Quantum Physics는 기본 물질과 에너지의 기본 단위를 다루는 특정 물리학 영역입니다.
우리 세상에서는 상황이 매우 간단하고 논리적입니다. 차는 휴식을 취하거나 움직이고 있으며, 스테레오는 켜져 있거나 꺼져 있고, 고양이는 죽거나 살아 있습니다 - 한 상태 또는 다른 상태. 중간지면이나 상태가 없습니다.
그러나 가장 근본적인 수준에서 세상에 대해서도 마찬가지입니다. 우리가 만든 가장 기본적인 입자의 규모.
여기서는 입자가 한 상태 나 다른 상태에는 존재하지 않지만 한 번에 여러 상태에 있습니다. Schrodinger가 설명했듯이, (기본 세계의 고양이)는 죽거나 살아 있지 않을 것입니다. 그것은 죽은 자와 살아있는 두 상태 사이에 존재할 것입니다. 이것은 입자가 상태의 조합으로 존재하는 중첩이라고 불렀습니다.
이상한가? 그러나 이것은 양자 물리학에 의해 지배되는 양자 세계라고 불리는 이상한 세상입니다.
Schrodinger의 고양이 :이 고양이의 상태는 죽거나 살아있는 것으로 묘사 될 수는 없지만 오히려 두 사람이 혼합 된 상태입니다. 그래서 Schrodinger의 고양이는 동시에 죽고 살아 있습니다. (사진 크레딧 :Sudowoodo/Shutterstock)
최근 몇 년 동안 상당히 인기있는 주제가되었으며 많은 신용은 공상 과학 소설로갑니다. 대체 우주와 시간 여행 이론은 확실히 우리를 즐겁게하고 있습니다. 그러나 공상 과학의 세계에 콘텐츠를 제공하는이 주제는 정확히 무엇입니까?
Quantum Physics는 무엇입니까?
‘Quantum’은 문자 적 의미가‘얼마나’이지만 일부 물리적 실체의 최소 금액에 대해 이야기하는 데 사용되는 라틴어 단어입니다. 적절하게, 우리는 그것을 사용 하여이 큰 세상의 기본 또는 '최소'인 가장 기본 입자를 나타냅니다.
따라서 양자 물리학은 세상의 기초, 즉 원자의 전자, 핵 내부의 양성자, 양성자를 만드는 쿼크, 우리가 빛으로 인식하는 광자 등을 다룹니다. 이것은 우리가 만든 모든 것, 물질과 에너지를 구성합니다.
아주 간단하게 들립니다.
그렇다면 일반 물리학과 어떻게 다른가요?
양자 물리학은 초등학교 수준에서 물질과 에너지에 대한 연구입니다 (사진 크레디트 :Jurik Peter/Shutterstock)
'정기적'물리학은 뉴턴의 운동 법칙과 관련 역학을 다루는 물리학입니다. 이를 고전 물리학이라고합니다.
이것은 우리의 일상적인 평범한 삶의 물리를 구성합니다-공의 굴림, 지구의 회전, 엔진의 역학 등
그러나이 물리학이 너무 광범위하다면 왜 그렇게 불충분 했습니까?
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양자 물리학의 탄생을보기 위해 1900 년대로 돌아가 봅시다. 이것은 과학자들이 여전히 광전 효과의 관찰을 이해할 수 없었던시기였습니다. 간단히 말해서, 광전 효과는 빛이 금속을 때리는 현상입니다.
'정상적인'물리학에 따르면, 빛의 밝기가 충분한 한계보다 높을 때 전자는 금속을 탈출하기 시작해야합니다. 그러나 실제로는 컬러 였습니다 전자가 방출 될지 여부를 결정한 빛의.
광전 효과 (사진 크레디트 :Petrroudny43/Shutterstock)
알버트 아인슈타인이 맥스 플랑크의 방정식으로 바뀌었을 때였습니다. Planck의 방정식에 따르면 가벼운 파도는 'Quanta'라는 작은 패킷에 에너지를 가지고 있다고 말했습니다. 이것은 각 빛의 각 색상이 파장과 관련된 특정 양의 에너지를 어떻게 가지고 있는지 설명했습니다. 이 에너지는 차례로 전자가 녹아웃하는 데 책임이있는 것이 었습니다.
