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목차
Quantum Mechanics
量子力學
1 개요
Jedenfalls bin ich überzeugt, daß der nicht würfelt.(I, at any rate, am convinced that He does not throw dice.)나는 어느 경우에라도 그(신)가 주사위 놀이를 하지 않는다고 확신할 수 있습니다.
- Albert Einstein (알버트 아인슈타인)
vs
어이, 하나님한테 이래라 저래라 하지 말게.- Niels Bohr (닐스 보어)
원자 크기 단위 이하의 세계를 다루는 역학. 아주 작은 크기의 물리계에서는 에너지량이 언덕처럼 연속적이지 않고 계단처럼 불연속적이라는 데서 이런 이름이 붙었다. [1]
2 역사
양자역학을 설명하고자 할 때 처음에 역사적 흐름에 따라 설명하는 경우가 많다. 그만큼 여러 사람들이 기여한 이론이기도 하고, 생소한 개념이 많이 등장하기 때문이기도 하다. 인간의 생각의 흐름대로 시행착오를 그대로 반복하면서 어떻게 발전해왔는지 배우다가 이론을 이해하는 방식. 대신 약간 비효율적인 측면도 없지 않아서, 연역적인 스타일[2] 로 설명이 시도되기도 하지만, [3]아직 양자역학에 대해 모르는 점이 많이 남아 있다는 점이 걸림돌로 작용하곤 한다.[4]
양자가설은 흑체복사를 막스 플랑크가 최초로 '빛에너지는 연속한게 아니라 덩어리로 되어있다'는 내용의 가설로 설명해내면서 처음 등장했다. 물론 본인은 이를 별로 대수롭게 여기지도 않았고, 아무도 중요하게 생각하지 않았다. 오히려 결정적인 물리학에서 볼츠만의 통계적 방법을 썼다는걸 더 골치로 여겼다. 플랑크가 양자 역학의 지평을 연것은 맞지만, 정작 그는 끝내 양자 역학을 거부했다.
몇 년이 지나 알베르트 아인슈타인이 광전효과를 설명하기 위해서 빛에너지가 진동수에 비례한다는 플랑크의 아이디어를 사용했다. 드 브로이의 물질파 가설로 빛뿐만 아니라 다른 물질에도 적용된다고 주장했고, 닐스 보어가 불연속적인 스펙트럼을 위해 수소원자모델을 만들어냈다.
드 브로이의 연구에 감명을 받은 에르빈 슈뢰딩거는 파동의 형태를 가지는 함수(파동함수)를 바탕으로 고전역학에서 슈뢰딩거 방정식을 유도해냈다(여전히 파동함수가 무슨 의미인지는 논란이 있다.[5]). 한편, 보어의 제자였던 베르너 하이젠베르크는 행렬 역학이라는 판이하게 다른 방식으로 양자 역학을 기술하게 된다. 결국 칼 에커트[6]에 의해서 이 둘은 같은 해석이라는게 증명된다. 하지만 슈뢰딩거 역시 끝내 양자 역학을 인정하지는 않았다. 근데 슈뢰딩거의 고양이도 사실 보고나면 위에 기술되어 있듯이 양자역학의 기초가 된다. 관측하기 전까지 확률만 존재한다는게 양자역학이 아니면 뭐지?[7]
3 반응
양자역학에 대한 이해의 까다로움은 비단 수식적인 복잡함에만 기인하지 않는다. 이에 대해서는 "상식"과 어긋난다는 주장이 많은데, 우선 그 "상식"이라는게 무엇인지에 대해서 반문해 볼 필요가 있다. 2천년전 사람들에게 만일 지구가 해의 주위를 돈다고 이야기를 한다면 도대체 "상식"과 맞지 않는 이야기라며 웃음거리가 될 것이 틀림없다. 우리는 이러한 상식과 벗어난 개념을 이해하는 것이 처음 겪는 일도 아닌 것이다. 뿐만 아니라 이런 일들은 우리 주위에 널려 있다. 대표적인 것이 프로그래밍 과정에서 객체지향에 관한 개념을 익힐 때 우리의 프로그래밍에 대한 "상식"에서 벗어나지 않으면 상당한 고생을 하게 되는 것과 같은 원리다.
