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질문 슈뢰딩거의 고양이, 불확정성 원리, 상대성이론(일반)에 대해
비공개 조회수 2,809 작성일2016.09.24
안녕하세요 물리에 관심이 많은 중학교 1학년인데요 제가 슈뢰딩거의 고양이, 불확정성 원리, 상대성이론(일반) 이 3가지에 대한 책을 몆십번이고 읽어보았는데 너무 수준이 어렵더라고요.... 아무리 읽어도 이해가 안되는데  혹시 알기 쉽게 이해하기 쉽게 알려주실수는 없나요?그리고 추가로 e^iπ+1=0 이게왜 세상에서 가장 아름다운 수학공식인지도 알려주세요 (알기쉽게!)
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마리모
중수
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우선 e^iπ+1=0 는 자연로그의 밑인 e , 원주율, 덧셈에 대한 항등원 0, 곱셈에 대한 항등원 1, 허수 i 가 모두 나와서 세상에서 가장 아름다운 수학공식이래요.

 

원주율은 원주의 길이와 그 지름의 비예요. 이건 6학년 때 나오니까....

 

로그란 대수()라고도 한대요. a가 1이 아닌 양수일 때, x,y 사이에 x=ay의 관계가 있으면, y를 a를 밑으로 하는 x의 로그라고 하고 logax라고 나타낸대요. 그리고 자연로그는 실수() e를 밑으로 하는 로그라네요. 실수(數)는 유리수와 무리수를 통틀어 실수(數)라고 한다네요.

 

 

항등원을 찾아봤더니 저도 모르겠어요ㅜㅜ

집합 S가 연산 ∘에 대해 닫혀있고, 임의의 a ∈ S에 대해 a ∘ e = e ∘ a = a, e ∈ S 가 성립할 때, e를 연산 ∘에 대한 항등원이라고 한다. 항등원은 집합위에 연산이 정의되고 모든 원소에 대해서 존재해야 한다.

[네이버 지식백과] 항등원과 역원 (통합논술 개념어 사전, 2007. 12. 15., 청서출판)

우선 집합이 나오길래 찾아봤더니 어떤 조건에 따라 결정되는 요소의 모임을 말하며, 그 요소를 집합의 원소래요.  또 연산은 어떤 집합의 원소 사이에 일정한 조작을 적용하여 다른 원소를 이끌어 내는 것을 말하며, 기본법칙으로는 교환법칙·결합법칙·배분법칙이 있다고 나와요.

자세한 설명은 저도 잘 몰라서...죄송해요 ㅜㅜ

대신 덧셈에 대한 항등원은 없어요. 마찬가지로 곱셈에 대한 항등원은 1이라네요.(그래서 덧셈에 대한 항등원은 0)

 

 

허수란, 실수가 아닌 복소수래요. 또 복소수를 몰라요. 찾아봤더니 실수랑 허수의 합이래요(이런;;)다행히 그 밑에 제곱하여 -1이 되는 수를 허수단위라 하고 기호로 i와 같이 나타낸다라고 나와있어요.

 

또 슈뢰딩거의 고양이는...

 

슈뢰딩거의 고양이는 슈뢰딩거가 양자역학의 불완전함을 증명해 보이려고 고안한 사고 실험입니다. 고양이가 상자 속에 갇혀 있습니다. 이 상자에는 방사성 핵이 들어 있는 기계와 독가스가 들어 있는 통이 연결되어 있습니다. 실험을 시작할 때 한 시간 안에 핵이 붕괴할 확률을 50%가 되도록 조정합니다. 만약 핵이 붕괴하면 독가스가 방출되어 고양이가 죽습니다. 슈뢰딩거는 이 상황에서 파동함수의 표현이 고양이가 살아 있는 상태와 죽은 상태의 결합으로 나타나는 것을 비판하며 "죽었으며 동시에 살아 있는 고양이"는 실제로 존재하지 않는다는 사실에서 양자역학이 불완전하며 현실적이지 않다고 생각했습니다. 고양이는 반드시 살아 있거나 죽은 상태여야 하기 때문에(그 둘 사이의 어디쯤이 아닌), 양성자 역시 붕괴했거나 붕괴하지 않았거나 둘 중 하나라는 것이지요.

[네이버 지식백과] 슈뢰딩거의 고양이 [Schrödinger's Cat] (슈뢰딩거의 고양이, 2009. 1. 20., 도서출판 들녘)

 

슈뢰딩거의 고양이가 든 상자는 아직도 물리학자들이 자신의 이론이 세계를 올바르게 기술하고 있는지 확인하고 싶을 때마다 다시 등장한다고 합니다.

 

전자를 관찰할 수 있는 현미경이 있다고 가정해 볼까요? 이 현미경으로 전자를 관측하기 위해서는 전자에 충돌한 빛이 현미경으로 들어와야 하죠. 전자의 위치를 정확하게 측정하기 위해서는 파장이 짧아서 에너지가 큰 빛을 사용해야 합니다. 이런 빛으로는 전자의 위치를 작은 오차로 측정할 수 있지만, 측정 과정에서 전자의 운동량을 크게 변화시킵니다. 반대로 운동량의 변화를 최소로 하여 운동량의 오차를 줄이려고 하면, 빛의 긴 파장 때문에 위치에 오차가 커질 수밖에 없습니다. 따라서 위치와 운동량을 동시에 정확하게 측정하는 것이 불가능하다는 것이죠.(네이버캐스트 출처)

 

그러나 이러한 설명은 불확정성의 원리를 입자의 기본 성질이 아니라 측정 과정 때문에 나타나는 효과라고 생각하게 하기 쉽습니다. 불확정성 원리는 측정 때문에 생기는 것이 아니라, 측정하고자 하는 입자 자체가 가지고 있는 물리적 성질에 원인을 둡니다.

 

상대성 이론은 특수상대성이론과 일반 상대성 이론이 있습니다.  핵심은 모든 물리법칙은 관측하는 사람의 상태와 무관하게 같다’라는 것으로서, 즉 정지한 상태의 관찰자건, 등속 혹은 가속도로 운동하는 상태의 관찰자건, 동일한 물리법칙이 적용된다는 점을 보여준다. 

저도 이해불가한, 위대한 이 이론에 대해 저가 설명해드릴 수 있는 하나는 '상대성'이론이라고 '상대적인'이론은 아니라는 겁니다.
 

 

2016.09.24.

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  • 출처

    네이버 지식백과

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