데이비드 카이저의 양자역학의 역사 , 미시적 입자에서 우주까지

1. 양자역학의 탄생 배경

양자역학의 탄생 배경은 19세기 후반의 고전물리학이 다양한 현상을 설명하는 데 한계를 드러내면서 시작된다. 당시 과학자들은 빛의 성질, 열의 전달, 전기와 자기의 상호작용 등 여러 자연현상을 이해하려고 노력했지만, 기존의 뉴턴 역학과 맥스웰의 전자기 이론으로 설명이 어려운 현상들이 많았다. 특히, 흑체복사와 광전효과가 그러한 문제의 핵심이었다. 흑체복사는 특정 온도에서 방출되는 복사 스펙트럼이 위와 아래로 무한히 긴 전통적 이론으로는 설명되지 않았으며, 실험 데이터는 보울리, 혹은 블랙-바디 복사 이론과 일치하지 않는 결과를 보여줬다. 1887년 독일의 실험가 라이헨바흐가 측정한 흑체복사 스펙트럼은 파장이 짧아질수록 강도가 급증하는 특징을 갖고 있었으며, 기존 이론으로는 이 현상을 예측할 수 없었다.

이후 1900년, 막스 플랑크는 흑체복사 문제를 해결하고자 계획된 가정을 제시했다. 그는 복사 에너지가 연속적이기보다 불연속적인 양, 즉 ‘양자’라는 개념을 도입하여, 복사가 일정한 최소 에너지의 정수배로만 방출되고 흡수된다는 가정을 했다. 이로 인해 흑체복사 스펙트럼은 실험값과 일치하게 됐으…