BBC 다큐멘터리 ATOM. 3부-1탄

ATOM 3부-1탄

2013년 1월 12일 토요일

오후 12:32

   

   

BBC 다큐멘터리. ATOM (원자)

제 3부 - 현실의 환영 ( 幻影 : Illusion )

JIM AL KHALILI ,핵물리학 교수, SURREY 대학교

   

오랜만입니다 ^^

드디어 BBC다큐멘터리 ATOM의 마지막 시리즈를 포스팅 하기 시작했네요

3부도 재미있게 봐 주세요~^^

   

   

자... 이제 선택하세요~!!

   

   

파란약을 선택하고 이 글을 읽지 않으면

지금껏 믿었던 익숙한 세상 속에서 살게 될 것이고...

   

빨간약을 먹고 이 글을 계속 읽으면

엄청나게 이상한 세상 속에서 진실을 찾게 될 것 입니다.

   

그럼......

이제 시작합니다.~~

   

   

   

1927년 캠브리지 대학교 수학과.

한 젊은이가 연구를 하고 있었습니다.

   

수줍고 숫기 없는 성격이었지만

놀라울 정도로 명석한 두뇌를 가진....

그의 이름은

   

폴 아드리언 모리스 디락

   

네!! 디락방정식의 그 디락 맞습니다.

   

음... 생각해보니 일반인들에게 디락은...

거의 알려지지 않은 이름이네요 ^^;

   

네!! 디락은 잘 알려진 이름은 아닙니다.

그런데...최근에 물리학자들에 의해

영국에서 가장 위대한 물리학자를 뽑았는데

뉴튼 다음으로 2위에 랭크 될 정도로

대단한 업적을 남겼습니다.

   

디락은... 뉴튼만큼 유명하진 않지만

위대한 물리학자로 뽑힐만한 자격이 있습니다.

   

모든 핵 물리학 개척자들이 그가 만든 이론을 따랐고

그의 혁신적인 사고와 대담함에 경악을 금치 못했습니다.

   

   

   

도대체 디락은...

무슨 일을 맡은 것일까요?

   

   

양자역학은 원자처럼 아주 작은 세계를 다루고,

상대성이론은 우주와 같은 매우 큰 세계를 다루기 때문에

둘 사이의 상관관계는 거의 없어 보입니다.

   

그리고 바로 떠오르는 의문!

이렇게 다른 이론을 왜 애써 통합하려고 하는가?

당연히 몇 가지 이유가 있지만...

디락이 가지고 있는 이유는 단순했습니다.

지금의 이론들이 마음에 들지 않아서... ㅋㅋㅋㅋㅋ

   

   

그래서 1925년경, 캠브리지에서

디락은 아인슈타인도 따라가기 힘들 정도로 천재적인 두뇌를

풀가동시킵니다.

   

그의 천재적 두뇌를 다해서 3년 동안이나 이 문제에 매달렸지만

아무런 진척이 없었습니다.

   

그런데 1928년 어느 저녁 놀라운 발견을 하게 됩니다.

   

상대성이론은 기존 원자에 관한 양자역학 방정식을 변형시켰고

양자역학은 상대성이론에서 블랙홀과 같은 특이점에 영향을 주고...

그렇게 서로 영향을 받으면서 기이한 형태로 변했습니다.

   

자연법칙은 아름다워야 한다는 디락의 믿음에 따사서

디락은 원자 내부와 우주를 설명하는

완전히 새로운 단 하나의 방정식을 만드는 데 집중했고

결국 그는 방정식을 만들 수 있었습니다.

   

   

그렇게 만들어진 디락의 방정식이 세상에 떠올랐습니다.

디락은 자신의 방정식에 확신이 있었습니다.

왜냐하면 수학적으로 너무나 아름다웠기 때문입니다.

   

   

   

지금부터 몇 줄은....

   

스킵하셔도 됩니다.

   

Comparison with the Pauli theory

See also: Pauli equation

The necessity of introducing half-integral spin goes back experimentally to the results of the Stern–Gerlach experiment. A beam of atoms is run through a strong inhomogeneous magnetic field, which then splits into N parts depending on the intrinsic angular momentum of the atoms. It was found that for silver atoms, the beam was split in two—the ground state therefore could not be integral, because even if the intrinsic angular momentum of the atoms were as small as possible, 1, the beam would be split into 3 parts, corresponding to atoms with L_z = −1, 0, +1. The conclusion is that silver atoms have net intrinsic angular momentum of ¹⁄₂. Pauli set up a theory which explained this splitting by introducing a two-component wave function and a corresponding correction term in the Hamiltonian, representing a semi-classical coupling of this wave function to an applied magnetic field, as so:

Here A and φ represent the electromagnetic field, and the three sigmas are the Pauli matrices. On squaring out the first term, a residual interaction with the magnetic field is found, along with the usual classical Hamiltonian of a charged particle interacting with an applied field:

This Hamiltonian is now a 2 × 2 matrix, so the Schrödinger equation based on it must use a two-component wave function. Pauli had introduced the 2 × 2 sigma matrices as purephenomenology— Dirac now had a theoretical argument that implied that spin was somehow the consequence of the marriage of quantum mechanics to relativity. On introducing the external electromagnetic 4-vector potential into the Dirac equation in a similar way, known as minimal coupling, it takes the form (in natural units)

   

원본 위치 <http://en.wikipedia.org/wiki/Dirac_equation>

   

그냥... 지금 긁어온 식의 마지막 부분과 영상의 식이 같다고

소개하고 싶었을 뿐입니다.

   

   

   

완벽한 수학적 아름다움을 지닌 디락의 방정식은

원자 구성입자가 어떤 속도로 운동을 하든지 상관 없이

설명 할 수 있습니다.

심지어 입자가 광속에 도달했다고 해도 설명 가능했습니다.

   

그런데 디락방정식을 자세히 들여다 보면 놀랄 것이 더 있었습니다.

   

디락은 이런 말을 남겼죠

   

내가 만든 방정식이 나보다 더 많은 것을 알고 있다.

   

그 중요한 사실은 다음과 같습니다.

   

   

우리가 살고 있는 우주 말고

또 다른 우주.........

   

뭔가 대박 흥미진진하지 않나요?

   

그리고 저는 꼭 이럴 때 한번씩 끊어서 가곤 하죠 ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ

   

저를 너무 미워하지 마세요 ㅜ.ㅜ

   

그럼 3부 2탄 들고 다시 나타나겠습니다~~^^   

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