미시적인 물질을 입자(particle)와 파동(wave)의 양자선택적 입장이 아니라 장(field)이라는 하나의 물리적 개념으로써 이해할 수 있습니다. 그러나 고전적인 개념의 장으로는 미시세계를 제대로 기술하고 나타낼 수 없어요. 장을 양자화해야 양자이론과 어울리며, 물론 장은 특수 상대성이론과도 어울려야 합니다. 현대물리학을 세운 두 기둥 위에 올라가야 하는 것이죠. 장을 양자화하여 세상을 이해하는 이론이 현대물리학의 기본을...
자전거를 배울 때 넘어지지 않고 배울 수는 없다. 자전거를 뒤에서 계속 잡아준다면 넘어지지 않고 탈 수 있지만, 혼자서 먼 곳을 갈 수는 없다. 넘어지는 것을 보기가 힘들고 안타깝지만, 뒤에서 자전거를 잡아주다가 어느 순간 손을 놓고 혼자 자전거를 구를 기회를 주어야 한다. 얼마 가지 않아서 반드시 넘어지게 되어있다. 무엇을 배우는...
태양 주위를 공전하고 있는 태양계 행성들의 공전속도는 어떨까? 가령 지구보다 안쪽에 있는 내행성(수성, 금성)의 공전하는 빠르기는 외행성(화성, 소행성, 목성, …)보다 빠를까 느릴까? 물리적인 생각으로는 빨라야 할 것 같다. 더 안쪽에 있는 행성은 태양이 끌어당기는 중력을 많이 받기 때문에, 궤도를 유지하기 위하여 더 빨리 돌아서 중력과 원심력의 균형을 맞추어야 한다....
앞에서 이야기했듯이 계의 특성은 라그랑지언(L)에 담겨 있으며, 라그랑지언의 구체적인 형태는 어느 계를 기술하고 있는지를 나타내는 것입니다. 빛과 전자의 상호작용을 다루는 QED 라그랑지언의 구체적 형태는 잘 알려져 있습니다. 빛과 상호작용하지 않고 자유로운 자유전자에 대한 라그랑지언은 물론 더욱 간단합니다. 자유전자의 라그랑지언에 최소작용의 원리를 적용하면, 자유전자의 운동방정식이 나오게 되겠죠. 자유 전자의 운동방정식으로...