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2021-02-19 06:00:01

양자 역학

양자 역학 [ quantum mechanics음성듣기 ]
양자 역학은 원자 분자 등 미시적인 물질세계를 설명하는 현대물리학의 기본 이론이다. 양자 역학 이전의 물리학을 이와 대비하여 고전 물리학이라고 부르는데, 고전 물리학은 일상생활에서 느끼는 규모의 거시적 물질세계를 설명하는 데 유용하다. 양자 역학 결과를 거시적인 규모로 근사할 때 고전 물리학 결과의 대부분을 유도할 수 있다.1) 그래서 양자 역학이 정확한 이론이라고 한다면 고전물리학은 잘못된 것이 아니라 근사적인 이론이라고 볼 수 있다. 이는 측정 기술이 발전함에 따라 고전 물리학으로 설명하지 못하는 현상들을 발견한 덕분이라고 말할 수도 있다.
양자(quantum)는 라틴어에서 나온 단어로 "얼마나 큰지" (how great or how much)라는 의미이며, 양자 역학에서 그것은 원자의 에너지와 같은 물리적 특성의 불연속 단위를 가리킨다. 양자 역학이 고전 물리학과 다른 특징적인 요소는 크게 3가지로 요약될 수 있다.
첫째, 양자화(quantization)로서 에너지, 운동량, 각운동량 등의 성질들이 특정 값들에 제한되어 있다.
둘째, 파동-입자 이중성(wave-particle duality)으로서 미시적인 현상에서는 파동의 특성과 입자의 특성이 동시에 관찰되는데 이를 파동-입자 이중성이라고 한다. 거시 세계에서는 파동 현상과 입자가 만들어내는 현상은 분명하게 구별할 수 있다.
셋째, 불확정성 원리(uncertainty principle)로서2), 물질의 어떤 특성들은 동시에 정확하게 측정하는 데 한계가 있다.3)

양자 역학은 20세기 이전에 관찰된 고전 물리학으로 설명할 수 없었던 현상을 설명하는 데 성공적이었다. 중력을 제외한 모든 물리학 세부 분야와 결합하여 여러 가지 현상들을 설명하는 데 사용되고 있으며, 물질의 여러 가지 성질에 관한 정확한 이해의 기반이 되고 있다. 화학 분야에서는 DNA와 같은 거대분자를 포함하는 화학 반응을 이해하는 데 이용되고 있다. 분광학은 양자역학과 쌍을 이루며 발전해왔다고 해도 과언이 아니다. 원자와 분자가 가질 수 있는 에너지 준위가 양자화 되어 있다는 점에서 분광학에서 얻어진 스펙트럼을 해석하는 데 양자 역학은 절대적이다. 또한 반도체 레이저 등 현대 전자기기 모두가 양자 역학을 이용하고 있다고 해도 과언이 아니다. 자기 공명 영상(MRI), 전자 현미경, 초전도 자석(superconducting magnets) 등 수많은 최첨단 기기들이 양자 역학의 산물이며, 이에 따라 양자 역학은 전자공학에서 필수과목이다. 최근에는 양자 컴퓨터, 암호 기술(cryptography) 등이 양자 역학에 기초하여 개발되고 있다. [네이버 지식백과] 양자 역학 [quantum mechanics] (화학백과)