아키피디어 20111016 - Quantum Physics 1 : Keywords

from Quantum mechanics to String Theory 양자론에서 끈이론까지

QUANTUM PHYSICS 1 - Keywords

aRchiePEDIA @ Salon de FACTORY, Hongdae 2011.10.16 Sunday 9:00 p.m.

What is QUANTUM?Latin ‘Quantus’ = “how much” used for quanta of electricity" (or electron)” 1902

극소의 양자세계 1/1,000,000,000 meter 보다 작은 세계

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물질 세계관 양자적 세계관

뉴턴의 고전 역학 1900년대 양자론 / 막스플랑크, 슈뢰딩거

1905년 상대성이론 / 아인슈타인

실재론 - 결정론

물질이 단독으로 존재하는 것이 가능

실증론 - 비 결정론

물질의 존재방식은 관측에 의존

아인슈타인, 플랑크, 슈뢰딩거최종적 계산과 측정값이 일치한다면 충분. 실제와의 대응관계는 상관없다.

하이젠베르크, 보어 , 보른 최종적 계산과 측정값이 일치한다면 충분. 실제와의 대응관계는 상관없다.

질량

위치

운동에너지 혹은 포텐셜에너지

과거-현재-미래의 물질 운동을 완벽히 계산/예측가능

관측자 혹은 관측장치의 상태에 따라 물질의 에너지 회전상태 수

치가 달라진다 = 물질은 관계를 통해서만 존재가능하다.

물리상태가 물질 단독으로 실재하는 것이 아니라, 관측장치와 맺

는 상호관계에 따라 실증된다. = 확률적 예측

플랑크의 양자가설 제안은 물리학이 너무 완벽하게 완성되어 더 이상 할 일이 없을 것 같은 상태에서 나타났다. 플랑크가 뮌헨 대학시절, 더 이상 새롭게 할 일이 없는 것 같은 답답한 상황이 바로 혁명이

시작되는 시점이던 것. & 플랑크는 혁명적 이론을 제안한 다른 많은 과학자들과는 달리 그리 천재적인 인물은 아니었다는 것도 흥미롭다. 20세기 초 물리학내의 혁명은 보이지 않는 곳에서 성실하게 일

했던 대기만성형의 평범한 과학자에 의해서 시작되었던 것이다.

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이 모든게 너 ! 빛 , 때문이다입자이기도 파동이기도 한 실체라는 건지...

입자로도 해석되고 파동으로도 해석되는 무엇인가 인지...

아니 면 ...?

1801년 영은 이중틈새 간섭이 일어나는 것을 보고 빛을 파동이라 했는데 ....

아인슈타인은 광전효과 설명을 하며 포톤, 즉 입자라 했다.

좋다, 입자든 파동이든

그게 성질이든 실존이든..

문제는 동시에 관찰되지 않는다는거다.

아니 정확히 말하자면, 관찰자의 의식이 작동하여야

입자혹은 파동으로 나타난다.

아마도 인간의식 역시 미세한 에너지(=정보?)

그럼 이게 과학인가?

객관적이란 대체 무엇인가...

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실존의 문제인가? 해석의 문제인가1925년 슈뢰딩거가 드 브로이의 물질파 개념을 수학적으로 정리 , 파동역학방정식을 발표함.

많은 실험에서 그 증명이 된 이방정식, 문제는 이 방정식이 무엇을 의미하는가에 대한 논란이 있어왔다는 것.


코펜하겐 동조파 : 디 랙 , 파울리 , 요르단, 보른, 하이젠베르그

코펜하겐 반대파 : 아인슈파인, 플랑크, 슈뢰딩거, 드 브로이 , 봄!!!

보어는, 상보성(complementarity: 어떤때는 입자 어떤때는 파동이라는거지) 개념을 제시함.

수많은 확률적 존재중에서 측정하는 순간 하나의 가능성만이 물현되며 나머지는 붕괴된다고 했음.

즉, 관찰되기전에는 존재하지 않는다는 것. 이걸 일명 , 코펜하겐 해석이라 함.

보른은, 파동은 운동현상이므로 입자처럼 실재하는 것이 아니다. 따라서 파동함수의 제곱이 특정위치에서 특정 입자를 발견할

확률이다라고 했다.

좋다 그렇다 치고,

그럼 확률적으로 존재한다는게 무엇인고? 이것이 문제다!


Who is Schrödinger?Schrödinger's cat is a thought experiment, usually described as a paradox, devised by Austrian physicist Erwin Schrödinger in 1935.


