하이젠베르크

소개글

하이젠베르크 에 대한 보고서 자료입니다.

목차

◇ 서 론

▴ 하이젠베르크의 연혁
▴ 하이젠베르크의 업적

◇ 본 론

▴ 하이젠베르크에 관한 일화
▴ 주 요 이 론
- 양자역학
- 불확정성 원리
▴ 파급효과

◇ 결 론

본문내용

관에 개입할 여지가 없다."
아인슈타인은 양자역학이 지닌 비결정론적인 성격에 대해 무척 못마땅하게 생각했고(“신은 주사위를 던지지 않는다.”), 죽을 때까지 상보성원리를 주창한 보어와 양자역학의 유효성 문제를 두고 논쟁을 벌였다. 슈뢰딩거의 고양이는 이런 종류의 문제에 대한 한 보기이며〔그림〕, 주관의 객관에 대한 작용으로서 철학논쟁의 소재가 되기도 하였다.
양자적 상태에서는 상태함수의 중첩이 가능하다.
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불확정성원리 [uncertainty principle]
Uncertainty principle "principle of indeterminacy."
The more precisely the position is determined, the less precisely the momentum is known in this instant, and vice versa.
--Heisenberg, uncertainty paper, 1927
(하나에 대한 측정은 다른 것에 대한 측정에 영향을 준다. )
1927년 초 하이젠베르크는 감마선 현미경에 의한 사고실험을 통해서 불확정성원리라는 새로운 사고틀을 찾아냈다. 즉 우리는 한 전자의 위치를 더욱더 정확히 알기 위해서 더욱더 짧은 파장의 현미경을 써야 한다. 그러나 컴프톤 효과의 영향 때문에 우리는 그 전자의 운동량에 대해서는 그만큼 부정확한 값을 얻게 된다. 즉, 위치와 운동량은 아주 작은 범위 내에서 서로 불확실한 관계 내에 있게 되는 것이다.
고전역학에 의하면 전자의 위치와 운동량은 전자가 어떤 상태에 있든지 항상 동시 측정이 가능하다고 생각했다. 그 물리량의 측정값이 불확정하다는 것은 측정기술이 불충분하기 때문인 것으로 여겼다. 그러나 양자역학의 입장에서는 입자의 위치 x와 운동량 p는 동시에 확정된 값을 가질 수 없고, 쌍방의 불확정성 Δx와 Δp가 ΔxΔp≥ħ/2에 의해 서로 제약되어, 입자의 위치를 정하려고 하면 운동량이 확정되지 않고, 운동량을 정확히 측정하려 하면 위치가 불확정해진다.
이러한 견해는 1927년 하이젠베르크가 발견한 불확정성원리에 의해 정식화되었다. 이 원리의 기본 골격은 입자성을 특징짓는 위치의 확정성과 파동성을 특징짓는 파장의 확정성은 서로 제약을 받고 입자성과 파동성이 서로 공존한다는 것이다.
양자역학에서는 한 현상을 설명하는 데는 어느 범위 내에서는 입자의 측면에서 보고, 다른 범위 내에서는 파동의 측면에서 본다. 여러 물리적 양을 측정한 결과가 반드시 확정된 값을 가지는 것이 아니며, 서로 다른 여러 값이 각각 정해진 확률을 가지고 얻어진다는 것이다. 따라서 미시적 세계에서 입자의 위치와 운동량은 동시에 확실하게 결정되지 않고, 위치의 불확정성과 운동량의 불확정성에는 불확정성원리가 성립한다.
이 원리는 입자의 에너지 E와 그 에너지가 측정되는 상태의 계속시간 Δt에 관해서도 성립된다. 시간이 길어질수록 에너지를 정확하게 측정할 수 있지만 짧은 시간 동안만 존재하는 에너지를 측정하려고 하면 에너지의 불확정성 ΔE가 증가하여 ΔtΔE≥h/2π라는 관계가 성립된다. 이와 같이 서로 상대방의 측정값을 제약하는 물리량은 양자역학의 입장에서 볼 때 보편적인 것이다. 이런 의미에서 양자역학은 상보적으로 만들어진 이론이며, 고전역학과는 본질적으로 다른 상태개념의 규정과 시간적 변화의 법칙이라고 할 수 있다.
1925년 약관 23세의 한 청년, 하이젠베르크가 내놓은 <불확정성 원리>는 양자 역학에서 입자의 위치와 운동량, 에너지와 시간 등과 같은 한 쌍의 물리량에 대해서 그 '양자를 동시에 관측하여 정확하게 측정, 결정할 수 없다'는 내용으로 아인슈타인의 <양자역학>과 더불어 이전까지 굳건하게 믿어 왔던 뉴턴의 근대적 물리학 기초를 뒤흔드는 것이었다.
파급효과
절대적인 뉴턴 법칙의 붕괴
아인슈타인의 E=MC^2
정밀 과학의 붕괴
1924년 코펜하겐대학교에서 N.보어의 지도 아래 원자구조론을 검토하였는데, 관측에 관계되는 양(量)을 출발점으로 한다는 견지에서 원자의 복사(輻射)를 직접 주는 전이진동(轉移振動)의 계산규칙을 문제로 하여 그 법칙을 만들었다. 이는 양자역학(量子力學)의 시초가 되는 일이었고(1925), 얼마 후 체계적인 이론이 정리되어 행렬역학(行列力學)이 이루어졌다.
1926년 코펜하겐대학교 강사를 거쳐 이듬해에 라이프치히대학교 교수가 되었는데, 그 해에 실증적인 입장에서 선 현미경의 사고실험(思考實驗)을 고찰하여 불확정성관계(不確定性關係)를 제창, 양자량에서의 관측문제의 기초를 마련하였고 새로운 이론의 개념을 명확하게 하였다. 그 후 수소분자의 문제, 다체문제(多體問題), 강자성(强磁性)의 연구 등으로 나아가, 1929년 W.파울리와 함께 장(場)의 양자론을 발표하여 양자역학에 새로운 방향을 제시하였다.
1932년 원자핵 분야에서는 핵이 중성자와 양성자로 구성된다는 새로운 이론을 발표하였다. 우주선(宇宙線) 분석에서 중요한 공헌을 하였으며, 장(場)의 양자론의 한계를 논하는 등 양자론의 진보에서 항상 지도적 역할을 하였다. 불확정성원리의 연구와, 양자역학 창시의 업적으로 1932년 노벨물리학상을 받았다. 1941년 베를린대학 교수가 되었고, 카이저 빌헬름 연구소장을 겸하였는데, 제2차 세계대전 후 미군에 의하여 한때 영국으로 보내지기도 하였다. 1949년 귀국하여 괴팅겐의 막스플랑크 연구소로 들어갔고, 후에 소장이 되었다. 세계 각국에서 강의를 한 후 1958년 귀국, 뮌헨대학 교수가 되었다. 후기 연구로는 플라스마물리학·열핵반응 등이 있으며, 1953년 비선형이론(非線型理論)은 소립자의 통일이론을 지향하는 야심적인 것으로 주목을 끌었다.
◇ 결 론
지금까지 하이젠베르크를 살펴보면서 한 가지 지식에 대한 몰두도 좋을 수도 있지만, 좀더 넓은 지식과 안목을 바탕으로 한 창조적인 생각의 중요성을 볼 수 있었습니다. 또한, 과학의 있어서 과학자의 기본적인 자질 뿐만 아니라 사회의 지원의 중요성을 볼 수 있었고, 주위 환경의 중요성을 엿볼 수 있었습니다.

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