고체물리학 - Solid-state physics고체물리학은 양자역학, 결정학, 전자석학, 야금학 등의 방법을 통해 단단한 물질, 즉 고체를 연구하는 학문이다. 응축물리학의 가장 큰 분야다. 고체물리학은 고형물질의 대규모 성질이 원자규모 성질에 의해 어떻게 발생하는지를 연구한다. 그러므로 고체 상태의 물리학은 물질 과학의 이론적 기초를 형성한다. 트랜지스터와 반도체 기술 등 직접 응용 분야도 갖추고 있다. 배경고형 물질은 빽빽하게 채워진 원자로부터 형성되는데, 이 원자는 격렬하게 상호작용을 한다. 이러한 상호작용은 고체의 기계적 특성(예: 경도와 탄성), 열, 전기, 자기 및 광학적 특성을 생성한다. 원자는 관련된 물질과 그것이 형성된 조건에 따라 규칙적인 기하학적 패턴(금속과 일반 물 얼음을 포함하는 ..
응축 물질 물리학 - Condensed matter physics응축물리학은 물질의 거시적이고 미시적인 물리적 특성을 다루는 물리 분야다. 특히 그것은 시스템의 구성 요소 수가 극도로 크고 구성 요소들 간의 상호작용이 강할 때마다 나타나는 "응축" 단계와 관련이 있다. 응축 단계의 가장 익숙한 예는 고체와 액체인데, 이는 원자 사이의 전자기력에서 발생한다. 응축물리학자들은 물리적 법칙을 이용하여 이러한 단계의 행동을 이해하려고 한다. 특히 양자역학, 전자기학, 통계역학의 법칙이 그것이다. 보다 이국적인 응축 페이즈로는 저온에서 특정 물질에 의해 나타나는 초전도 페이즈, 원자의 결정 격자 위에 있는 스핀들의 강자성과 반초자성 페이즈, 그리고 초인종 원자 시스템에서 발견되는 보세-아인슈타인 응축 페이즈 등이..
양자화 - Quantization수학과 디지털 신호 처리에서 정량화는 큰 집합(종종 연속 집합)에서 작은 집합(카운트 가능)으로 입력 값을 출력값으로 매핑하는 과정으로, 종종 유한한 수의 원소를 가지고 있다. 반올림과 절단은 양자화 과정의 대표적인 예다. 디지털 형태로 신호를 나타내는 과정은 보통 반올림과 같기 때문에 양자화는 거의 모든 디지털 신호 처리에 어느 정도 관여한다. 양자화는 또한 본질적으로 모든 손실 압축 알고리즘의 핵심을 형성한다. 입력값과 양자화된 값 사이의 차이(반올림 오류 등)를 양자화 오류라고 한다. 양자화를 수행하는 장치나 알고리즘 함수를 양자화기라고 한다. 아날로그-디지털 변환기는 정량기의 예다. 수학적 특성정량화는 다대일 매핑이기 때문에 본질적으로 비선형적이고 불가역적인 과정이..
광전 효과에 대한 아인슈타인의 설명1905년 알버트 아인슈타인은 빛의 파동 이론이 설명하지 못한 실험인 광전 효과에 대한 설명을 제공했다. 그는 입자 특성을 가진 빛 에너지의 퀀타인 광자의 존재를 가정하여 그렇게 했다. 광전 효과에서 특정 금속의 빛을 비추면 회로에 전류가 흐르게 되는 것이 관찰되었다. 아마도, 그 빛은 금속의 전자를 두드려 전류를 흐르게 하고 있었다. 그러나 칼륨의 경우를 예로 들자면, 희미한 푸른 빛이 전류를 일으키기에 충분하지만, 당시의 기술로 이용할 수 있는 가장 강하고 밝은 붉은 빛조차도 전혀 전류를 일으키지 않는 것이 관찰되었다. 고전적인 빛과 물질의 이론에 따르면, 광파의 강도나 진폭은 그 밝기에 비례했다: 밝은 빛은 큰 전류를 만들기에 충분히 강했어야 했다. 하지만, 이상하..
