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요 글의 후속편을 쓰다가, 다 날아가버렸어. 그래서 일단은 요걸 먼저 올림. 요걸 알아야 후속편도 뭔소린지 알걸?
20세기쯤 와서 물리학자들은 전자, 양성자 등을 발견했다. 요놈들을 가지고 진행한 실험결과는 고전역학으로는 정확히 설명할수 없었다. 그래서 물리학자들은 양자역학을 만들게 된다. (물론 한번에 뚝딱하고 나온건 아니고)
그 당시 양자역학을 연구한 사람은 양자역학을 정확히 이해하지 못했다. 현대의 물리학자들도 양자역학을 완벽히 이해하지 못한 사람이 많을 것이다. 아니 아예 없을 수도 있지.
하여간 나는 고등학교때 양자역학을 처음 접했다. 오늘은 딱 하나만 알도록 하자. 불확정성의 원리. 쉬운 식으로 표현하면 다음과 같다. (최근에 결함이 발견되었다는데 우리는 일단 무시)
△x△(mv)≥(h/4π)
일단 기호부터 설명하자면,
△x : 위치의 변화 △(mv) : 운동량의 변화. 운동량은 질량과 속도를 곱한 것으로, 속도에는 방향정보도 포함되어있다. h : 플랑크 상수. 1 을 (천억*천억*천억)으로 나눈 정도의 수. 그러니까 엄청 작다는거지.
위치의 변화에 운동량의 변화를 곱한 수는 h/4π보다 크거나 같다는거다. 무슨 말이냐면 위치나 운동량을 정확히 알 수는 없다는거지. 위치를 정확히 안다는것은 △x가 0이라는 말이고, 그러면 저 부등식을 절대 만족할 수가 없다. 운동량도 마찬가지. 즉 위치나 속도를 측정할때 반드시 오차가 생긴다는거다. 이해들 가셨나?
저 부등식은 거시세계에서는 별 의미가 없다. 뉴턴의 머리에 떨어진 사과는 아마 0.1kg 정도 했을텐데, 플랑크 상수에 비하면 굉장히 큰 수다. 그래서 오차가 무시할 수 있을 정도로 작다. 하지만 원자수준의 세계에서는 저걸 무시할 수가 없다. 전자는 굉장히 가벼우니까.
사실 불확정성의 원리도 굉장히 심오하다. 아니, 양자역학에서 심오하지 않은 것이 없다. 하지만 너무 깊이 들어가면 머리에 열나니까 적당히 합시다. 나도 공부가 깊지 않기도 하고..
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