[자연철학세미나 온라인모임 3회]
녹색아카데미에서는 『장회익의 자연철학 강의』로 세미나를 진행하고 있습니다. 오프라인에서 하던 모임인데, 코로나19상황으로 지난 2월 이후 중단했다가 온라인세미나로 재개했습니다.
다음 온라인 자연철학세미나는 7월 2일입니다. 다룰 내용은 4장, 양자역학입니다. 총 두 차례에 걸쳐 세미나를 해야할 것 같아서 분량을 절반 정도 되게 나누어보았습니다.
– 7월 2일 : 대담영상 5-1, 5-2, 5-3 전반부
– 7월 16일 : 대담영상 5-3 후반부, 5-4, 5-5
일시 : 7월 2일. 목요일. 오후 8 – 9:30 (필요하면 10시까지 연장)
주제 : 양자역학(1) – 역사지평, 이중슬릿, 상태와 성향
30분 간단 발제 : 황승미
다룰 텍스트:
– ⟪장회익의 자연철학 강의⟫ “제4장. 소를 얻다: 양자역학” pp. 197-221, pp.239-244.
다룰 영상:
– “장회익의 자연철학 이야기 5-1. 양자역학의 역사지평”
– “장회익의 자연철학 이야기 5-2. 겹실틈(이중슬릿) 실험과 양자역학의 문제”
– “장회익의 자연철학 이야기 5-3. 양자역학의 ‘상태’와 ‘측정’에 대하여 – ‘성향’과 ‘변별체’ 이해하기” (21분 24초까지)
세미나 공간 : 온라인 회의 앱 Zoom
– https://snu-ac-kr.zoom.us/j/91276414592
– Zoom 회의 ID: 912 7641 4592
– Zoom 회의 비밀 번호: 우주의 역사 XXX억년에서 끝의 0 세 개를 뺀 여덟 자리 숫자 (XXX00000) (⟪장회익의 자연철학 강의⟫ 299쪽 마지막 줄 참조)
양자역학 부분 화면자료
장회익의 자연철학 이야기 5-1. 양자역학의 역사지평
“장회익의 자연철학 이야기” 5-1편에서는 ⟪장회익의 자연철학 강의⟫ 중 ‘제4장 소를 얻다: 양자역학’ 중 역사 지평 이야기를 나눕니다. 1926년 초의 슈뢰딩거 방정식이 나오기까지 어떤 역사가 있었는지를 짚어 봅니다. 이 편에서 다룬 주제들은 아래와 같은 것들입니다.
- 양자역학의 역사
- 1900 Max Planck 흑체복사
- 1905 Albert Einstein 광전효과
- 1913 Niels Bohr 수소원자
- 원자핵 등의 발견?
- 원자의 러더포드 모형
- 원자의 보어 모형
- 1924 Louis de Broglie
- 1925 취리히 대학의 한 세미나실 이야기
- 1926 Erwin Schrodinger 슈뢰딩거 방정식 제안
- 1925 Werner Heisenberg 행렬역학 제안
- 1926 Davisson and Germer 1927 Thomson and Reid
- 1927 Max Born 파동 함수의 확률적 해석
- 1927 Werner Heisenberg 불확정성원리 제안
- 1927 솔베이 국제회의 5차 회의
장회익의 자연철학 이야기 5-2. 겹실틈(이중슬릿) 실험과 양자역학의 문제
“장회익의 자연철학 이야기” 5-2편에서는 ⟪장회익의 자연철학 강의⟫ 중 ‘제4장 소를 얻다: 양자역학’ 중 역사 지평 이야기를 나눕니다. 이중 슬릿 실험으로부터 촉발된 양자역학의 해석 문제에 대해 소개를 하고 장회익의 양자역학 이해의 핵심만 미리 짚어봅니다. 이 편에서 다룬 주제들은 아래와 같은 것들입니다.
- Q1. 겹실틈(이중 슬릿) 실험
- E1. 두 개의 실틈을 모두 여는 경우 : 간섭 무늬
- Q1-1. 간섭 무늬의 해석 : 입자의 파동성?
- E2 . 하나의 실틈을 막고 다른 하나의 실틈만 여는 경우 : 간섭 무늬 X
- Q1-2. 간섭 무늬 없는 경우의 해석 : 입자의 입자성?