아무튼 이처럼 매우 비상식적인 내용들이 많아서 초기의 물리학자들 중에는 양자 역학을 인정하지 않는 사람들도 많았다. 예를 들어 아인슈타인은 "신은 주사위 놀이를 하지 않는다"고 말했는데, 이는 우리가 확률적으로밖에 예측 할 수 없는 이유는 숨은 변수들을 모두 알지 못하기 때문이라는 생각에서 나온 것. 소위 말하는 라플라스의 악마 같은 개념이다. 불확정성 원리 이전에는 이런 뉴턴역학에 기반한 사고방식이 주류에 가까웠다. 하지만 1960년대 Bell을 포함한 일련의 실험 결과 이러한 학파는 부정되었다. 적어도 국소적 숨은 변수 이론은 불가능하다는 것이 1984년의 실험에서도, 2016년의 실험에서도 증명되었다.
워낙 비상식적이다 보니 철학적으로 접근하고자 하는 사람들도 있다. 닐스 보어와 베르너 하이젠베르크를 필두로 한 코펜하겐 학파가 내놓은 코펜하겐 해석에는 양자역학에 대한 철학적 해석도 가미되어 있다.[8] 또 파동함수의 붕괴가 평행우주들을 만들고 우리가 사는 세상은 그 중 하나라는 다세계 해석이 제창되기도 했다. 한편 이러한 접근이 엇나가면 유사과학의 주장으로 흘러가기도 한다.
이처럼 논란이 많고, 상식적으로도 말이 안됨에도 불구하고, 양자역학은 실험결과만으로 이를 반대하는 과학자들을 데꿀멍하게 만들고 현대 물리학의 주류로 올라섰다. 말도 안되고 이해도 안돼서 기가 막히고 코가 막혀도 실험 결과는 정확하게 나오니 인정할 수 밖에(30년 넘게 진행되었던 보어-아인슈타인 논쟁에서도 보수적 성향의 아인슈타인이 진보적 성향의 보어에게 매번 논파당하다시피 했다).. 당장 양자역학 초기에 수행되었던 전자의 파동-입자 이중성을 밝히는 이중슬릿 실험 결과조차 학계에서 논란을 일으켰는데[9], 하물며 일반 상식선은 더 이상 말할 필요가 없다.
양자 역학은 굉장히 정확하나, 빠르게 움직이는 작은 입자에서는 양자 역학이 완전히 먹혀들지 않는다. 왜냐하면 빛의 속도에 가깝게 움직일때는 상대성이론까지 적용되기 때문이다. 그래서 이걸 상대론적 양자역학이라 부른다. 상대성 이론+양자 역학인데, 뭐...이름만 봐도 알겠지만, 어렵다. 미치도록 어려운 이론 두개를 섞어뒀으니 더 이상 말할 필요가 있을까. 이를 해결하기 위해 1960년대부터 양자 전기역학(Quantum ElectroDynamics)이 리처드 파인만이나 도모나가 등에 의해 시작되었다. 엄밀히 말해서 상대론을 적용시킨 양자 역학은 양자장이 맞지만, QED도 결국 큰틀에서 보면 양자장이론의 일부이다. 이러한 상대론적 양자 역학은 빛과 물질을 완전히 동일하게 보는 이론으로, 수학적으로 불분명한 점이 존재하지만 현실을 거의 완벽하게 예측한다.[10]
양자 역학에 대한 일부 과학자들의 한마디. 과포자의 소리가 들리는 것 같기도 한다. 아는 사람은 알겠지만 전부 역사적으로 유명한 과학자들이다.
나는 매우 늦은 밤이었음에도 불구하고 몇 시간이나 이어지다가 절망에 휩싸여 끝났던 보어(Bohr)와의 토론을 기억하고 있다. 토론이 끝나고 홀로 근처의 공원을 산책하면서 나는 나 자신에게 끊임없이 되물었다. 우리가 원자에 대한 실험을 할 때 보이는 것처럼 자연이 정말 그렇게 불합리하며 모순적일 수 있는가?- Werner Heisenberg(베르너 하이젠베르크) 曰
I think it is safe to say that no one understands quantum mechanics.그 어느 누구도 양자 역학을 이해하지 못한다고 말하는 것이 괜찮을 것 같은 생각이 드네요.
양자역학을 이해한 사람은 아무도 없다고 말해도 별로 화내는 사람은 없겠죠.
