양자역학

전자가 발견된 것은 100여 년 전인 1897년이라는 사실은 알기 어렵다. 예기치 않았던 것은 전자 발견자인 톰슨 씨의 발언에 의해 설명되고 있다. 그는 말했다. 훨씬 후에 강연회에 출석하고 있었다 저명한 물리학자로부터 나는 그들의 발목을 잡았다고 말했습니다. 중성자는 1932년까지 발견되지 않았으므로 양자론의 시작을 1859년까지 거슬러 올라가는 것은 이 배경에 있다. 1859년 구스타프 키르히호프는 흑체복사에 관한 정리를 증명했다. 검은 물체는 그 물체에 쏟아지는 에너지를 모두 흡수해 빛을 반사하지 않아 관찰자가 검게 보인다. 흑체도 완벽한 이미터이며, 키르히호프는 방출되는 에너지가 온도와 방출되는 에너지의 주파수에만 의존하는 것을 증명했다. 그는 물리학자들에게 JJ의 기능을 찾으려고 도전했다. 1879년 조셉 스테판은 실험적 근거에 근거하여 뜨거운 몸에서 방출되는 에너지의 합이 온도의 제곱에 비례한다고 제안했습니다. 스테판이 말한 일반론으로는, 이것은 잘못이다. 1884년에 루트비히 볼츠만이 흑체방사에 대해서도 같은 결론을 내렸는데, 이번에는 열역학과 맥스웰의 전자이론을 이용한 이론적 고찰 때문이다. 그 결과는 현재 스테판 볼트만의 법칙으로 알려져 있지만 특정 파장의 질문에 답하는 것이 아니기 때문에 키르히호프의 도전에 완전히 답하지는 않습니다. 1896년 빌헬름 빈은 키르히호프 문제의 해결책을 제안했다. 그러나 그의 용액은 작은 파장 값의 실험적 관측 결과와 밀접하게 일치하나 루벤스와 카르바움에 의해 원적외선으로 분해되는 것으로 나타났다.하이델베르크의 키르히호프는 베를린으로 이주했다. 볼츠만은 하이델베르크에서 의자를 권했으나 거절당했다. 그 의자는 헤르츠에게 제공됐고 헤르츠도 제의를 거절하자 플랑크로 다시 제공됐고 그는 받아들였다. 루벤스는 1900년 10월 플랑크를 방문해 그 결과를 그에게 설명했다.

루벤스가 플랑크의 집을 떠난 지 몇 시간 이내에 플랑크는 키르히호프의 함수의 올바른 공식을 추측했다. 이 추측은 모든 파장의 실험적 증거에 매우 적합했으나 플랑크는 이에 만족하지 않고 공식적인 이론적 도출을 시도했다. 이를 실현하기 위해 그는 전체 에너지가 구분되지 않는 에너지 요소로 구성돼 있다고 가정하는 전대미문의 단계를 밟았다.그것은 에너지량이다. 그는 이렇게 썼다. 이 가설이 자연계에서 실현되고 있는지는 경험을 통해 증명될 것이다. 플랑크 자신은 볼츠만의 통계 기법을 평가했지만 플랑크의 접근법은 근본적으로 달랐다. 그러나 현재는 실험에서 일탈했으며 실험적 근거가 없는 가설에 근거하고 있다. 플랑크는 1918년의 노벨 물리학상을 수상했다. 1901년, 리치와 레비는 절대미분계산을 발표했다. 1869년에 크리스토펠이 공변이화를 발견함에 따라 리치는 텐서 해석의 이론을 리먼의 앤차원 공간까지 확장했다. 그들의 정의는 텐서의 가장 일반적인 공식을 제공하는 것으로 생각되었다. 이 연구는 양자론을 염두에 두고 이뤄진 것이 아니라 물리이론을 구체화하는 데 필요한 수학이 제때 나타났다. 1905년 아인슈타인은 광전 효과를 조사했다. 