아이커뮤, 아이마스를 좋아하는 프로듀서들의 모임.

사기사와 후미카〔물리〕「여러분들을, 강하게 해주기 위해…」



2:이하, 무명에 변해서 SS속보 VIP이 보내 드리는2016/11/24(목) 03:00:27. 70 ID:o2OMMjQq0



    ~사무소의 어떤 방~


    후미카 「…여러분. 왜 모이셨는지…알고 계신가요…?」


    토모 「…알고있어. 우리들이 약해서 그런거잖아?」


    미나미 「약하다기보다는, 어려워서죠」


    아리스 「전 후미카씨의 조수로서 왔어요. 아직 아무것도 듣지 못했지만…」


    후미카 「…프로듀서씨가 부탁하셨을 때…이제야 제 차례가 왔다는 생각에 기뻐 날뛰었어요.」


    아리스 「그런 후미카씨는 상상 할 수 없어요…」


    토모 「확실히 의외였지만, 후후미카쨩이니 할 수 있을지도」


    미나미 「그럼…부탁합니다!」


    토모 「…기대하고 있을게!」


    후미카 「…그럼, 여러분 」









    후미카 「우선 배포한 프린트의 2페이지를 펼쳐주세요.」


    펄럭


    아리스 「이건…양자, 역학…?」


    후미카 「네…오늘은 일단, 그 프롤로그부터 할거에요」


    토모 「실은, 학점이 남아서 별 생각없이 양자역학 수강한것까진 좋았는데」


    미나미 「조금 이해하기가 어려워서, 후미카쨩에게 배우기로 했어」


    아리스 「…에—…」


    후미카 「제 취미는 독서에요…당연히, 물리학의 참고서 등도 수비범위에 속하죠…」


    아리스 「당연이란건 대체 뭘까요…」


    후미카 「그리고…그 지식으로 다른 분의 지식을 강하게 해줄 수 있다니…정말 멋져요」







    후미카 「그럼…조수인 아리스쨩이 읽어주세요…」


    아리스 「제가 아는 후미카씨는…」


    후미카 「시간은 유한해요…아리스쨩, 조금 빨리…」


    아리스 「에—, 커흠…자, 지금부터 시작하는 양자역학 강의. 험하고 복잡한 길일지도 모르지만…모두 각오는 했니?」


    미나미・토모 「물론!」


    후미카 「…풉」


    아리스 「지금 웃었죠?」


    후미카 「…제가 정말로 웃었는지는, 확인해보기 전까지는 알 수 없다…그런 슈레딩거에 대한 이야기는, 다음에 하겠어요…」


    아리스 「분명 웃었어요. 직접 봤다고요」


    미나미 「아리스쨩, 다음 읽어줄래?」


    아리스 「아, 죄송해요…」








    아리스 「양자역학이 무엇인지에 대해 대략적으로 설명하자면, 『전자나 원자 등의 미크로한 입자의 운동 법칙을 연구하기 위한, 고전역학과는 다른 새로운 역학 체계』입니다」


    토모 「…멋지네!」


    후미카 「물론, 이 설명으로는 알기 어렵겠죠…아리스쨩, 계속 읽어주세요…」


    아리스 「네…에—, 고전역학, 소위 뉴턴역학의 대상은 저희들이 평소 보는 매크로한 입자의 운동입니다. 이것은, 위치와 운동량이 동시에 정해지는 것이죠」


    미나미 「즉, 일반적인 역학이란 말이구나?」


    후미카 「맞아요…」


    토모 「아이돌 사무소에서 일반적인 역학이란 단어를 들을줄은 상상도 못했어」


    아리스 「저도에요…」








    아리스 「반면, 일상생활에서는 거의 볼 수 없는 미크로한 입자의 운동이 대상인것이 양자역학입니다. 이쪽은, 위치와 운동량을 동시에 정해지지 않거나, 역학적인 상태가 파동관수…후미카씨, 이 마크는 뭐라고 읽나요?」