- Richard Feynman(리처드 파인만) 曰
We choose to examine a phenomenon which is impossible, absolutely impossible, to explain in any classical way, and which has in it the heart of quantum mechanics. In reality, it contains the only mystery. We cannot make the mystery go away by explaining how it works... We will just tell you how it works. In telling you how it works we will have told you about the basic peculiarities of all quantum mechanics.우리는 고전적인 방법으로는 해석이 불가능한, 그러니까 절대로 불가능한 현상을 연구하려고 하고, 이 현상은 양자 역학의 핵심을 담고 있습니다. 사실 이 현상에는 수수께끼만이 있을 뿐입니다. 우리가 이 현상의 원리를 설명한다고 해서 그 수수께끼가 사라지게 할 수는 없습니다. 다만 우리는 그 현상의 원리를 제시할 따름입니다. 동시에 모든 양자 역학의 기본적인 특이점도 함께 말이지요.
- Richard Feynman(리처드 파인만) 曰,
Anyone who can contemplate quantum mechanics without getting dizzy hasn't properly understood it양자 역학을 연구하면서 머리가 어지럽지 않은 사람은 그걸 제대로 이해 못한겁니다.
- Niels Bohr(닐스 보어) 曰
While the theory agrees incredibly with experiment and while it is of profound mathematical beauty, it makes absolutely no sense.이론이 실험과 믿을 수 없을 만큼 일치하고 동시에 심오한 수학적 아름다움을 가졌지만, 전혀 말이 되지 않습니다.
- Roger Penrose(로저 펜로즈) 曰
4 양자역학의 해석
- 양자역학의 해석 문서 참조
5 곡해
곡해를 논하기 앞서 사실관계부터 정리한다면, 아래에 논할 내용과는 별개로 주류 물리학자들도 양자역학의 해석(여기서는 광전효과와 전자의 이중슬릿실험이 무엇을 뜻하는지로 보아도 무방하다)을 위해 철학적으로도 논쟁을 벌였다. 논쟁의 질은 별론으로 하더라도 논쟁에 따른 결과물을 내지는 못했다.
이러한 철학적 논쟁을 사고실험으로 옮긴 것이 슈뢰딩거의 고양이인데, 입증은 둘째치고 이 실험이 현실로 구현되기 전에 이 논쟁이 과학을 벗어나 철학 쪽으로 옮겨가면서 자연히 과학의 관심에서 멀어지게 되었다. 2000년대 중반에 들어서야 이 사고 실험이 현실 규모에서 구현할 수 있게 되었고, 2010년대 중반에 들어서야 사고 실험이 의도하는 바를 입증할 수 있게 되었다.
5.1 불가지론
양자역학을 완벽히 이해한 사람은 아무도 없다고 자신있게 말할 수 있습니다.-Richard Feynman (리처드 파인만)
20세기의 대세인 우리는 모른다는 것을 알았다류의 이론들 중 하나. 특징으로는 상당히 복잡하다는 것으로, 전공자가 아니면 이해할 수 없는 정도를 넘어서 전공자들도 이해를 못하는 비상식적인 내용들을 많이 포함하고 있다.
더불어 전문가들이 생각하는 인류 역사상 가장 위대한 물리학 이론이다. 또한, 전체 이론중에서도 3위라고 한다.[11]
이론의 초창기에 이런 미시적인 세계에서 에너지나 각운동량 등 물리량이 양자화(불연속적인 값을 가짐, Quantization)되는 고전역학에서는 상상치 못한 현상의 발견으로 인해서 붙여진 이름이다. 처음 이 이론을 접하는 대중들이 이름 탓에 양자역학의 모든 물리량이 양자화 된다는 오해를 갖기도 하는데, 이것은 소수의 잘못된 개론서 탓이 크다. 대중적으로 비교적 유명한 것이 광양자와 전하. 위치와 속도(운동량) 등 서로 다른 상태를 동시에 정확히 결정할 수 없다는 불확정성 원리에서 존재 가능한 상태들이 중첩되어 있다가 관측되는 순간 하나의 상태로 확정된다는 난해한 얘기 등이 있다.
쉽게 말해, 결정되어 있는 상태를 관측하는게 아니라, 관측하면 그것으로 인해 상태가 정해진다는 얘기. 대략적으로 말하자면, 결과 때문에 원인(과정)이 정해진다[12]는 이론. 관측되기 전에는 어떤 상태로 존재할지의 확률만이 있을 뿐이라고. 슈뢰딩거의 고양이 참조. 일반인의 '원인이 있고 결과가 있다.'는 관념은 물론이거니와, 이전 뉴턴의 거시물리학을 통째로 부인하는 내용인지라 양자역학 초반에는 이것때문에 과학자들 사이에서도 욕을 엄청 먹었다. 아인슈타인 마저도 까댔을 정도니까. 그러나 실패. 벨의 부등식 참조.
