과학의 창문

양자역학(量子力學)은 원자와 입자 단위의 미시 세계를 다루는 물리학 분야로서, 현대 과학의 기초를 이루고 있습니다. 고전역학이 우리가 일상에서 경험할 수 있는 고전적 세계의 법칙을 설명하는 데 반해, 양자역학은 우리가 느끼거나 눈으로 직접 확인할 수 없는 미시 세계의 법칙을 탐구합니다. 미시적 세계 속에서 물질의 성질과 현상은 종종 우리의 직관을 벗어나며, 무한한 가능성과 불확실성의 원리를 보여줍니다. 본문에서는 양자역학의 기본 개념과 핵심 원리들을 소개하며, 이를 통해 우리가 사는 세상에 어떤 영향을 미치고 있는지 살펴보겠습니다.양자역학의 탄생: 고전 물리학의 한계를 넘어서다 🚀양자역학의 탄생은 20세기 초, 당시 과학으로는 설명할 수 없던 여러 주요 현상을 이해하고자 하는 필요에서 비롯되었습니다.1..

⏳ 시간은 왜 한 방향으로 흐를까? ‘엔트로피의 화살’ 개념우리는 항상 시간은 앞으로 흐른다고 느낍니다. 시계는 돌아가고, 물은 쏟아지면 다시 담기지 않고, 나이는 늘어납니다. 그러나 물리학의 기본 방정식들—뉴턴 역학, 전자기학, 양자역학—은 모두 시간의 방향을 구분하지 않습니다. 이때 시간에 방향성을 부여하는 유일한 법칙이 바로 열역학 제2법칙, 즉 엔트로피 증가의 법칙입니다. 이를 **‘엔트로피의 화살(Arrow of Entropy)’**이라고 부르며, 우리가 느끼는 시간의 흐름은 엔트로피가 증가하는 방향과 일치합니다. 예를 들어, 깨진 유리는 다시 붙지 않고, 향수는 공기 중에 퍼지면 다시 모이지 않으며, 달걀은 깨지면 원상복구되지 않습니다. 이 모든 과정은 엔트로피가 증가하기 때문에 되돌릴 수 없..

🌪 엔트로피란 무엇인가? 무질서와 확률의 언어엔트로피는 열역학 제2법칙에서 등장하는 개념으로, 한마디로 말하면 시스템의 무질서도를 의미합니다. 하지만 단순히 혼란스러운 상태를 뜻하는 것이 아니라, 어떤 상태가 일어날 확률을 수학적으로 나타내는 도구입니다. 예를 들어, 얼음이 녹아 물이 되는 과정은 엔트로피가 증가하는 변화입니다. 규칙적인 고체 구조(질서)에서 자유롭게 움직이는 액체 분자 상태(무질서)로 변화하기 때문입니다. 이렇게 **엔트로피는 '시간의 화살'**을 설명하는 개념이기도 합니다. 열역학 제2법칙에 따르면 고립된 계의 엔트로피는 시간이 지남에 따라 증가하며, 이 법칙은 자연의 방향성을 설명합니다. 즉, 모든 자연 현상은 더 큰 무질서로 향한다는 것이죠. 커피가 식고, 향수 냄새가 퍼지고, ..

📌 절대온도의 정의와 섭씨온도와의 차이절대온도는 물질의 열 에너지를 가장 근본적인 단위로 측정하는 과학적 온도 체계입니다. 우리가 일상에서 사용하는 섭씨(℃)나 화씨(℉)와 달리, 절대온도는 우주의 보편적인 기준으로 사용됩니다. 섭씨 0도는 물이 어는 온도지만, **절대온도 0K(켈빈)**은 모든 분자의 운동이 멈추는 이론적인 최저 온도를 의미합니다. 켈빈(Kelvin) 온도는 영국 물리학자 **윌리엄 톰슨(켈빈 경)**에 의해 제안되었으며, 물리학·천문학·화학·우주과학 등 모든 자연과학 분야에서 통용됩니다. 특히 열역학 법칙과 밀접한 관련이 있어 우주의 기본 법칙과 가장 잘 맞는 온도 단위로 평가됩니다. 켈빈(K)의 특징은 음수가 존재하지 않는다는 점입니다. 이는 절대적인 기준점인 0K에서 출발하기 ..