@rubymaker 님의 글 [rubymaker]에테르와 진공 - 부존(不存)의 존재(存在) 증명

그리고 @doctorbme 님의 댓글을 보고

중력과 양자역학 이야기를 하고 싶었는데 ㅋㅋㅋㅋ

더 나아가 끈이냐 입자냐에 대해도 이야기 하고 싶었는데 ㅋㅋㅋ

이를 자세히 이야기 하려면 결국엔 근본적인 질문인

빛이 입자냐 파동이냐에 대해서 이해를 해야 합니다.

오늘은 여기까지만..

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아아!

오랜만에 친구랑 만나서 보쌈먹고 스타벅스에 ㅋㅋㅋㅋ 술집까지 갔다 왔네요 ㅋㅋㅋ

저는 술을 먹지 않았지만 술 근처에만 가도 취하기에..

거의 취중 글입니다.

생략이 많이 되거나 논리적 비약이 있을 수 있습니다.

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다시 본론으로 돌아가보자

빛은 입자인가 파동인가?

이 질문 하나가 물리학 역사 속에서 수많은 싸움을 일으켰고 이 질문하나로 어떻게 보면 엄청난(?) 물리학 이론들이 발견되었다.

빛! 성경에도 빛에 대한 말씀이 있다.

빛이 있으라

성경에서 첫째날 만들어진 것 중 하나인 빛!

인류 문명 발전과 역사에 있어 빛은 피할수 없는 존재이다.

어둠을 밝혀주는 신비한 존재 빛!

당연히 빛에 대한 연구는 고대시대부터 이어져 왔다.

고대부터 이야기 하면 너무 길어져서 [내가 힘들기에]

먼저 근대 과학(?) 부터 시작하자.

1차 전쟁(?) -- 뉴턴 vs 호이겐스 // 뉴턴 승

빛에 대한 연구는 네덜란드 출신의 과학자 하위헌스-ㅋㅋ 호이겐스 네덜란드 원래 발음을 살려 요새는 하위헌스라고 부른다고 하네... 이런 ㅋㅋ 내 나이가 공개되는것인가!!! 부터 시작한다.

중, 고등학교 과학 혹은 공통과학 수업을 들은 적이 있는 사람이라면 호이겐스의 원리를 들어본 적이 있을 것이다.

이런 귀찮으니 사진하나로 끝내자

빛이 입자라면 이러한 교차 뒤에 산란 흔적이 있어야 하는데 교차 후 서로 방해를 받지 않고 자기 갈길을 가니까 파동이 아니겠냐고!

파동은 상당히 예전부터 연구되었던 주제인데, 당시 사람들은 이미 파동의 속도가

매질과 관련이 있다는 것을 알고 있었기에, 파동인 빛에도 빛을 전달하는 매질이 있어야 한다고 믿었고 이것이 바로 에테르이다.

안타깝게 이런 사고는 뉴턴에 의해 깨지게 됬다.

뉴턴은 그의 책 광학을 통해 (나는 한번도 그의 책 광학을 읽어본적이 없다 ㅠㅠ 실제로 프린키피아도 전체를 다 읽어본적이 없다;; ) 빛의 입자설을 주장했고, [프리즘을 통해 색이 분리되는 것을 보고 서로 다른 색, 즉 서로 다른 크기의 빛 입자가 존재한다고 생각했다] 뉴턴의 명성에 의해 입자설이 대세로...

2차 전쟁 멕스웰 vs 아인슈타인 -아인슈타인 승

사실 얘네는 전쟁이라고 말할 것도 없긴 하다.

페러데이의 신봉자였던 멕스웰은 페러데이의 실험결과의 수학적 모델링과 거기서 본 대칭성을 통해 빛은 다름이 아니고 파동이라고 주장했다.

[이 멕스웰부터 대칭성은 현대의 물리학 이론의 키가 되었다.]

그리고 더 나아가 빛의 속도를 계산(?) 하였고 이것이 진공에서의 전자기파의 속도와 같다는 것을 확인하였다.

이렇게 파동설이 우세를 이루고 있었다....

파동설로 인해 에테르가 다시 부활을 하고 말았고

@rubymaker님의 글에서도 소개됬듯이

그러다가 마이켈슨 몰리 실험에 의해 에테르가 없다는 것으로 밝혀져 세상은 혼돈이...