    후미카 「ψ(프시)에요」


    아리스 「ψ라는 복소함수로 간접적으로 밖에 표현 할 수 없습니다」


    토모 「아리스쨩은 똑똑하구나」


    아리스 「프린트를 읽고 있을 뿐이니까요…」


    후미카 「ψ이는 문자는…당연히 본 적 있으리라고 생가갷요」


    미나미 「일반적으로 사용하진 않지만」


    아리스 「저는 처음봐요」


    토모 「타로카드에 있을것처럼 생겼네!」


    후미카 「…역학은, 오칼트와는 정반대의 학문입니다만…」








    후미카 「괜찮다면…아리스쨩도 이번 기회를 통해 양자역학에 조금이나마 흥미를 가져보는게 어떨까요…」


    아리스 「아무리 그래도 너무 빠르지 않나요?」


    토모 「어라? 아리스쨩 어른이 되고 싶지 않았어?」


    아리스 「양자역학을 좋아하는 어른이 얼마나 있을지…」


    미나미 「오히려, 린쨩이나 란코쨩이 좋아할것같네」


    후미카 「그런데…여기서, 왜 고전역학을 사용할 수 없느냐 하면…대상이 미크로한 입자가 되면, 『입자와 파동의 이중성』이 현저해지기 때문이에요…」


    미나미 「즉, 결정론적인 고전역학의 개념으로는 대처 할 수 없다는 말이구나」


    토모 「…난 왜 여기있는걸까」


    아리스 「제가 하고싶은 대사에요…」








    후미카 「방금 전에 미나미씨가 란코씨같아, 라고 말씀하셨는데…그럼 아이돌을 구마모토 사투리로는…?토모씨, 부탁합니다」


    토모 「에, 나?…저기, 빛의 사자?」


    후미카 「그럼…입자와 파동의 이중성을, 빛과 관련된 내용으로 가볍게 해설하죠…」


    아리스 「방금 질문 뭔가요…」


    후미카 「아리스쨩, 계속 읽어주세요…」


    아리스 「에—, 빛이 파동의 성질을 가지고 있다는건 알고 있다고 생각합니다. 방금전의 질문으로 아마 짐작하셨으리라고 생각합니다만…」


    토모 「나의 구마모토 사투리, 예정조화였구나 」


    아리스 「하나 더…저기, 이건 어떻게 읽는건가요…?」


    후미카 「포톤이에요…」


    아리스 「광자(photon)라는, 입자로서의 성질도 지니고 있습니다」


    후미카 「포톤이라는 단어는…들어본 적 있지 않나요?」


    토모 「사진같네」


    아리스 「같은 반 남자가 포톤슬래쉬! 라고 말한건 들어본적 있는데…」







    아리스 「이처럼 이 세상에 존재하는 모든 물질이 입자와 파동의 이중성을 지니고 있다, 라는 가설이 양자역학의 출발점입니다. 이중성의 현상을 대처하기위해, 양자역학의 이론도 복소함수와 실수함수의 이중구조가 되어있습니다」


    토모 「…흐응」


    아리스 「그렇군요…」


    토모 「아리스쨩은 이해할 수 있는 느낌?」


    아리스 「하나도 모르겠어요. 복소함수는 뭔가요…?」


    후미카 「…허수를 이용해서 짜여진 식이라고 생각하시면 돼요…」


    아리스 「일단 허수도 뭔지 모르는데요…」


    미나미 「생각해보니, 애초에 아리스쨩은 아직 일차방정식도 안배웠겠네」


    후미카 「광자는 입자이므로…당연히 에너지와 운동량을 지니고 있습니다…광자의 에너지는 E=hv로 나타냅니다. h는 플랑크 상수, v는 진동수입니다. 그럼 여기서, 고전역학에서 빛의 힘은 무엇과 비례하고 있지요? 토모씨」