광전 효과는 빛의 작용에 의해 특정 금속이나 반도체에서 전자가 방출되는 것입니다. 빛의 전자이론은 실험적 증거와 상반되는 결과를 가져온다. 아인슈타인은 어려운 문제를 풀기 위해 빛의 양자론을 제안했고 플랑크의 이론이 빛의 양자 가설을 암암리에 이용하고 있음을 알게 됐다. 1906년까지 아인슈타인은 양자 재료 발진기에 에너지 변화가 일어날 것으로 정확하게 추측했다. 아인슈타인은 1922년 광전효과에 관한 연구에서 1921년에 노벨 물리학상을 수상했습니다. 1913년, 닐스 보어는 수소 원자에 관한 혁명적인 논문을 썼다. 그는 스펙트럼 선의 주요한 법칙을 발견했다. 이 작품으로 보어는 1922년 노벨 물리학상을 받았다. 아서 콤프턴은 1923년 전자에서 광자를 산란시키기 위해 상대론적 운동학을 이끌어냈다. 그러나, 새로운 양자론에는 많은 유력 물리학자에게 큰 불안을 준 개념이 있었다. 아인슈타인은 특히 물리학에 들어온 우연의 요소를 걱정했다. 실제로 러더퍼드는 1900년 방사성 붕괴를 논의할 때 자발적인 효과를 가져왔다. 1924년 아인슈타인은 이렇게 썼다. 그러므로 이제 두 개의 빛의 이론이 모두 필수적이며 이론물리학자의 20년에 걸친 많은 노력에도 불구하고 논리적인 연결고리가 없음을 인정해야 합니다.1924년 보어, 크레이머, 슬레이터는 빛과 광자를 부정하는 물질과의 상호작용에 대해 중요한 이론적 제안을 실시했다. 제안은 잘못된 방향으로 가고 있었지만 그들은 중요한 실험 작업을 자극했다. 보어는 작품에서 몇 가지 모순점을 언급했다. 에너지 변화가 연속적이고 불연속적인 것, 즉 양자량에 의한 변화가 있을 경우 에너지를 어떻게 보존할 수 있는가. 전자는 방사선을 방출해야 하는 시기를 어떻게 파악하고 있는것이다.아인슈타인은 패러독스에 당황했고 파울리는 얼른 보어에게 자신의 이론을 믿지 않겠다고 했다. 새로운 실험적 연구에 의해서, 전자의 신뢰에 대한 저항은 곧바로 중단되었다. 역설을 해결할 다른 방법을 찾아야 했다.이 단계까지는 유클리드 공간에 양자론이 확립되고 직선운동량과 각운동량의 데카르트텐서가 이용되었다. 그러나 양자론은 새로운 시대로 접어들고 있었다. 1924년에는 다른 기초논문이 발표되었다. 이 글은 사티엔드라 간호사들에 의해 쓰여졌고 심페리에 의해 출판을 거부당했다. 그 후, 보즈는 아인슈타인에게 원고를 보냈고, 아인슈타인은 곧 보즈 작품의 중요성을 깨닫고 출판을 준비하였다. 보즈는 미쓰코에게 다른 상태를 제안했다. 그는 또 광자의 수를 보존하지 말 것도 제안했다. 보즈는 입자의 통계적 독립성이 아니라 입자를 세포에 넣어라 세포의 통계적 독립성에 대해 이야기했습니다 시간이 흐르자 보즈가 이 모든 면에서 옳았음을 알게 되었다.일은 기본적으로 중요한 보즈의 일과 거의 동시에 진행되고 있던 보즈의 일이기도 했다. 루이 드 블로글리의 박사 논문은 빛의 입자파 이중성을 모든 입자, 특히 전자로까지 확대했다. 1926년 슈뢰딩거는 수소원자 방정식을 보여주는 논문을 발표해 파동역학의 탄생을 예고했다. 