이 때

드!

라!

군!

멕스웰의 추종자 아인슈타인이 나타났다!

당시 헤르츠의 광전효과에 대해 사람들은 제대로 된 해석을 내지 못했다.

광전효과도 일단 귀찮으니 그림으로 넘어가자

아무튼 여기서 아인슈타인은 광양자를 도입하여 빛은 입자라는 주장을 했다. [물론 당시 파동설이 대세였고 아인슈타인은 유명세가 없었던 시기기에..]

아무튼 여기서 아인슈타인은 그 유명한

즉 빛은 입자이기도 하고 파동이기도 하다는!!

놀라운 결과를 보여주는 식이다

이렇게 빛에 대해서 정리가 되어가고 있었는데....

3차 드브로이 -물질파

드브로이는 물리학자들과 저녁 식사를 하고 술을 마시다가 취중에 그 유명한 물질파 이론을 만들었다.

이 아이디어로 박사학위 논문을 썻지만 별 인기를 끌지 못했는데

관련-자료

그 뒤 이 이론으로 노벨상을..

아무튼 이 이론의 핵심은 머냐 질량이 없는 빛 뿐만 아니라 질량이 있는 물질도 입자와 파동성을 가지고 있다는 것이다!

아니 서로 상극이었던 입자와 파동이.. 알고보니 같은 것?

이러한 입자성과 파동성의 불확실성은 결국 양자역학의 아이디어가 되었다.

이 식을 잘 들여다보면 입자성과 파동성의 모습을 찾을 수 있다. (파동성의 경우 momentum 이 큰 경우를 생각해 보면 된다)

다시 물질파 위키피디아로 돌아가보면

ㅋㅋㅋㅋㅋㅋ

결국 이 빛의 입자성 파동성 문제는 확장되어 고전역학(결정론)이냐 양자역학(확률론)이냐로 확장되게 된다.

이 서로 상충되지 않을 것 같은 두 학문을 합치기 위해 아직도 사람들은 많은 작업을 하고 있다.

4차 현재는?

끝으로 이러한 고전역학(고전장론 -> 나아가 중력이라 하자) 양자역학(양자장론 -> 표준모형) 을 합치는 시도에 대해 한마디만 하고 자러 가야겠다.

누가 우선순위가 되어 상대방을 합병하느냐에 대한 논쟁이 아직까지도 이어지고 있다.

일단 양자장론은 기존의 양자역학에 특수상대론을 부합한 시도로 나름 성공적이었다. 이를 이용하여 중력을 제외한 QED, QCD, Standard model 을 설명할 수 있었다. 이를 바탕으로 게이지 그룹을 확장한 GUT 이론이 선풍적인 인기를 끌었었으니까

하지만 flat 이 아닌 curved spacetime 에 대한 양자장론 이론은 성공적이지 못했다.

여기서 기존의 양자장론의 입자의 조건에서 벗어나 초입자를 도입한 초대칭 이론이 등장하고
입자에서 벗아난 끈을 기본단위로 하자는 끈이론, 거기에 초대칭을 도입한 초끈이론 이 등장하게 된다.

이러저러한 문제점이 있지만 일단 이제 피곤해서 안되겠다.

이와 관련된 이야기는 예전에 한적이 있기에 링크를 남긴다.

[과학, 책] 끈이론의 역사와 전망(?)

아무튼 양자장론이 중심이 되어 상대론을 합병하려는 세력이 주장하는 것이 초끈이론이고

상대론을 중심으로 양자장론을 합병하려는 세력이 (여럿이다) 주장하는 이론들이 위 글에 간략히 소개되어 있다.

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ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ

취중이라 그런가

안되겠다. 6시부터 달렸는데.. [술 냄새가 벌써.. ㅋㅋ 내가 먹지는 않는데 그 기운이라고나 해야될까 분위기라고 해야될까 ㅋㅋㅋ 아무튼 ㅋㅋㅋ]

잠깐 커피숍에서 다른친구들 기다리면서 짬이 나서

노트북을 켜고 이러고 있다. ㅋㅋㅋㅋㅋ

오늘 달리나요 ㅋㅋㅋㅋㅋ 가즈아!