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양자역학의 관측에 대한 질문

초밥남
22.12.31
·
조회 405

안녕하세요

 

과학에 관심을 가지고 있는 지구에 사는 인류 중 하나입니다.

 

조금 시간이 지났지만 양자역학 영상을 보고 든 생각에 대해 같이 의논해보고자 글을 남깁니다.

 

바로 본론으로 들어가겠습니다.

 

 

미시세계 양자들의 움직임은 시공간에 영향을 많이 받는 것 같습니다.

그래서 빛뿐만 아니라 양자도 회절이 일어나는 것이 아닐까 생각해보았습니다.

 

빛이 장애물을 만나 땅에 그림자가 생기게 되었을 때, 그림자의 가장자리가 흐려지는 이유는 빛의 회절때문입니다.

빛이 장애물의 가장자리와 매우 가까이 통과할 때 그림자 안쪽으로 꺾여 도달하기 때문입니다.

 

질량을 가진 물체는 중력이 존재하는데, 그로 인해 그 주변 시공간이 휘어지고 빛이 휘어진 시공간에 의해 꺾인다고 합니다.

 

그래서 저는 이 회절의 원인이 장애물의 중력때문이라고 생각합니다.

다시 말해서, 이는 장애물의 가장자리 바로 옆을 지나는 빛이라면

장애물의 중력에 의해 그림자 안쪽으로 휘어 회절이 발생하는 것이라는 생각입니다.

 

그렇게 되면 전자가 파동성을 띠게 되는 것도 말이 됩니다.

빛과 마찬가지로, 매우 작은 입자인 전자를 이중 슬릿에 통과시킬 때도

이중 슬릿에 의해 휘어진 시공간으로 인해 회절이 일어나 입자가 간섭무늬를 만들어 낼 수 있다는 말씀입니다.

 

이를 입증할 방법도 생각해보았습니다.

단일 슬릿에 전자를 통과시켜 스크린에 나오는 무늬를 보면 알 수 있을 것 같습니다.

왜냐하면 무늬가 딱 슬릿의 크기 그대로 나오면 전자는 제가 위에서 말씀드린 회절이 없었다는 의미이기 때문입니다.

하지만 저는 하찮은 일반인이기 때문에 입증하기 위한 실험을 할 수 없어 참으로 개탄스럽습니다.

 

 

그리고 한가지 궁금한 점이 있습니다.

 

이중 슬릿 실험 당시, 입자로 알고 있었던 전자를 쏴서 실험을 진행했다고 들었습니다.

 

관측을 하지 않았을 때는 간섭무늬가 생겨 파동성을 띠고,

관측을 했을 때는 입자성을 띠는 결과가 나왔다고 합니다.

 

이 때 어떻게 관측한 것인지는 설명이 찾아봐도 잘 나오지 않았습니다.

그래서 어떤 장비로 어떤 원리에 의해 전자를 관측한 것인지 알고 싶습니다.

또, 전자를 관측했을 때 입자성을 띠는 무늬에서 회절을 나타내는 증거가 있었는지 궁금합니다.

 

 

긴 글 봐주셔서 감사합니다.

댓글
슈윙거팬티도둑파인만
22.12.31
안타깝지만 한 마디로 반박이 가능할 것 같네요. 왜냐하면 회절 실험에서 슬릿의 질량은 실험 결과에 전혀 영향을 주지 못했거든요(독립변수). 회절은 파동의 파장과 관련있습니당
초밥남 글쓴이
22.12.31
회절 실험은 전자를 쏴서 한 실험인가요?
슈윙거팬티도둑파인만
22.12.31
넵 그리고 전자기파도 중력에 의해 궤적이 휩니다. 입자의 종류와는 무관해요.
그리고 물질을 입자로 규정하려는 노력을 포기하시면 편합니다. 굳이 입자스러운 이미지를 포기하지 못하시니까 이런 Ad hoc도 많고 실험 결과와도 맞지 않는 이론을 찾게 되시는 것 같네요.
@초밥남
초밥남 글쓴이
22.12.31
그러네요 전자가 공과 같은 덩어리라고 생각하지 않고 그냥 파동의 성질을 갖을 수 있다고 생각할 수 있겠네요
제가 틀에 박힌 사고를 하고 있었군요
@슈윙거팬티도둑파인만
nitride
22.12.31
파동방정식 partial^2 u/partial t^2 = c^2 nabla^2 u 이라는 유명한 방정식이 있습니다. 이 방정식을 통해서 회절에 대한 모든것을 다 설명할 수 있습니다. 파동방정식으로 어떻게 회절을 설명하는지에 대한 자세한 내용은 Hilbert Courant 교과서 등에 나와있으니 참고 바랍니다.
초밥남 글쓴이
22.12.31
혹시 회절이 발생하는 이유에 대해서도 기술되어있나요?
nitride
22.12.31
장애물이 있는 조건에 대해서 파동방정식의 해를 구해보면 회절이 나타납니다. 그러니까 결국은 파동방정식이 성립하기 때문에 회절이 나타난다고 볼 수 있습니다. 교과서에는 파동방정식을 푸는 과정이 더욱 자세히 적혀 있으니 참고하면 됩니다.
@초밥남
초밥남 글쓴이
22.12.31
그렇군요 어려워보이지만 호기심이 생기네요
@nitride
잉어와붕어
22.12.31
물론 단일슬릿에서도 회절은 일어납니다. 또한 중력은 아주아주아주 약한 힘이기 때문에 대부분의 경우에는 무시해도 될 정도로 약합니다. 다르게 말하면 중력때문에 일어나는 중력렌즈같은 현상은 천체의 질량이 아주아주아주 크기때문에 중력이 유의미한 영향을 준다고도 말할 수 있죠. 마지막으로 관측을 하는건 쉬워요. 우리가 관측을 한다는건 어떤 광자가 어느 슬릿을 통과했는지 아는 것과 같지요. 따라서 각각의 슬릿에 편광필름을 붙이면 됩니다. 그러면 귀신같이 파동성이 사라지게 됩니다.
초밥남 글쓴이
22.12.31
그렇군요.. 미시세계에서 양자는 질량이 작아서 중력과 같은 약한 힘에도 영향을 많이 받을 줄 알았습니다.
그렇다면 입자인 전자가 이중 슬릿을 통과했을 때 간섭무늬를 만드는게 정말 신기한 현상이네요
전자를 관측할 때도 편광필름을 사용해서 관측하나요?
잉어와붕어
23.01.01
중력은 질량이 클수록 강해집니다. 전자를 관측하는 것도 어렵지 않습니다. 전자는 전하를 띄고 있기 때문에 전기장을 이용하면 됩니다.
@초밥남
뽁뽁이아저씨
23.01.01
유감스럽게도 단일슬릿에서도 회절무늬가 나타납니다.

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