[현대과학] 양자역학과 파동방정식
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- 목차
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양자이론 전성시대
양자역학의 손과 발 파동방정식
파동역학으로 풀린 조화진동자의 수소 문제
깨끗하게 해결된 제만 효과와 쉬타르크 효과
양자 역학의 발전
양자장론의 발전
- 본문내용
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양자이론 전성시대
슈뢰딩거가 제시한 파동역학은 고전역학의 중요한 문제를 비롯해 수소원자의 에너지 문제를 풀어나갔다. 그 후 원자 이론에서 가장 관심을 끌던 제만 효과와 쉬타르크 효과도 해결했다. 그러면서 양자역학은 화학결합의 원리를 설명하고 양자장 이론으로 성장하면서 전성시대를 이뤘다.
1926년 1월 27일에 베를린에서 발간되던 학술지 ‘물리학 연보’는 취리히 대학의 이론물리학 교수인 슈뢰딩거가 제출한 논문 한편을 받았다. 같은 해 3월 13일에 ‘물리학 연보’에 실린 그 논문의 제목은 ‘고유값 문제로서의 양자화 제1부’였다. 슈뢰딩거는 이후 ‘고유값 문제로서의 양자화 제4부’를 비롯한 일련의 논문들을 통해, 지금 우리가 ‘파동역학’이라고 부르는 새로운 이론을 전 세계의 물리학자들에게 널리 알렸다. 이 이론은 1925년에 선보였던 하이젠베르크, 보른, 요르단의 ‘행렬역학’과 함께 이른바 ‘양자역학’의 가장 중요한 형식 중 하나가 됐다.
양자역학의 손과 발 파동방정식
슈뢰딩거가 1933년 노벨물리학상을 받게 된 가장 큰 업적은 1925년 겨울 두주 동안의 크리스마스 휴가 때 이루어졌다. 슈뢰딩거는 밤잠도 제대로 안자고 담배연기 가득한 방 안에서 쉴새없이 논문을 써나갔다. 물론 이미 오랫동안 정리해 온 연구노트가 있었기 때문에 논문을 써나가는 작업은 순조로왔다. 이 연구노트의 발단은 취리히 대학에서 슈뢰딩거가 발표했던 한 강연이었다.
1924년 프랑스의 드브로이는 보어의 원자모형을 설명하기 위해 모든 물질은 파동이며, 그 파장은 운동량에 반비례한다는 물질파 가설을 박사학위논문으로 제출했다. 아인슈타인을 통해 이 논문을 입수한 슈뢰딩거는 이 새로운 가설을 취리히 대학의 한 콜로키움에서 다른 물리학자들에게 소개했다. 강연을 듣고 있던 드바이가 대뜸 질문했다. “물질이 모두 파동이라면, 그 파동을 기술하는 파동방정식은 뭐죠?” 파동방정식이 없는 파동은 마치 야구장도 야구선수도 없는 허허벌판에 덩그러니 놓여 있는 야구공 마냥 막연한 것임을 당시의 물리학자들은 잘 알고 있었다. “저도 물론 그 생각을 했습니다. 지금 어느 정도 생각에 가닥이 잡히고 있습니다. 곧 그 결과를 발표하겠습니다”라고 슈뢰딩거는 대답했다. 그 뒤 몇달이 채 지나지 않아 ‘파동역학’이라는 새로운 역학이론의 전체 틀이 발표됐던 것이다.
그런데 도대체 ‘고유값 문제로서의 양자화’란 무엇일까.
- 참고문헌
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http://myhome.hananet.net/~ugha/unm/force/force5.htm
http://pia.new21.org/quantum.htm
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