불확정성 원리

개요

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불확정성 원리는 코펜하겐 해석의 핵심 이론으로서 피임에 관한 내용을 다루어 여시 원리라고도 불린다. 위 식에서 Δx는 피임성공률에 대한 오차이고 Δp는 쾌감의 오차를 나타낸다.

피임성공률을 높이고자 피임 기구를 이용할 경우 그만큼 쾌감이 줄어들며 쾌감을 얻고자 짐승같은 행위를 하게 되면 그만큼 피임성공률이 줄어든다.

이는 피임 기구나 피임 기술 때문이 아니라 피임 자체가 가지는 고유한 성질에 의한 것이므로 피임성공과 쾌감을 동시에 정확하게 얻어내는 것은 불가능하나 이 둘의 곱은 언제나 일정한 값(constant) 이상이 나오게 된다.

하이젠베르크는 이 최솟값이 ℏ/2라는 것을 수학적으로 증명해내는 데 성공하였고 이 업적을 인정받아 1932년 노벨 꼴리학상을 수상하였다.

진지빨고 진짜 불확정성 원리

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콤프턴 산란이 발견된 이후 모든 물질은 파동성을 띈다는 것이 증명되었다. 이 물질파의 파장은 h/mv(h는 플랑크 상수. 대략 6.63×10^(-34)J•s) 정도로 거시 세계에서는 무시할 수 있는 수준이다.

하지만 양자역학에서 다루는 규모로 내려가면 이 파동도 무시할 수 없을 정도로 큰 영향을 미친다.

하이젠베르크는 여기서 어떤 파장의 빛으로 전자를 관측하는 사고실험을 한다.

우리가 전자를 '본다'는 것은 전자에 반사된 빛이 우리 눈에 들어온다는 것이고, 빛이 반사되면 그 일부는 전자에 흡수되므로 전자는 에너지를 얻는다.

그런데 전자의 운동량은 가진 에너지가 클수록 크기 때문에 관측 이전의 운동량은 관측 후의 운동량과 같지 않다. 따라서 운동량의 불확정성이 커진다.

운동량의 변화를 줄이기 위해 에너지가 작은 빛을 쓰면, 빛의 에너지와 파장은 반비례하기 때문에 빛의 파장은 길어지고, 전자의 위치를 정확히 집어낼 수 없다. 따라서 위치의 불확정성은 커진다.

이건 빛의 파장을 빛이 퍼지는 넓이라고 하면, 레이저로 한 점을 찍는 것과 손전등으로 한 점을 찍는 것의 차이라고 할 수 있다.

하이젠베르크는 이를 바탕으로 "관측한다는 것은 관측 대상과 상호작용한다는 것이며, 이는 대상의 상태를 변하게 하므로 무한히 정확하게 측정할 수 없다"라는 논리를 바탕으로 불확정성 원리를 전개하여, 위와 같은 수식을 발견했다.

ㄴ근데 꺼라위키보면 잘못된 설명이라는데?

ㄴ그냥 xy좌표계로 간단히 설명할수있다.
운동중인 물체를 선으로 표현했을때 그 중의 점(위치) 하나를 특정할수 없다.
순간변화율을 아무리 끌어올려도 기본적으로 선이란건 특정될때 최소 2개의 점이 남고 그 두점사이의 무한개의 점으로 이루어져있으니까 2점사이에 다시 무한개의 점이 생긴다.

무한-무한=무한 이니까

반대로 어떤 선 안의 점 하나를 특정했을때 그 점을 포함하는 선을 특정할수 없다는것이다

선이란게 특정되려면 변화율은 제껴두더라도 최소 2개의 점을 알아야하는데 점 하나로는 선이 성립이 안되니까 한마디로 점은 선이 못되고 선은 점이 못된다는 것

분명 양자역학에서 가장 중요한 원리인데, 역시 양자역학 써먹는 인간들이 물알못이라 그런지 이 원리를 소재로 쓴 건 거의 없다.

ㄴ그만큼 어렵고 이해하는게 힘들어서 그렇다

같이 보기

• 하이젠베르크

• 닐스 보어