파동-입자 이중설 - Wave–particle duality파동-입자 이중성은 양자역학에서 모든 입자나 양자 실체를 입자나 파동 중 하나로 설명할 수 있는 개념이다. 고전적인 개념인 "입자"나 "파동"이 양자 척도 물체의 행동을 완전히 묘사할 수 없는 것을 표현한다. 알버트 아인슈타인은 이렇게 말했다. 우리가 때로는 하나의 이론을 사용하고 때로는 다른 이론을 사용해야 하는 반면, 때로는 둘 중 하나를 사용해야 하는 것처럼 보인다. 우리는 새로운 종류의 어려움에 직면해 있다. 우리는 현실에 대한 두 가지 모순된 그림을 가지고 있다. 두 그림 모두 빛의 현상을 완전히 설명하지는 않지만, 함께 한다. 맥스 플랑크, 알버트 아인슈타인, 루이 드 브로글리, 아서 콤프턴, 닐스 보어 등의 연구를 통해 현재의 과학 ..
양자 얽힘의 의미얽힌 시스템은 양자 상태를 그것의 지역 구성 요소들의 상태의 산물로 간주할 수 없는 것으로 정의된다. 즉, 그것들은 개별 입자가 아니라 불가분의 전체다. 얽힘에서 한 구성 요소는 다른 구성 요소를 고려하지 않고 완전히 설명할 수 없다. 복합 시스템의 상태는 항상 지역 구성 요소 상태의 생산물의 합 또는 중첩으로 표현 가능하다. 이 합이 반드시 두 개 이상의 용어를 갖는다면 얽혀 있다. 양자 시스템은 다양한 형태의 상호작용을 통해 얽힐 수 있다. 실험 목적으로 관여할 수 있는 몇 가지 방법은 아래 방법을 참조하십시오. 얽힘은 예를 들어 측정 시 환경과의 상호작용을 통해 얽힌 입자가 제거될 때 깨진다. 얽힘의 예로서 아원자 입자는 얽힌 한 쌍의 다른 입자로 분해된다. 부패사건은 다양한 보존법..
양자 얽힘 - Quantum entanglement양자 얽힘이란 한 쌍이나 한 무리의 입자가 생성되거나 상호 작용하거나 공간 근접성을 공유할 때 입자가 큰 거리로 분리되는 경우를 포함하여, 쌍이나 무리의 각 입자의 양자 상태를 다른 입자의 상태와 독립적으로 설명할 수 없는 방식으로 발생하는 물리적 현상을 말한다. 양자 얽힘의 주제는 고전과 양자 물리학의 격차의 핵심이다. 얽힘은 고전 역학이 결여된 양자 역학의 주요 특징이다. 뒤엉킨 입자에 대해 수행되는 위치, 운동량, 스핀, 양극화 등의 물리적 성질의 측정은 완벽하게 상관관계가 있는 것으로 확인된다. 예를 들어, 한 쌍의 얽힌 입자가 생성되어 총 스핀이 0이라고 알려지고, 한 입자가 첫 번째 축에서 시계방향으로 회전하는 것으로 밝혀지면, 같은 축에서 측..
양자 컴퓨터 -quantum computer양자컴퓨팅은 중첩과 얽힘과 같은 양자-기계적 현상을 사용하여 연산을 수행하는 것이다. 양자 계산을 수행하는 컴퓨터를 양자 컴퓨터라고 한다. 양자 컴퓨터는 (RSA 암호화의 기초가 되는) 정수 인자화 같은 특정한 연산 문제를 고전적인 컴퓨터보다 상당히 빨리 해결할 수 있다고 여겨진다. 양자 컴퓨팅 연구는 양자 정보 과학의 하위 분야다. 양자컴퓨팅은 1980년대 초 물리학자 폴 베니오프가 튜링 머신의 양자역학 모델을 제안하면서 시작됐다. 후에 리처드 파인만과 유리 마닌은 양자 컴퓨터가 고전적인 컴퓨터가 할 수 없는 것들을 시뮬레이션 할 수 있는 잠재력을 가지고 있다고 제안했다. 1994년에 Peter Shor는 RSA 암호화 통신을 해독할 수 있는 잠재력이 있는 정..