모든 물질은 파동의 성격을 가지고 있다는 물질파 가설 등의 내용도 포함되어 있다.
한마디로, 상식으로는 이해가 안 되는 내용이다. 그런데 인간의 언어는 상식적인 것을 표현하는 데 맞추어져 있어서, 이런 내용을 표현하려고 하면 잘 안 된다. 간단한 예를 들면 지금 방에 누워 있는 당신이 갑자기 옆 방으로 순간이동, 실제로 벽을 뚫고 그 곳에 나타날 확률이 완전한 0%가 아니라는 이론인데(...),[13] 그래서 아예 물리학자들은 핵심 개념의 의미, 기본 원리부터 세부 사항까지 전부 수학으로 표현[14]해 놓았다. 미적분은 당연히 포함되어 있고, 선형대수가 많이 이용된다. 물리에서 수학을 언어로 사용한다는 예 중의 하나.
여담이지만 이점에서 자주 오해하는 부분이 그러니까 '수학자=과학자(물리학자)' 라는걸로 생각하는 사람들이 많은데, 아무리 해봐야 물리에서 쓰이는 수학은 순수 수학에서도 일부분이며, 전체적인 수학으로 봤을때도 극히 일부분이다. 물리학에서 쓰이는 수학은 대체로 19세기까지 발달한 수학이며, 미적분학+선형대수+미분방정식으로 커버가 가능하다. 20세기부터 발달한 현대수학은 대수학과 실해석학이 중심이며, 이런 것들은 물리학에서는 거의 쓰이지 않는다.[15] 그래서 19세기 까지는 수학자와 물리학자의 경계가 모호했지만[16] 현재는 수학자와 물리학자는 노는 물이나 쓰는 "근육"이 전혀 다르다는 것을 명심할 필요가 있다.[17]비유를 하자면, 수학자들은 수식으로 논리를 풀어낸 다면, 물리학자들은 머릿속 개념을 수식으로 풀어낸다고 할 수 있다.
양자 역학은 미시 세계에만 적용되므로 우리 일상과는 아무 관련이 없다고 오해받는 경우가 많은데, 과학기술의 발달로 인해 이미 우리 일상 생활은 미시 세계와 밀접한 연관이 있기 때문에 이는 잘못된 생각이다. 당장 GPS만 해도 그 원리에 양자 역학 이론이 중요한 역할을 하고 있으며, 개인용 컴퓨터 부품에도 양자 역학의 원리를 이용해 작동하는 것들이 포함되어 있다(예를 들어 하드 디스크).[18] 물론 그 근간을 이루는 과학을 이해하지 못해도 GPS나 컴퓨터를 이용하는 데는 아무런 지장이 없지만, 양자 역학이 실용과는 무관한, 학자들의 지적 유희에 지나지 않는다는 생각은 큰 착각이라는 이야기.
5.2 인문학적 오독
"(양자역학에 관하여) 비전문가, 철학자, 또는 고전물리학자들에게, 입자가 잘 정의된 위치 (혹은 운동량이나 스핀 각 운동량의 x 방향 성분, 혹은 무엇이라도.)를 가지고 있지 않다라고 말하는 것은 모호하게 들리거나 무능력하게 들리거나 혹은 (최악의 경우) 심오하게 들리기까지 한다."[19][20]
뉴욕대학교의 물리학자 앨런 소칼은 물리학자들의 이야기를 양자와 고전물리학을 전혀 모르는 채로 곧이 곧대로 들어서는 안된다고 말한다. 인문학자들의 이야기를 존재론과 고전철학을 전혀 모르는 채로 곧이 곧대로 들어서는 안된다. 그는 양자역학의 내용은 전혀 모르면서, 물리학자들이 하는 불평만 듣고 특이한 여러 철학적 개념을 만드는 것은 사람들을 현혹시키는 일일 수 있다고 지적한다. 사실 나무위키의 설명 또한 어렵다를 특히 강조하면서 물리학자들이 남긴 불평을 집중적으로 다루고 있는데, 이 또한 양자역학을 신비주의적으로 빠지게 할 수 있다고 볼 수 있겠다. 과학적 사실에 대해서 그렇게 잘못 파악하는 인문학자에게는 분명히 잘못이 있다. 앨런 소칼 이후로 현대철학자들이 이런 양자개념을 잘못 파악하는 경향이 수그러들었다면, 앨런 소칼이 중점으로 삼은 문제제기가 역할을 했다고 볼 수 있을 것이다.
