1. Prologue :: 양자역학의 기초적인 이론과 컨셉

양자역학은 현대 물리학의 근간을 이루는 매우 중요한 학문이다. 그리고 동시에 매우 흥미롭기도 해서, 많은 비전공자나 청소년들도 관심을 가지고 찾아보는 분야이기도 하다. 빛은 에너지이면서 입자이고, 입자의 위치를 파동함수라는 도구를 이용해 확률로 나타내고, 위치와 운동량은 동시에 정확히 결정될 수 없고, 전자가 벽을 뚫고 나가고… 이러한 신비로운 양자역학의 결론들은 양자역학의 이론적인 내용을 잘 몰라도 듣는 것만으로도 신기하고 흥미롭다. 그래서 대중들을 위한 양자역학 관련 교양 서적이 많이 나와 있기도 하다.

뉴턴 하이라이트 양자론

예를 들어 뉴턴 하이라이트라든지

시리즈의 대상

이 시리즈는 양자역학 교양 서적과는 다르게 양자역학에 대해 교양이나 고등학교 수준의 지식을 가지고 있는 사람들을 대상으로 한다. 그렇다고 해서 처음부터 어렵게 나가겠다는 얘기는 아니고1 미시 세계의 물리학이 얼마나 환상적인지, 현대 문명이 어떻게 쓰이는지 등등의 교양 서적에 나올만한 ‘흥미를 돋구기 위한’ 내용을 쓰지 않겠다는 얘기이다. 대신에 좀더 형식적인 수학을 도입해서 본격적인 양자역학 이론을2 설명하고, 그 과정에서 독자들이 자연스럽게 흥미를 느끼게 할 계획이다.

'약간'의 형식적인 수학

‘약간’의 형식적인 수학

시리즈의 목적과 내용

이 시리즈의 목적은 일차적으로는 내가 1학기 때 배웠던 양자물리 1 내용을 다시 정리하면서 복습하는 것이다. 또한, 양자역학에 어느정도 관심이 있고 교양이나 고등학교 수준의 지식이 있는 사람이 혹시 만에 하나 이 글을 읽어서 양자역학의 기초적인 이론을 이해하고 더 흥미를 갖게 된다면 더 바랄 것이 없을 것 같다.

전반적인 내용은 대충 학부 수준 양자역학 1 범위를 커버한다. 물론 상세한 내용을 모두 다루지는 않을 것이고 크게 크게 중요하고 흥미로운 내용만 다룰 예정이다. 몇몇 중요한 공식들을 제외하고는 대부분 증명을 하지 않고 넘어갈 것이다. Griffiths의 유명한 책을 주로 참고할 계획이지만 약간 순서를 바꾸어서 진행하려고 한다.3

Griffiths 양자역학

Griffths의 유명한 파란 책

대충 다음과 같은 순서로 진행될 예정이다.

  1. Prologue (이 글)
  2. 파동함수와 Schrödinger 방정식
  3. 선형대수학과 Hilbert 공간, Dirac 표기법
  4. Operator와 ‘관측’
  5. 불확정성 원리
  6. 시간과 무관한 슈뢰딩거 방정식
  7. 3차원 공간으로의 확장
  8. 각운동량과 Spin
  9. Boson과 Fermion

물리학 관련 글을 쓰지 않은지 한참 된 것 같아 일단 저지르고 보았는데, 솔직히 9번까지 할 수 있을지는 매우 불투명하다. 하지만 할 수 있는 한 최대한 해볼 계획이다. 하지만 내 상황에 따라4 일정은 불규칙하게 진행될 듯 하다.

  1. 어차피 내가 그 정도의 지식이 없다ㅋㅋ
  2. 그래봤자 학부 수준의 기초적인 내용이지만
  3. 내 동기 이모군을 비롯해서 많은 사람들은 Griffiths 책의 초반 구성 순서에 약간의 불만을 가지고 있다.
  4. 과제라든지 과제라든지 시험이라든지 시험이라든지..

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