    토모 「에? 그게…전자파의 진폭의 제곱이 아니었던가…」


    후미카 「정확해요…그러나 양자역학에서는, hv×광자의 개수에 의해서 표현됩니다…」


    아리스 「이거 정말 저 필요했나요? 후미카상이 평소답지 않게 수다스러우신데요」


    미나미 「아리스쨩, 츳코미는 많은편이 좋아」


    아리스 「이 공간이 개그라고 인정했네요…」






    후미카 「그 다음에 운동량입니다…이건, p=h/λ로 표현됩니다. λ은 다들 아시다싶이, 파장이지요」


    아리스 「모른다고요…」


    토모 「물리학을 하지 않으면 모르지」


    후미카 「즉…식의 형태를 조금 바꾸면, 파장λ=h/p가 됩니다. 유명한 드・브로이 파장이군요」


    토모 「안 유명하다니까…」


    미나미 「조금 있다가 일이 있어서 그런데 아리스쨩 빨리 읽어주면 안될까?」


    아리스 「미나미씨 사정없으시네요…커흠. 고전역학에서는, 빛은 파동으로 보고 있었습니다. 영의 간섭 실험이나 프레넬의 빛의 파동설, 그리고 맥스웰이 전자파의 존재를 밝혀 낸 것이 크지요」


    토모 「아리스쨩, 용케 혀 안꼬이고 말하는구나」


    아리스 「저 자신도 놀라고 있어요」


    후미카 「…」펄럭


    아리스 「후미카씨 벌써 흥미가 없어졌는지 책 읽고 계신데요…」


    후미카 「아, 아뇨…이건 위인전─아인슈타인편─이에요」


    아리스 「아인슈타인은 들어본 적 있지만…관계 있나요?」


    후미카 「물론이죠!…커흠, 빛의 파동성이 세계적으로 인정되던 19세기였지만…20세기가 되자, 상황이 일변합니다」


    미나미 「20세기…아인슈타인이구나!」


    후미카 「맞아요!…우선 처음은 플랑크가 진동수 v의 전자 방사로는 에너지가 hv의 정수배로 양자화한다는 복사법칙을 도출했지요. 그리고 다음에, 아인슈타인이 광자설을 주장하고 그것을 이용해 광전효과를 설명했어요」


    토모 「광전효과라면 들어본 적 있어」







    후미카 「아리스쨩, 광전효과에 대해 간단히 설명을…」


    아리스 「무리에요」


    후미카 「…금속에 진동수 v의 빛을 조사했을 때, 금속내의 전자는 빛의 에너지 E=hv를 얻습니다…그러나, 이 진동수 v가 어떤 값 v0보다 크지 않다면, 아무리 강한 빛을 조사해도 전자가 외부로 튕겨나가지 않습니다…」


    미나미 「금속 내의 전자를 속박 하고 있는 에너지 W가 있고, 전자가 최대 1/2×mv^2의 운동 에너지를 가지고 뛰쳐나오려면 hv＞W를 채울 필요가 있으니까 그렇지?」


    토모 「역시 미나미쨩…」


    미나미 「고등학생때 배우지 않나요?」


    토모 「기억 안나…」


    후미카 「여기서, W=hv0라면…hv＞hv0, 즉 v>v0를 채워야 하는거죠. 이상을 식으로 나타내면…프린트에도 있습니다만」


    「1/2×mv^2=hv－W :m는 전자의 정지 질량(9.109×10^－31 kg) v는 전자의 속도(m/s)」


    후미카 「이렇게 됩니다…이것이 광전 효과의 개념으로, 언뜻보면 광자의 존재를 증명하는듯이 보이지요.」


    토모 「에, 이게 서론이란 느낌?」








    후미카 「그럼 아리스쨩…다음 읽어주세요」


    아리스 「하지만 이걸로 밝혀진 것은, 빛이 가지는 에너지의 최소단위가 hv라는 것뿐이었습니다. 광자의 존재 그 자체를 직접적으로 증명할 수는 없었습니다」