아인슈타인은 Planck의 방정식을 사용하여 빛이 파도뿐만 아니라 입자, 나중에 광자라고 불리는 입자 인 입자를 제안했습니다.
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Quantum Physics 설립자 - Planck and Einstein (사진 크레디트 :연구 게이트)
그 이후로 물리학 자들은 일반 물리학이 미세한 세계를 이해하는 데 충분하지 않다는 것을 깨달았습니다.
그들은이 '정기적'물리학을 고전 물리학, 과거의 물리학, 그리고 기본 세계를 '양자 물리학'으로 다루는 사람을
라고 불렀습니다.그러므로이 세상은 이제 '양자 세계'라고 불립니다.
양자 물리학을 고전 물리학과 다른 이유
솔직히 말해서, 우리의 두뇌는이 거시적 세계를 위해 도로에서 자동차의 달리기, 펜의 역학 등을 이해할 수 있지만 양자 세계를 이해할 수는 없습니다.
.예를 들어, 거대한 벽 앞에 서서 다른쪽에 도달하려는 것을 목표로하고 있다고 상상해보십시오. 이 벽은 다른 양측의 치명적인 악어로 둘러싸여 있으므로 유일한 옵션은 그것을 확장하거나 구멍을 뚫는 것입니다. 그러나 둘 중 하나를 수행하기에 충분한 에너지가 없다면 목적지에 도달 할 수 없습니까?
글쎄, 이것이 거시 세계가 작동하는 방식입니다.
양자 터널링 - 에너지 장벽을 가로 지르는 에너지가 충분하지 않은 입자 (사진 신용 :Felix Kling/Creative Commons)
이 논리는이 세상에서 절대적으로 정확하지만 양자 세계에서는 입자가 여전히 충분한 에너지없이 그러한 에너지 장벽을 통과 할 수 있습니다. 이것을 Quantum 터널링이라고합니다.
이 현상은 별의 에너지 생산을 담당하는 핵 융합을 담당합니다.
따라서 우리의 정상적인 논리 나 직관이 실패 할 때, 양자 세계가 할 수있는 유일한 신뢰할 수있는 직관은… 수학입니다. 양자 물리학의 주제는 수학의 언어로 말합니다.
그리고 양자 물리학이 탄생 한 이후 수학은 양자 세계의 다양한 기괴한 이야기를 들려주었습니다. 예를 들어, 양자 세계의 입자에는 명확한 상태가 없음을 암시하는 것은 Schrodinger의 방정식의 수학입니다.
이것을 이해하면서 Schrodinger는 'Schrodinger's Cat '의 예를 통해 설명했습니다. 우리는 처음에 보았습니다. 마찬가지로, 두 입자의 상태는 분리 후에도 이들 입자의 양자 상태가 연결되어있는 방식으로 얽혀있을 수도 있음을 암시 한 것은 수학이다. 이 현상은 Quantum Entanglement로 유명합니다.
양자 얽힘 :두 입자의 양자 상태가 분리 된 후에도 (상태)가 얽힌 상태로 겹치는 방식으로 겹치는 경우. (크레딧 :Ezphoto/Shutterstock)
공상 과학 세계의 양자 물리학
우리는 종종 영화와 TV 쇼를 통해 거시적 세계에서 묘사 된 특이한 양자 현상의 극화를 보았습니다.
예를 들어, Marvel Universe를 예로 들어보십시오. Marvel 영화는 양자 물리학을 많이 사용하는 것으로 유명합니다.
그것의 대부분은 소설이 양자 물리학으로 표시되어 있지만, 진정한 개념을 기반으로하는 몇 가지 장면이 있습니다. 그중 하나는 Strange 의사의 '여러 현실'입니다.
먼저, 그것이 기반으로 한 양자 물리학을 이해해 봅시다.
