궁금했어 양자역학

궁금했어, 양자 역학 ㅣ 사이언스 틴스 8
송은영 지음, 주노 그림 / 나무생각 / 2022년 1월

궁금했어,

양자역학

나무생각 에서 출간된

궁금했어 , 양자역학

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보이지 않는 양자의세계에서

인류의 미래가 펼쳐진다.


20세기의 물리학의 대단한 업적이

상대론과 양자 이론 두가지라고 합니다.

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상대성 이론은 알베르트 아인슈타인이라고 하고,

양자론을 발견하고,양자 역학이 수립되는데

큰 공을 세운 대표적인 물리학자로

막스 플랑크, 닐스 보어, 베르너 하이젠브르크.

에르빈 슈뢰딩거등이 있어요.

이들이 어떤 원리를 밝혀내고,

양자론의 발전에 어떠한 공헌을 하였는지 살펴보면 될것 같아요.

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양자론의 아버지

양자라는 개념을 처음 알아낸 막스 플랑크

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빛으로 온도를 측정한다

1911년 노벨물리학상을 받은 빌헬름 빈

빈의 법칙을 만들어 냈어요.

빛으로 온도를 측정하다니

그당시로서는 굉장한 아이디어 였어요.

물리학자들은 자연 현상의 근원을 찾는 걸 중요하게 생각한다해요.


양자와 고전 물리학

플랑크가 양자라는 개념을 세상에 내놓기 전까지의

물리학을 '고전 물리학'이라고 해요.

물리학의 발전이 시작된것 같아요.

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원자 속에서 운동하는 전자

원자의 모습을 제일 먼저 설명한 사람은

고대 그리스의 자연 철학자 데모크리토스에요.

원자는 단단한 공모양이라고 했지요.

그런데 원자 내부에 전자라는게 있다는 것을

영국 물리학자 조지프존 톰슨은

'건포도 푸딩 원자 모형 '을 만들었어요.


양전기를 띤 푸딩 원자 곳곳에 음전기를 띤 건포도 전자가 박혀 있는 모양과 비슷하다고 해서 이렇게 부른 것이랍니다.

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리더퍼드의 태양계형 원자 모형

원자의 중심에는 양전기를 띤

원자핵이 있고,

원자의 중심 바깥에는

음전기를 띤 전자가 존재한다.

리더퍼드의 원자모형은 태양계의 행성이 태양둘레를 공전하는 것과 비슷하여 태양계형 원자 모형이라고 해요

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리더퍼드의 이론에 오류를 해결한 물리학자는 보어였어요.

고전 물리학에 따르면 전자는 반드시 원자핵에 끌려 들어가야 한다.

하지만 전자가 원자핵으로 끌려 들어가는 일은 발생하지 않는다.

실제와 예측이 다른 것이다.

중요한 것은 실제다.예측은 언제든지 틀릴 수 있다.예측이 맞지 않으면, 적용한 원리를 버려야 한다.


보어는 플랑크의 에너지 양자와 아인슈타인의 광양자에 이어 전자 궤도까지 , 원자 세계의 불연속성이 확인되었어요.

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보어는 '전자 궤도 이론'으로 리더퍼드의

원자모형이 안고 있는 모순을 해결해냈어요.

하지만 보어의 전자 궤도 이론이 만능은 아니었어요.

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이렇듯 계속하여 발전하게 되는 물리학

이렇게 연구하고 고민하였기 때문에 가능했던 것 아닐까요.

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슈뢰딩거의 파동 방정식까지

전자는 원자 내부에서 빠르게 움직인다.

하지만 여기에는 전제가 있다.

아인슈타인의 특수 상대성 이론에 따라

전자가 광속보다

빠르게 움직여서는 안되는 것이다.

전자의 속도가 광속에 이르는 순간

전자의 길이는 제로가 되고,

무게는 무한해지기 때문이다.

광속은 금단의 속도인 것이다.

막스 플랑크가 양자 개념을 생각해 낸 이래

조지프 존 톰슨, 어니스트 리더퍼드, 알베르트 아인슈타인,닐스 보어, 루이드브로이 등을

거치면서 이어온 양자론은 베르너 하이젠 베르크와

에르빈 슈뢰딩거에 이르러 양자 역학으로 발전했어요.

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지금도 양자역학은 계속적으로 발전하고 있고,

반도체,컴퓨터.생명공학,우주공학 등 실생활에 쓰이는

기술의 바탕이 되었답니다.

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저도 몰랐었던 양자론에서 양자 역학까지

우리가 편리하게 살아올수 있게 만들어준 양자역학들,

새로운 사실들을 알게 되어 너무 재미있었던 것 같아요.

초등 고학년이 읽기에는 무리가 없어서

재미있게 관심가질 수 있는 책인것 같습디다.

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#이 책은 도치맘에서 선정되어 나무생각 출판사에서 제공받아 직접 읽어보고 올린 후기입니다 #

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