자세한 사항은 앨런 소칼의 지적 사기 사건 항목을 참조하자.
분명한 것은 위의 물리학자들의 말은 자신들이 고전물리학을 공부해왔던 컨텍스트 아래서 양자역학의 현상이 "신기하다"는 의미에서 말한 것이지, 그것을 확대해서 진리가 불확실하다거나, 현상은 해석 나름이라거나, 현실은 이론에 안맞는다는 식의 이야기를 한 것이 아니라는 것이다. 사실 양자역학이 현실을 잘 설명하지 못한다면, 우리가 쓰는 컴퓨터는 나오지 못했을 것이다.
양자역학에서 물체가 관측됨으로써 그 상태가 결정된다는 것 또한 철학적으로 오독될 수 있는데, 용어상 오독을 일으키기 딱 좋지만 이는 꼭 의식을 가진 존재가 의도하지 않더라도 다른 입자와 상호작용을 하며 그 상태가 결정된다는 뜻이다. 다만 여기에도 관심이 있는 전공자가 아니면 오해할만한 소지가 있다. 이 사실을 잘못 이해하면 슈뢰딩거의 고양이에서 상자를 열었다고해서 고양이의 생사가 결정되는게 아니라 이미 결정되어있다고 주장할 수도 있다. "이는 고양이가 자신의 생사를 자각하고 있기 때문이 아니라 고양이의 원자들이 무진장 많기 때문에 양자적 효과가 상쇄된다"는 것을 그 이유로 들기도 한다. 그럴듯하지만 거시세계의 상쇄효과를 굉장히 잘못 이해하고 있는 것이다. 고양이 내부에 있는 원자들이 서로간에 상호작용하며 파동함수가 붕괴되는 것은 맞지만, 외부와는 어떤 상호작용도 하지 않았으므로, 여전히 외부에서 보기에 상자를 열어 직접 확인해보지 않는 이상 고양이는 죽어있을 수도 살아있을 수도 있다. 다시말하면 고양이의 원자 하나하나가가 관측자로써 독이 방출되는 것을 관측하거나 그렇지 않던간에 그 관측이 전 우주에 반영되는것이 아니라는 말이다. 일반인의 상식으로는 이해하기 어려운데, 괜히 은하수를 여행하는 히치하이커를 위한 안내서에서 먼 은하에 있는 외계인이 지구인이 자신이 살고 있는 별을 관측해서 지금의 자신들의 상태를 바꿔버릴까봐 지구를 멸망시키려고 한 일화가 나온게 아니다. 물론 말도 안되지만
5.3 사이비의 변명으로 이용
위와는 별도로 각종 사이비 과학이나 미신에서 변명으로 종종 나오는 것이기도 하다. "양자 역학은 기존 상식에 어긋나는 사실이니 내 말도 맞을 수 있지 않느냐?" 라는 식으로 나오는게 다반사인데, 양자가 되도록 까이고 나면 적용 가능할지도 모르지. 이는 양자 역학이 "상식을 깨는 과정"을 통편집하고 하는 말이다. 간단히 말해 양자 역학은 관찰 되는 결과가 양자 역학을 뒷받침 한다. 그러나 대다수의 사이비 과학이나 기타 미신들은 아에 실험 자체가 공정하지 못 하거나, 관찰 되는 현상을 자기 멋대로 해석하거나, 관찰 자체가 불가능 경우가 많다.
지동설은 현재는 상식이지만, 400~500년 전만 돌아가도 지동설은 세계적으로 그렇게 자리 잡지 못했던 학문이고, 몇 백 년전 진화론도 상식밖의 주장이었다. 허나 실험과 관찰 결과로 인해 이 학문은 부정할 수 없는 사실이라는 것이다. 하지만 지동설과 진화론이 기존의 상식을 깼다고 다른 상식이 줄줄이 다 깨지는 것은 아니다. 양자 역학도 기존의 상식의 깨는 주장일지 언정, 그렇다고 다른 망상을 정당화 하진 않는다.
