양자역학은 매우 작은 물리계, 주로 원자 및 분자 수준에서의 물리 현상을 기술하는 물리학의 한 분야입니다. 고전 역학으로는 설명할 수 없는 현상들을 양자역학을 통해 이해할 수 있습니다. 양자역학의 주요 개념과 원리는 다음과 같습니다:
1. 파동-입자 이중성: 입자는 파동의 성질을, 파동은 입자의 성질을 동시에 가지고 있습니다. 빛과 물질 모두에서 이러한 이중성이 관찰됩니다.
2. 불확정성 원리: 입자의 위치와 운동량을 동시에 정확히 알 수 없습니다. 하나를 더 정확히 알수록 다른 하나에 대한 불확실성이 커집니다.
3. 양자화: 에너지는 불연속적인 값(양자)으로만 존재합니다. 전자의 에너지 준위나 빛의 에너지(광자) 등이 그 예입니다.
4. 파동함수와 슈뢰딩거 방정식: 양자 시스템의 상태는 파동함수로 기술되며, 이는 슈뢰딩거 방정식을 만족합니다. 파동함수의 절대값 제곱은 입자의 위치나 상태를 발견할 확률을 나타냅니다.
5. 양자 얽힘: 두 개 이상의 양자 시스템이 서로 상호작용하면 얽힘 상태에 놓일 수 있습니다. 이 경우 한 시스템의 상태가 다른 시스템의 상태와 연관되어 있습니다.
6. 터널 효과: 입자가 고전 역학에서는 불가능한 영역을 통과할 수 있는 현상입니다.
양자역학은 현대 물리학의 기반이 되며, 레이저, 트랜지스터, MRI 등 다양한 기술의 발전에 기여했습니다. 또한 양자 컴퓨터, 양자 암호, 양자 통신 등 미래 기술의 핵심이 될 것으로 기대되고 있습니다. 하지만 양자역학의 해석과 관련된 철학적 논쟁도 여전히 존재합니다.