양자론이 모든 것에 적용되는 이론이라면 ... 양자로부터 시작되어 현실에까지 적용되어야 한다.

고양이가 살아있을 확률과 죽었을 확률이 같은 경우가 가능한가?



모델링Quantum Classical


EPR (Einstein–Podolsky–Rosen) Paradox1935년 양자역학이 완전한 물리 이론이 아님을 보이기 위해 이 역설을 발표

Schrödinger's cat is a thought experiment, usually described as a paradox, devised by Austrian physicist Erwin Schrödinger in 1935.

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Bell’s Theorem & 봄의 비국소성 / 양자포텐셜

1964년 존 벨은 실재론적 해석을 기반으로 하나의 부등식을 발표한다. 그 부등식이 성립하면 실재론적인 해석이 가능하다.

양자역학을 부정하는 EPR의 주장과 양자역학을 주장하는 보어의 주장중 누가 옳은지를 판가름할 수 있다.


Alain Aspect(1927~ )’s Experiment on Quantum Entanglement

서로 떨어져있는 두 입자를 동시에 측정할 때 얻어지는 결과 사이의 상관관계를 조사함으로써 입자의 국소적 실재(local

reality)를 주장하는 아인슈타인의 주장과 비국소성(non-locality)를 주장하는 보어중 누구의 주장을 충족시키는가?

1982년 아스퍼와 동료들이 2개의 광자의 편광각을 동시에 측정하는 실험에

성공한다. 즉, 쌍둥이 광자를 만든후에 이 둘을 떼어놓고서 한쪽의 스핀을 바꾸

니 다른 한쪽 광자의 스핀도 동시에 바뀌는 것을 관찰한 것. 1997년 쥐신에 의

해 재차 확인되었다. what this means, 광자적 존재들이 겉으로 보기에는 공

간적으로 분리되어있는 것 같아도 실상은 서로 연결되어있는 비국소적 존재라

는 것. 이 결과를 빛보다 빠른 속도로 정보가 전달되었기 때문이라 해석할 수도

있으나... 광자들이 본디 하나로 연결되어있다는 해석이 우위.


p[a+b-] + p[b+c-] ≥ p[a+c-]

Bohm’s 양자포텐셜 1964년 존 벨은 실재론적 해석을 기반으로 하나의 부등식을 발표한다. 그 부등식이 성립하면 실재론적인 해석이 가능하다.

양자역학을 부정하는 EPR의 주장과 양자역학을 주장하는 보어의 주장중 누가 옳은지를 판가름할 수 있다.


서로 떨어져있는 두 입자를 동시에 측정할 때 얻어지는 결과 사이의 상관관계를 조사함으로써 입자의 국소적 실재(local

reality)를 주장하는 아인슈타인의 주장과 비국소성(non-locality)를 주장하는 보어중 누구의 주장을 충족시키는가?


Universe as a Hologram


더 확장하면,

그렇다면 우주 전체가 파동에 의하여 하나로 연결되어있음을

의미하는 걸까?

온 우주는 파동의 장(what if 정보 네트워크)으로 하나로 연결

되어 있으므로 입자들이 에너지나 정보를 주고받는 것이 아니

라 즉각적으로 서로를 알게되는 상태? cf.홀로그램 우주


UNI-verse vs. MULTI-verse

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양자중력 이론 Quantum Gravity파인만의 재규격화 이론으로 해결못하는 문제. 양자중력 .

중력의 상호작용을 양자화 시키려하였다.

재규격화를 통해 모든 힘의 문제를 통일적으로 해결하려 했으나....

양자중력이론에서는 재규격화를 사용할 수 없다는 것이 판명되었다. 충격!!!

거리가 0이 되게 하지않는 방법이 뭘까? 머 리를 굴려라!!

그래서 나온것이 ,

초끈이론

what if 입자가 점이 아니라면?

길이를 가진 끈으로 설정하면....? 길이를 가지고 있어서 크기가 완전히 0이 되지않는다.

이런 방법으로 무한대 해의 문제를 회피..

but not the only one --- 루프양자중력이론도 있더라...



Feynman’s Re-normalization양자역학(현대물리학) 최대의 난제중하나는 계산결과가 무한대가 된다는 것.

3~4명의 물리학자(도모나가 신이치로, 프리먼 다이슨, 리처드 파인만, 쥴리언 슈윙거)가 거의 동시에 재규격화 방법을 발견

쉽게말해, “ 무한대를 유한한 양으로 재규격화 한다.” - 섭동 perturbation? 근사식?

쿨롱의 법칙

만유인력의 법칙


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