하이젠베르크 불확정성 원리
하이젠베르크의 불확정성 원리는 비교적 진술하기 쉽고 간단한 아이디어를 가지고 있습니다. 고전 물리학이라고도 하는 전통적인 뉴턴 물리학에서는 시스템에 있는 모든 입자의 초기 위치와 운동량(질량 및 속도)을 알면 이들의 상호 작용을 계산하고 어떻게 동작할지 예측할 수 있다고 믿었습니다. 이 입자들 사이의 상호 작용을 정확하게 설명하는 방법을 안다면 이것은 맞는 것처럼 보이지만 사실 우리는 모든 입자의 위치와 운동량을 알고 있다는 매우 강력한 가정에서 출발합니다.
불확정성 원리에 따르면 입자의 위치나 운동량(따라서 속도)을 절대적으로 정확하게 알 수는 없습니다. 이것은 이러한 값을 측정하기 위해 결국 값을 변경하기 때문에 발생합니다. 이것은 측정의 문제가 아니라 양자 물리학과 입자의 성질의 문제입니다. 불확정성 원리는 다음 공식을 사용하여 동일화됩니다.
여기서 Δx는 위치의 불확실성이고 Δp는 입자의 운동량에 대한 불확실성입니다.
더 잘 이해하려면 고전 역학에 따라 입자의 위치를 알아야 할 때 이 물체의 속도와 한 지점에서 다른 지점까지 걸리는 시간이라는 두 가지 변수가 필요합니다. 그래야만 그 위치를 정의할 수 있습니다. 이제 아원자 입자에 관해서는 이 규모에서 문제가 무작위적이고 불확실한 방식으로 행동하기 때문에 2가지 정보 중 어느 것도 확신할 수 없습니다! 다시 말해서, 입자의 상태를 정의하려면 다른 것을 정의하기 위해 두 개의 서로 다른 정보가 필요하다는 것을 알고 있습니다. 하위 입자의 위치를 잘 정의할 수 있다면 속도를 확실히 알지 못합니다. 반대로 다음 영상을 보시면 더 명확하게 알 수 있으니 확인해보세요! (자막을 켜세요!!!)
요약하자면! 이 개념을 명확하게 하기 위해 매우 긴 현의 끝을 잡고 리드미컬하게 위아래로 흔들어 웨이브를 생성한다고 상상해 보십시오. 누군가가 '파도가 정확히 어디에 있습니까?'라고 묻는다면 당신은 그 사람이 미쳤다고 생각할 것입니다. 파도는 정확히 어디에도 없습니다. 로프 자체의 45m 이상의 강모로 분포한다. 하지만 그 사람이 파장이 얼마냐고 묻는다면 당신은 보다 일관된 대답을 제공할 수 있습니다. 약 7미터입니다. 물론 파도의 위치가 적절하고 파장이 적절하게 정의되어 있는 중간 경우를 스케치할 수 있지만 여기에는 피할 수 없는 딜레마가 있습니다. 이 파동의 위치가 더 정확할수록 파장은 덜 정확하고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 이것은 물론 모든 파동 현상에 적용되며, 따라서 특히 양자 역학의 파동 함수에 적용됩니다. 이제 Ψ의 파장은 드 브로이 공식에 의해 입자의 운동량과 관련이 있습니다.
여기서 Δx는 위치의 불확실성이고 Δp는 입자의 운동량에 대한 불확실성입니다.