)
사이비의 또 다른 예시이다. Deeper mind.. mystery.. perceiving the reality.. 이 부류의 단어는 "스스로 신이 되어라" 라는 주장으로 귀결되는데, those are all coming from Mysticism. 우리가 모른다는 인풋은 알고자하는 열망으로 환원되어야 하지, 신비주의적 도피로 이루어져선 문제가 있다. 이들의 계보는 토테미즘에서부터 시작된다. 이 다큐멘터리가 사이비 과학이라는 비판을 받는 이유는 양자역학적 현상을 비과학적으로 해석하여 이상한 결론을 이끌어 냈기 때문이므로, 실험 결과가 정확하게 나오니까 섣부른 판단은 하지 말자는 소리 같은게 있는데 이는 사이비 과학쪽으로 편향된 의견이다. 더군다나 이 다큐멘터리에서 사이비 과학적 주장을 하는 사람들은 학계에서 인정받는 저명한 교수들이 절대 아니다! 오히려 하버드 대학교 물리학 교수인 리사 랜들을 비롯한 저명한 과학자들은 이 다큐멘터리를 사이비과학이라며 인정하지 않는다.누차 말하지만, 양자 역학은 인간 인지와 관련된 학문도 아니고, 원자 단위 이하를 다루는 학문이다. 자세한 내용은 영문 위키피디아를 참고하도록 하자.
이 다큐멘터리에 관해 이론물리학자가 책에서 적은 글이 있다.
그러한 잘못된 생각은 마크 비센테(Mark Vicente, 1965년~)와 가졌던 놀라운 대화의 중심 주제였다. 마크는 과학자들을 황당하게 만드는 다큐멘터리 영화 삐 소리가 무엇인지 아는가?(What tнē #$*! D̄ө ωΣ (k)πow!?)」의 감독인데, 이 영화에 나오는 사람들은 인간의 존재가 실험에 영향 미친다고 주장한다. (중략)이 영화를 보고 내 강의에 와서 엉뚱한 질문을 던지는 사람들이 워낙 많았기 때문에 사실 나는 그의 영화가 낯설지 않았다. 마크의 대답은 나를 놀라움에 사로잡히게 했다. 그는 ‘전향’했던 것이다! 그는 자신이 처음부터 선입견을 가지고 과학이라는 주제를 다뤘으며 그 선입견을 별로 의심하지 않았다고 털어놓았다. 게다가 당시 그가 가졌던 선입견을 이제는 종교적인 것이었다고 평가한다고까지 이야기했다. 마크는 그가 영화에서 보여준 것은 과학이 아니라고 최종적으로 결론지었다. 인간 스케일 수준에서 일어나는 양자 역학적 현상들은 아마도 그의 영화를 본 사람들을 피상적으로 만족시켰겠지만, 과학적으로 옳은 것은 아니었다.
새로운 이론이 기존의 것과 근본적으로 다른 새로운 전제를 필요로 한다고 해도, 양자 역학이 확실히 그랬듯이 그것이 참으로 타당한 것인지 최종적으로 결정하는 것은 제대로 된 근거를 갖춘 과학적 논의와 실험뿐이다.
-리사 랜들. 2015. 천국의 문을 두드리며 : 우주와 과학의 미래를 이해하는 출발점. 서울: ㈜사이언스북스. P36-37
6 여담
6.1 연예인과 양자역학
여담으로 가수 박진영이 양자역학 공부에 심취해있다고 한다. '우리가 왜 사는지'에 대한 답을 찾다가 절대자 존재 여부, 우주의 본질에 대해 관심을 가지게 됐으며, 그 결과 빅뱅이론 및 양자역학 등 물리학과 생물학 공부를 하게 됐다고 한다.관련 인터뷰 1 관련 인터뷰 2 참고로 박진영은 원래 과학도였다(지질학 전공). 2015년 11월 23일자 힐링캠프에 출연해서는 자신의 뇌구조를 설명하며 양자역학에 빠져 있다고 밝힌 바 있다.
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2016년 9월 11일 tvN 문제적 남자 방송 중 박진영에 대한 얘기가 잠시 나왔는데(방송 중 박진영과 잠시 통화를 했었다), 출연자 중의 한명인 하석진이 박진영은 자신의 고등학교 선배라면서, 박진영이 양자역학에 빠져있다고 말하였다.
