 영상을 보다가 문득 이런 생각이 들었습니다. 서울에 있는 내가 미국 서버에 있는 영상을 실시간으로 보고 있다니, 대체 이 정보는 어떻게 바다를 건너온 걸까?답은 간단합니다. 빛이죠. 더 정확히 말하면, 해저 광케이블 속을 지름 9마이크로미터(머리카락 굵기의 1/10도 안 되는!)의 유리 섬유를 통해 달려온 빛 신호입니다.그런데 여기서 놀라운 사실이 있습니다. 이 모든 광통신 시스템은 100% 양자역학 원리로 작동한다는 거예요. 오늘은 우리가 매일 사용하는 인터넷의 숨겨진 양자역학적 비밀을 파헤쳐보려고 합니다. 1.빛으로 정보를 보낸다는 것광통신의 기본 아이디어는 단순합니다. 0과 1의 디지털 신호를 빛의 켜짐/꺼짐으로 바꿔서 보내는 거죠. 빛이 있으면 1, 없으면 0... 2025. 11. 19. 관측하면 입자, 관측 안 하면 파동? - 이중슬릿 실험의 충격 주말에 과학관에서 이중슬릿 실험 영상을 봤습니다. 전자를 하나씩 쏘는데 간섭무늬가 생기더군요. 더 충격적인 건, 관측하는 순간 간섭무늬가 사라진다는 거였어요. "관측하면 다르게 행동한다고?" 이게 대체 무슨 뜻일까요?1.파동과 입자, 완전히 다른 세계고전 물리학에서는 명확했습니다. 빛은 파동, 전자는 입자.파동은 공간에 퍼져 있습니다. 호수에 돌을 던지면 물결이 퍼져나가고, 두 물결이 만나면 간섭을 일으키죠. 높은 부분끼리 만나면 더 높아지고, 높은 부분과 낮은 부분이 만나면 상쇄됩니다.입자는 정확한 위치에 있습니다. 야구공을 던지면 매 순간 정확한 위치와 속도를 가지고 날아갑니다. 두 개를 동시에 던져도 서로 부딪치지 않는 한 독립적으로 움직이죠.19세기까지 이 구분은 너무나 명확해 보였습니다. 그런데.. 2025. 11. 17. 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. 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 다음
