연아카데미 과학탐구 · 초신성 연논술 자료집
양자역학 세 걸음
고전물리가 무너진 자리에서 출발해, 원자의 속살을 지나, 오늘 우리가 쓰는 기계와 아직 끝나지 않은 논쟁까지 — 24장으로 걷습니다.
한 장씩 따로 읽습니다. 다 읽은 장은 ✓ 표시가 남고, 왼쪽 목차에서 언제든 오갈 수 있습니다.
1중2~중3
첫걸음 — 양자가 왜 필요했나
1900년 무렵, 물리학자들은 자연을 거의 다 설명했다고 믿었습니다. 그런데 설명되지 않는 것이 몇 가지 남아 있었고 — 그 몇 가지가 물리학 전체를 무너뜨렸습니다. 첫걸음은 그 무너짐의 현장을 차례로 걷습니다.
- 1빛은 알갱이일까, 물결일까이중슬릿 실험
- 2뜨거운 쇠는 왜 색이 변할까흑체복사와 플랑크의 양자 가설
- 3빛을 쬐면 왜 전자가 튀어나올까광전효과와 아인슈타인
- 4전자는 왜 아무 궤도나 못 돌까보어의 원자모형
- 5전자도 물결을 그린다드브로이의 물질파
- 6위치와 속도를 동시에 알 수 없다하이젠베르크의 불확정성 원리
- 7전자는 정확히 어디 있을까슈뢰딩거의 파동함수
- 8동시에 여럿일 수 있다중첩·얽힘·터널링
2중3~고1
둘째 걸음 — 양자를 다루는 법
첫걸음에서 우리는 «무엇이 이상한가»를 보았습니다. 둘째 걸음은 그 이상함을 다루는 연장을 손에 쥡니다. 파동함수를 실제로 읽고, 전자를 상자에 가둬 보고, 왜 주기율표가 그 모양인지까지 갑니다.
- 1파동함수를 읽는 법|ψ|²이 말하는 것
- 2상자 속 전자왜 에너지가 띄엄띄엄한가
- 3벽을 넘지 않고 지나간다터널링을 수로 다루기
- 4전자의 또 다른 성질스핀
- 5두 전자는 같은 자리에 못 앉는다파울리 배타원리
- 6주기율표가 왜 그 모양인가오비탈 채우기
- 7원자가 빛을 내는 법에너지 준위와 스펙트럼
- 8양자수 넷 — 전자의 주소n, l, m, s
3고1~고2
셋째 걸음 — 양자가 세상을 바꾼 자리
양자역학은 «작고 이상한 세계의 철학»으로 남지 않았습니다. 지금 이 글을 보고 있는 화면, 그 안의 반도체, 병원의 MRI, 그리고 앞으로 올 양자컴퓨터까지 — 모두 첫걸음·둘째 걸음에서 배운 것 위에 서 있습니다. 셋째 걸음은 그 자리를 하나씩 찾아가고, 마지막에는 아직 끝나지 않은 논쟁으로 돌아옵니다.
- 1반도체는 왜 반쪽만 통하나에너지 띠와 띠틈
- 2트랜지스터 — 세상을 바꾼 스위치p-n 접합과 증폭
- 3레이저 — 빛을 줄 세우다유도방출
- 4MRI — 스핀으로 몸속을 보다핵자기공명
- 5양자컴퓨터 — 큐비트는 무엇이 다른가중첩과 얽힘을 계산에 쓰다
- 6양자암호 — 엿들으면 들킨다BB84와 측정의 흔적
- 7벨 부등식 — 논쟁을 실험으로EPR에서 2022년 노벨상까지
- 8아직 끝나지 않았다해석 논쟁
🔗 함께 보기
📝 문제지 100문항 (첫걸음 범위) — 답안 사진을 올리면 정답이 열립니다
📖 이야기로 읽는 양자역학 (첫걸음 8장)
💭 읽고 생각하기 — 관측자와 실재