파일:JYP양자역학.jpg
2015년에 발표된 브라운아이드걸스의 앨범은 양자역학을 컨셉으로 잡았다고 밝힌바 있다. 도대체 양자 역학 컨셉은 뭘까? 막 대중들이 앨범을 샀을 때에 앨범의 컨셉이 확정되고 그런건가(...) 이 컨셉과 저 컨셉이 확률로 중첩되어있다.
일단 이번 앨범 얘기부터 해볼게요. 양자역학 컨셉트. 이게 좀 어렵다는 평가가 있었죠.(나르샤) "우리에게 어려웠던 음악이 맞아요. 공부 잘하는 미료만 좋아했죠. 하하."
(미료) "조영철 부사장님과 통했어요. 관심있던 주제였어요. 어떻게 대중음악에 녹일 수 있을까. 도전이었죠. 다른 멤버들은 ‘멘붕’이 왔고요."
(제아) "저는 일단 수록곡을 쓰니까, 양자역학 컨셉트를 듣고는 담이 왔어요. 노래를 어떻게 쓰라는 말이지. 너무나도 힘들었어요. 근데 그런 고민 속에서 한 단 계 성장한 거 같아요. 남들이 하지 않은 주제잖아요. 정말 고민을 많이 한 앨범이에요. 트랙을 모두 듣는데 눈물이 나더라고요."
출처: [브아걸 취중토크① "양자역학 컨셉 듣고, 담이 왔다". 일간스포츠. 2015.11.26.]
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▲ 2015년 라디오 스타에 출연한 나르샤의 브라운아이드걸스 새앨범 컨셉 설명
그래서 양자역학이 뭐냐고
그 전에 양자역학하고 윤리하고 무슨 상관인거야
사실 양자역학보다는 상대론 느낌이 더 많이 난다
6.2 그 외 이야깃 거리
일단 일반적으로 칭하는 양자 역학은 물리학과와 화학과(화학에서 자주 사용하는 분자궤도나 통계열역학에 대한 이해는 양자역학의 기초적인 이해없이는 불가능) 학부 수준학점의 사망 플래그이고, 대학원에선 더 골치아픈 것들을 배운다. 물론 재미도 있다. 재미? 이과 죽어라
실은 학부에서 배우는 것은 맛보기에 불과하고, 대학원에서는 연구를 하기 위해 필요한 깊은 내용을 역시 맛보기하는 수준. 양자 역학에 대한 깊은 지식을 쌓으려면 직접 연구에 뛰어들고 수업에서 가르치지 않는 어려운 내용은 알아서 공부해야 한다. 학부에서 배우는건 2체문제까지이지만, 대학원에서는 3체를 배우고, 박사과정에서는 확률론적 변분원리를 써야하는데, 어렵다! 참고로 슈퍼컴퓨터로 해결가능한것은 4체문제까지. 일단 양자 역학의 최첨단은 수많은 학설들이 중구난방하고 있는 상태라 제도권 교육에서 가르칠 통일된 학설이란 건 애초에 존재하질 않기 때문. '코펜하겐 해석'조차 30년 가까운 격한 논쟁(보어-아인슈타인 논쟁) 끝에 겨우 주류 학설로 받아들여졌으니 말 다했다.
화학자와 물리학자들, 그리고 공학자들의 양자역학에 대한 관점이 각각 다르기 때문에 가르치는 포인트도 다르고, 그래서 교과서도 다르다. 많은 화학 학부과정 교과서는 앳킨스, 레빈, 맥쿼리가 쓴 책이 주로 쓰이고 그 외에 모든 물리화학 교과서에서 기초적인 내용을 가르친다. 물리학과의 경우 학부의 경우 Griffiths, Liboff, Gasiorowicz가시오가피 등과 대학원의 경우 Merzbacher, Sakurai, Messiah 등 수십 종에 이르는 걸출한 교과서들의 동시 공격을 견뎌내야 한다. 공학에서도 전자공학에서 보는 양자역학 책과 재료공학에서 보는 양자역학 책이 각각 다르다.[23] 물론 화학공학쪽도 다른데, 화공과의 물리화학 과목 중 양자화학부분은 McQuarrie의 책 등이 쓰인다. 양자역학 교과서에 대한 더 자세한 정보는 양자역학/교재 참조.
디랙 이후로 특수 상대성 이론까지는 양자 역학에 포함하는 것이 어느정도는 가능해졌지만, 일반 상대성 이론까지 포섭하는 길은 아직도 멀기만 하다.