    미나미 「아! 이제 시간 없다」


    후미카 「이제 곧 정리하니까 조금만 기다려주세요…」


    아리스 「그런 소리를 들으면서 이걸 읽는 제 심정좀 이해해주세요…」


    토모 「내가 츳코미하지 않아도 되니까 굉장히 편하네」


    아리스 「네?…그러니까, 그러나 그 후의 콤프톤의 실험에 의해 빛이 입자성을 가진다, 즉 광자가 존재한다는 사실이 밝혀졌습니다. 콤프톤 효과는 전제로서 X선을 광자라고 가정했습니다만…」


    후미카 「콤프톤 효과에 대해 가벼운 설명을 할게요…광자가 전자와 충돌함으로서, 에너지를 잃고 진동수가 작아져, 파장이 길어지는 현상을 말합니다…」


    미나미 「즉, 그것에 의해 광자가 에너지(E=hv)이면서 동시에 운동량(p=h/λ)을 지닌 입자라는 것이 밝혀졌구나」


    토모 「셋 다 굉장히 똑똑해보여」


    아리스 「읽고 있을 뿐이라니까요…」







    후미카 「즉…빛을 파동(전자파)라고 가정하면, 빛의 힘은 전자파의 제곱입니다…이것이, 고전역학의 개념입니다. 그렇지만, 빛을 입자(광자)라고 가정하면, 빛의 힘은 광자가 지닌 에너지(E=hv)의 총합, 즉 hv×광자의 개수가 되는 것입니다…」


    미나미 「그렇구나…시점을 바꿔서 생각한 것, 그것이 양자역학이었구나」


    후미카 「그렇다기보다는…입자와 파동의 이중성 각각을 맞춰서 생각하는것에 가깝죠…아리스쨩, 정리 부분을 읽어주세요…」


    아리스 「에—, 상호모순하고 대립하는듯한 여러가지 개념들, 예를 들면 입자와 파동이라는 두개의 현상을 모아서 밝히려하는 역학체계가 양자역학입니다」


    토모 「오, 왠지 양자역학을 이해한것 같은 느낌이 들어」


    아리스 「저는 무리에요」


    토모 「…왠지 느낌 오지 않아?」


    후미카 「참고로 아까전에도 말했습니다만…모든 물질에는 이 이중성이 존재합니다. 파동이라고 생각했었던 빛에 입자라는 성질이 있다는것이 밝혀진 이상, 그 역도 또 있을 수 있으니까요」


    미나미 「즉, 전하와 질량을 가진 전자에도 파장의 성질이 있다 라는 말이구나」


    토모 「미안 역시 모르겠어」







    토모 「그러고보니 이 프린트에 식이 하나도 안쓰여있는데 실수야?」


    후미카 「그게…부끄럽게도, 컴퓨터로 식을 쓰는 방법을 몰라서…」


    아리스 「그래서 전부 말로 설명한거군요…」


    미나미 「아! 시간이 벌써!」


    토모 「우리들은 점심 먹을까」


    아리스 「그럼, 점심으로 파스타를 만들까요?」


    후미카 「에…아리스쨩은 열심히 했으니 저랑 토모씨가 만들게요…」


    토모 「딸기 파스타? 왠지 위험하다고 들었는데…」


    아리스 「실력 늘었어요! 게다가 맛은 먹어보지 않으면 모르잖아요? 다음에 할 예정인 슈레딩거의 고양이처럼!」




24:이하, 무명에 변해서 SS속보 VIP이 보내 드리는2016/11/24(목) 17:33:05. 57 ID:gU2C4+mpO


    고생해서 리포트 썼습니다만, 스마트폰으로 식을 쓰는 것도 힘들었습니다
    개인적인 이야기입니다만, 철야해서 리포트를 썼지만 아침에 전철에서 졸아서 지각해서 제출 못했습니다.
    읽어주셔서, 감사합니다