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선생님 편지

 

케빈과 함께 하는 양자역학이야기-8(불확정성의 원리-1)

1927년 하이젠베르크는 불확정성의 원리를 발표합니다.
"어떤 물질에 관련하는 '위치'와 '운동량'을 측정할 때, 양쪽을 동시에 하나의 값으로 측정할 수가 없고, 피할 수 없는 불확정성이 남는다"

뭔소리인지...ㅠ_ㅜ;;

고전 역학은 주어진 조건만 있으면 예측은 얼마든지 가능했습니다. 결정론이죠.

하지만 하이젠베르크의 불확정성의 원리는 이 결정론은 영원히 퇴출시키고 말았습니다.

불확정성의 원리를 이해하기 위해 이렇게 한번 생각해 봅니다.

"어느 순간에 정확한 입자의 위치와 속력은 알 수 없다.
속력을 재면 위치를 모르고, 위치를 재면 속력을 모른다"

‘헐~~무슨 소리야’라고 생각하실 수도 있지만 관측행위자체가 입자에 변화를 주기 때문입니다. 물론 일정한 범위 내에서는 두 값을 알아낼 수는 있습니다.

하지만 한쪽을 정확히 알기 위해 정확한 값을 얻으려 할수록 다른 한쪽은 점점 알 수 없게 되지요. 이해를 위해 하나의 상상을 해봅니다.

어떤 사람이 집으로 돌아가고 있었습니다. 걷고 있는 그 사람을 누군가가 사진을 찍었다고 하면 그 사진으로는 위치를 알 수 있지만 속력를 알아 낼 수는 없습니다.

이번에는 그 사람이 걷는 속력를 알아내기 위해 초시계 또는 스피드건 같은 것으로 그 사람의 속력를 잰다고 하면 속력을 알아낼 수 있어도 위치는 모르게 되는 것이지요.

위의 상상은 이해를 위해 한번 해 본 것입니다. 좀 이해가 되시나요?!

불확정성의 원리는 전자와 같은 미시적인 물질의 위치와 운동량을 동시에 측정할 수 없다는 것을 나타냅니다. 헷갈리면 안되는 것이, "위치와 운동량을 동시에 오차없이 측정 할 수 없다"가 아닙니다. 측정의 문제가 아니라 어느 시각에서도 물질의 위치나 운동량은 단지 한가지로 정해지지 않는 다는 것이지요. 즉 물질이라는 것은 늘 애매한 위치나 운동량을 갖는 다는 것입니다.

"애매하다고???"
이상한 말이지요. 고전역학에서는 조건만 알면 미래에 발생할 일을 정확히 설명 할 수 있었습니다. 그런데 애매하다니...이게 무슨 이상한 소리인지...우리가 아는 자연이라는 것이 질서정연하게 움직이는 것이 아니라 애매하게 대충 대충, 그럭 저럭 움직인다는 말인가? 이것이 자연의 본질이라는 말인가?

자연의 본질은 애매함입니다. 우리의 삶도 그렇지요. 학원에서 원장님들이 훌륭한 학원시스템을 만들기 위해 노력하시는데 애매한 것을 애매하지 않게 하려니 얼마나 힘이 드실까요 ㅋㅋㅋ 인간은 원래 애매한 것인데 부모들은 자기 자녀를 무엇이든지 똑부러지는 아이로 만들려고 하니 자연의 본질을 거스르는 현상인 것입니다.

다음으로 이어집니다....ㅎㅎㅎ
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