- E3. 두 개 실틈 모두 열고 어느 쪽으로 통과했는지 관측하는 경우 : 간섭 무늬 X
- Q1-3. 관찰자 효과?
- Q1-4. 닐스 보어의 해석
- Q1-5. 아인슈타인의 보어 해석 비판
- Q1-6. 양자역학의 문제에 대한 장회익의 새 해석
- Q2. 장회익의 양자역학 이해 핵심 미리 짚어보기
- 파동도 아니고 입자도 아니다, 상태일 뿐이다.
- 상태의 의미는 ‘사건 야기 성향’이다.
- ‘성향’을 나타내는 것이 파동함수다.
- 상태함수는 성향을 나타내는 수학적 표현이다.
- 상태함수가 나타내는 것은 존재물이 변별체에 사건을 야기할 성향
- ‘점유’가 아니라 ‘성향’
- 다음 대담에서 다룰 내용
- 다음 대담에서 다룰 내용 1 : 삼각함수 통한 파동서술과 지수 함수
- 다음 대담에서 다룰 내용 2 : 시공간과 운동량-에너지의 연결
- 다음 대담에서 다룰 내용 3 : 점유 개념에서 성향 개념으로
장회익의 자연철학 이야기 5-3. 양자역학의 ‘상태’와 ‘측정’에 대하여 – ‘성향’과 ‘변별체’ 이해하기 (21분 24초까지)
“장회익의 자연철학 이야기” 5-3편에서는 ⟪장회익의 자연철학 강의⟫ 중 ‘제4장 소를 얻다: 양자역학’의 내용 정리로 들어갑니다. 5-3편에서는 양자역학의 상태 개념을 다루면서 사건야기 성향에 대해서 많은 이야기를 나눕니다. 이 편에서 다룬 주제들은 아래와 같은 것들입니다. (21분 24초까지)
- Q3. 양자역학의 ‘상태’?
- Q3-1. 고전역학의 ‘상태’ 규정과 양자역학의 ‘상태’ 규정?
- 양자역학의 상태는 위치, 운동량의 함수
- 상태는 공간 전체의 함수로 규정됨
- Q3-2. 고전역학과 양자역학의 기본적인 사고의 틀 차이 : 점유 vs 성향?
- 가장 중요한 사고의 틀은 점유 vs 성향
- 사건을 야기할 성향
- 사건야기 성향을 나타내는 것이 상태함수이다
- 슈뢰딩거 방정식의 Ψ(x,t) 함수가 대상의 사건야기 성향을 나타내는 상태함수
- Q3-3. 상태함수의 내용 : 변별체와 사건, 그리고 사건야기 성향?
- 변별체
- 사건
- 고전역학의 ‘점유’ 개념: 사건야기 확률 1 또는 0
- 양자역학의 ‘성향’ 개념 : 사건야기 확률 0~1까지 연속적
- 공간 전체의 모든 점에 대해 확률을 가지고 있다
- 여러 점들마다의 확률(성향)값을 하나로 나타내려면 공간의 함수가 되어야 함
- 양자역학의 상태는 사건야기 성향을 나타내는 함수
- Q3-4. 성향? 확률? 성향과 확률의 관계?
- 성향은 복소수
- 확률은 성향의 절대치 제곱
- 확률은 실수(성향의 절대치 제곱), 성향은 복소수
- Q3-5. 양자역학의 미래 (상태) 예측 과정?
- 현재의 사건야기 성향을 가지고 슈뢰딩거 방정식을 풀면 미래의 사건야기 성향을 알 수 있다
- Q3-6. 슈뢰딩거 방정식의 해는 상태함수인 Ψ?
- 슈뢰딩거 방정식은 시간으로 미분한 것이 공간으로 미분한 것과 어떻게 연결되는지 관계식을 준다
- 초기 상태함수를 알면 슈뢰딩거 방정식을 통해서 원하는 시점의 상태함수를 알 수 있다
- Q3-7. 사건을 야기시킬 가능성, 또는 확률이 아니라 성향이라고 한 것은 상태함수가 복소수이기 때문?
- Q3-1. 고전역학의 ‘상태’ 규정과 양자역학의 ‘상태’ 규정?
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