이 대상은 확률 의 관점에서 입자를 다룹니다 . 예를 들어, 전자의 위치에 대해 이야기하면서 물리학자는“전자는이 길이 범위에서 1 ~ 3 단위 사이에 존재할 가능성이 가장 높다”고 말할 것입니다. 그러나 가능한 범위의 다른 위치에 다른 현실에 존재하는 전자로 동일한 것을 해석 할 수 있습니다.
따라서 한 현실에서 2 단위로 존재할 수 있고 다른 현실에서는 3 개 또는 가장 가능성이 높은 범위 사이의 다른 가능한 숫자로 존재할 수 있습니다. 요컨대, 입자의 각 가능한 위치를 덮는 많은 현실이 있습니다. 수학과 그 의미를 다시 참조하십시오! 이 개념의 방대한 배율은 닥터 스트레인지의 여러 현실에서 볼 수있는 것입니다. 현실의 각 가능성은 그 자체로는 별도의 우주이므로 여러 우주가 있습니다.
영화 :Doctor Strange (Photo Credit :Doctor Strange Movie/Marvel Entertainment)
이 개념의 또 다른 유명한 사용은 우리의 사랑하는 영화 인 '엔드 게임'에서 시간 여행에 대한 아이디어입니다. 영화는 우리가 과거를 바꾸면 미래도 바뀔 것임을 이해합니다. 그들이 시간이 지남에 따라 타 노스를 죽이면 누가 묵시록을 가져오고 왜 누군가가 그를 죽이기 위해 시간을 거슬러 올라갈 것인가? 이 문제를 할아버지의 역설이라고합니다.
이 역설에 대한 해결책은 David Deutsch에 의해 주어졌습니다. 예, 그 Tony Stark가 영화에서 언급 한‘David Deutsch’. Deutsch는이 역설을 제거하는 유일한 방법은 우리가 확률 의 관점에서 사건에 대해 이야기하는 것입니다. 우리가 입자에 대해 이야기하는 것처럼. 따라서 과거를 바꾸는 것은 일정 확률 일뿐입니다. 그것은 과거에 타 노스를 죽일 수 없을 수도 있음을 의미합니다. Robabilistically 말하기!
그래서 그들이 한 영리한 일은 돌아가서 모든 무한 돌을 가져 오기 전에 가져 왔습니다. 그런 다음 누락 된 돌로 인해 변경을 피하기 위해 동시에 반환하십시오. 실제로는 영리하다는 것을 인정해야합니다!
어벤져 스 :엔드 게임 (사진 크레디트 :어벤져 스 :엔드 게임 영화/마블 엔터테인먼트)
양자 물리학의 중요성
양자 물리학은 확실히 일반 대중에게 많은 소설을 공급했습니다. 그러나 그것은 또한 필요해졌습니다. 그것은 다른 과학 영역으로 동화되었으며 여전히 확장되고 있습니다. 예를 들어, Quantum Computers는 클래식 컴퓨터에 비해 너무 복잡한 작업을 목표로합니다. 더 나은 안전과 개인 정보를 위해 양자 물리학을 사용하여 더 나은 통신 시스템을 구축하는 데 큰 스트레스가 있습니다.
양자 컴퓨터 (사진 크레디트 :Bartlomiej K. Wroblewski/Shutterstock)
원자로를 통한 에너지 생산은 양자 물리학을 통한 핵분열 연구로 인해 가능할 수 있습니다. 또한 천체 물리학의 주제에 깊이 뿌리 내려 있습니다. 결국, 우주의 질문에 대답하는 가장 좋은 방법은 우리가 빌딩 블록을 이해하는 것입니다.
우주 연구에는 양자 물리학이 필요합니다 (사진 크레디트 :Jurik Peter/Shutterstock)
그러나 우리 가이 주제를 이해하는지 여부에 관계없이 확실히 중요성이 커지고 있습니다. 앞으로 더 많은 것이 있기 때문에, 그것이 곧 우리 삶의 필수 부분이 될 것이라고 말하는 것이 안전합니다.