갈릴레이의 불변성 - Galilean invariance갈릴레이의 불변성 또는 갈릴레이 상대성 이론은 운동 법칙이 모든 관성 프레임에서 동일하다고 말한다. 갈릴레오 갈릴레이는 1632년 '두 개의 세계 시스템에 관한 대화'에서 흔들림 없이 평탄한 바다에서 일정한 속도로 항해하는 배의 예를 사용하여 이 원리를 처음 설명했다. 갑판 아래의 관찰자는 배가 움직이고 있는지 정지하고 있는지를 알 수 없을 것이다. 구체적으로 오늘날 갈릴레이의 불변이라는 용어는 보통 뉴턴 역학에 적용되는 이 원리를 가리키는데, 즉, 뉴턴의 법칙은 갈릴레이의 변형에 의해 서로 관련된 모든 틀에서 유지된다. 즉, 그러한 변형에 의해 서로 관련되는 모든 프레임은 관성(이 프레임에서는 뉴턴의 운동 방정식이 유효하다는 의미)이다. 이런 맥락..
이중 특수 상대성 이론 - Doubly special relativity이중 특수 상대성(DSR) - 기형 특수 상대성 또는 일부에 의해 초특수 상대성이라고도 불리기도 하는 특수 상대성 이론은 관찰자 독립 최대 속도(빛의 속도)뿐만 아니라 관찰자 독립 최대 에너지 척도와 최소 길이 척도(플랑크 에너지와 플랑크)가 존재하는 변형된 특수 상대성 이론이다. 이중 특수 상대성 이론의 역사관찰자 독립 길이를 도입하여 특수 상대성을 수정하려는 첫 시도는 이 길이를 약 10^-15m로 추정했던 파블로풀로스(1967)에 의해 이루어졌다. 양자 중력의 맥락에서 지오바니 아멜리노-카멜리아(2000년)는 플랑크 길이 16.162×10^-36m의 불변성을 보존하는 구체적인 실현을 제안함으로써 지금 이중 특수상대성이라 불리는 ..
상대성이론 - Theory of relativity상대성 이론은 보통 알버트 아인슈타인의 두 가지 상호 관련 이론인 특수 상대성 이론과 일반 상대성 이론을 포괄한다. 특수상대성이성은 중력이 없을 때 모든 물리적 현상에 적용된다. 일반 상대성 이론은 중력의 법칙과 자연의 다른 힘과의 관계를 설명한다. 천문학을 포함한 우주론적, 천체물리학적 영역에 적용된다. 이 이론은 20세기 동안 이론 물리학과 천문학을 변화시켰고, 주로 아이작 뉴턴에 의해 만들어진 200년 된 역학 이론을 능가했다. 공간과 시간의 통일된 실체로서의 스페이스타임, 동시성의 상대성, 키네마틱과 중력 시간확장, 길이수축 등의 개념을 도입했다. 물리학 분야에서 상대성 이론은 핵 시대를 안내하는 것과 함께 기초 입자의 과학과 그 기초적인 상호작용..
슈뢰딩거의 고양이 실험의 해석슈뢰딩거 시대 이후 슈뢰딩거 고양이가 제기하는 초상이 얼마나 지속되는지, 언제 붕괴되는지에 대한 질문에 서로 다른 답을 주는 양자역학에 대한 다른 해석들이 제안되어 왔다. 코펜하겐 해석양자역학에 대한 일반적인 해석은 코펜하겐의 해석이다. 코펜하겐 해석에서 시스템은 주의 중첩이 되는 것을 멈추고 관찰이 이루어지면 그 중 하나가 된다. 이 사고 실험은 측정의 성질, 즉 관찰이 이 해석에서 잘 정의되어 있지 않다는 사실을 명백히 한다. 실험은 상자를 닫는 동안 시스템이 '사라진 핵/죽은 고양이'와 '사라지지 않은 핵/살아있는 고양이' 상태의 중첩에 동시에 존재하며, 상자를 열고 관찰을 해야 파동 기능이 두 상태 중 하나로 붕괴된다는 의미로 해석할 수 있다. 그러나 코펜하겐 해석과 ..