그는 각 동적 변수에 관련된 연산자를 도입했다.1926년에는 플랑크의 법칙이 26년 만에 완전히 풀렸다. 디락에 의해 해결되었습니다. 1926년에 태어나 전통적인 물리학의 인과관계를 포기하였다. 충돌에 대해서 본은 다음과 같이 쓰고 있습니다. 충돌 후 상태가 어떻게 됩니까? 라는 질문에 대한 답변을 얻을 수 없습니다. 다만 충돌의 영향 가능성은 어느 정도인가라는 질문에 대해서만이다. 우리의 양자역학 관점에서는 개별 사상에서 충돌의 영향을 인과적으로 고정하는 양은 존재하지 않는다. 하이젠베르크는 1925년 양자역학에 관한 최초의 논문을 쓰고 2년 뒤 불확실성의 원칙을 밝혔다. 입자의 위치를 측정하는 과정은 입자의 운동량을 어지럽힌다고 하며 위치의 불확실성, 운동량의 불확실성이다. 하이젠베르크는 이라고 말하고 있다.엄밀한 인과관계의 무효성은 필요하며 일관되게 가능한 것만은 아니다.하이젠베르크의 연구는 50년 전 케일리의 연구에 의해 가능해진 행렬법을 사용했다. 사실 하이젠베르크의 연구에서 파생된 라이벌 매트릭스 역학과 슈뢰딩거의 연구에서 파생된 파동역학이 이제 경기장에 들어왔다. 이것들은, 약 25년 후에 그의 의해서 필요한 수학이 개발될 때까지, 적절히 등가인 것이 나타나지 않았다.보어는 1927년에도 시공좌표와 인과관계는 보완적이라고 했다. 파울리는 보즈에 의해 제안된 주의 하나인 스핀이 1901년의 리치와 레비 시비타의 작품에서는 커버되지 않는 새로운 유형의 텐서에 해당한다는 것을 알았다. 그러나, 이 수학은, 1913년에 훨씬 일반적인 조사의 일환으로서 스피너를 도입한 일라이·카르탄에 의해 예측되고 있었다.딜락은 1928년 특수상대성 변환인 로렌츠 군 아래에서 불변의 형태로 양자론을 표현하는 문제의 첫 답을 내놓았다. 그는 연산자대수의 관점에서 달랑베르의 파동방정식을 표현했다.불확실성의 원칙이 모든 사람에게 받아들여진 것은 아니다. 그것의 가장 솔직한 반대자는 아인슈타인이었다. 1930년 닐스보어가 함께 참석한 회의에서 그는 닐스보어에 대한 도전을 고안했다. 아인슈타인은 한쪽에 시계가 달린 방사선으로 가득 찬 상자를 제안했다. 이 시계는 셔터를 열어 1광자를 놓치도록 설계됐다. 잠시 후 다시 상자의 무게를 재면 광자에너지와 탈출시간을 모두 임의의 정밀도로 측정할 수 있다. 물론 이는 실제 실험이 아니라 그냥 사고 실험이다. 닐스보어는 불확실성의 원리에 대한 아인슈타인의 도전 이후 불행한 밤을 보냈고, 아인슈타인은 행복한 밤을 보냈다고 전해진다. 하지만 닐스보어는 최종 승리를 거뒀고 다음 날 해결책을 찾았다. 질량은 박스 밑에 보정중량을 매달아 측정합니다. 이로 인해 박스에 운동량이 주어져 위치 측정에 오차가 발생합니다. 상대성에 따르면 시간은 절대적이지 않으며 상자 위치의 오차는 시간 측정 오차로 변환됩니다. 아인슈타인은 불확실성의 원칙에 결코 만족하지 않았지만 보어의 설명 이후 오히려 마지못해 받아들일 수밖에 없었다.1932년 폰 노이만은 양자론을 확고한 이론적 기초에 두었다. 초기의 연구의 몇 가지는 수학적 엄격함이 부족했지만, 폰·노이만은 이론 전체를 연산자 대수의 설정에 적용시켰다.