대안으로는 초끈이론이라든지 이것저것 대두되고 있는 듯 하지만 확실히 해결본것은 없다. '중력'의 문제가 아주 골치 아플 정도로[24] 가장 큰 탓이다. 실제로 아인슈타인은 중력문제를 가지고 양자 역학을 인정하지 않았고 반대로 보어는 아인슈타인의 실험근거를 중력의 작용으로 부정하기도 했다.
그런데 이 대안이라는 녀석도 시공이 11차원이라느니, 진동하는 끈에서 모든 기본 입자가 나왔다느니, 심지어는 시간과 공간마저 이 끈의 진동에서 나왔다고 주장하기도 한다. 어쨌든 머리아픈게 참 많다(...)
보어-아인슈타인 논쟁은 끝난지도 벌써 반세기가 넘었지만, 오히려 이 때문에 양자역학이 길을 잃었다는 평가도 있다[25]. 논쟁 자체의 승패는 보어의 판정승으로 평가된다. 양자역학이 잃어버린 길을 찾기 위해서는 난립하는 학설들에 의해 제2의 보어-아인슈타인 논쟁이 터져야 할 것 같다. 문제는 예전과 달리 실험을 통한 학설의 검증이 갈수록 어려워진다는 것.
양자통신을 이용한 암호 시스템이 연구중. 실용화까진 좀 기다려야 할 듯.
양자컴퓨터라는 것이 개발중이다. 자세한 사항은 항목 참고.
이 분야를 이용한 SF소설계의 걸작으로 그렉 이건의 쿼런틴이라는 소설이 있다. 배경이 이 모양이니 소설 내용도 카오스스럽다.(…) 하드SF의 전통에 충실한 섬세한 기술 묘사는 물론, 후반부에는 소설의 시제 자체를 양자 역학에 맞추어 변환하는 등의 실험적인 문법을 선보이기도 하는데… 어쨌거나 이런 사변론적 SF의 걸작 중 하나다.
고등학교에서 이과, 그 중에서도 물리Ⅱ를 선택하면 마지막에 배우게 된다. 그래도 아주 헬게이트는 아니고 개정 전 물리 2의 핵물리 단원처럼 기본적인 사고의 방향만 제시하고 끝난다...만 슈뢰딩거 방정식을 교과서에 적어놓은게 문제. 애초에 고교과정에서는 심지어 수학 과목에서조차 미분방정식을 다루지 않는다.(...)지만 F=ma도 엄밀히 말해서 미분방정식이다 참고로 등가속도 운동공식 중 시간종속방정식 두개는 F=ma란 미분방정식을 풀어낸 것밖에 안된다. 나머지 한개도 걍 에너지 보존 법칙
양자역학을 응용한 양자생물학 에 관한 연구도 활발히 진행중에 있다.
그 중 데이비드 붐의 양자역학에 대한 해석도 큰 역할을 하며 지금은 그 제자들이 데이비드 붐의 해석을 가지고 점점 양자역학의 주류가 되어가고 있다.
포켓몬스터의 교환 시스템도 양자역학으로 만든거라 카더라
양자역학이 무려 주역(...)이라고 주장하는 사람들이 있는 듯 하다. # # # 굳이 따지자면 컴퓨터에 쓰이는 2진법부터 주역에서 나오기는 했다. 또 닐스 보어가 '상보성 원리'를 고안할 때 주역의 음양론에서 직접 따 온 것이 결정적이다.
부산대 김상욱 교수 양자역학 오디오 강의
부산대 김상욱 교수 양자역학 오디오 강의 심화편
한양대학교 자연과학대학 양자역학 I 강의
한양대학교 자연과학대학 양자역학 II 강의
7 교재
양자역학/교재 참고. 현대 물리학의 간판분야라 그런지 물리학 하위 분야 문서 중에 유일하게 별도로 교재항목도 있다
8 관련 문서
- 관련 문서: 물리학 관련 정보
- 양자역학의 해석
- 결풀림, 결맺음
- 단분자
- 파동함수
- 물질파 이론
- 슈뢰딩거 방정식
- 클라인-고든 방정식
- 디락 방정식
- 불확정성 원리
- 슈뢰딩거의 고양이
- 초끈이론
- 파울리의 배타원리
- 패러렐 월드
- QED
- 자연계의 4가지 기본 상호작용
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